在人文主义天文学家中享有至高无上的权威。而哥白尼正是托勒密的最大受惠者。
哥白尼1473年出生于波兰的托伦（Tonm），大约在这一年，波伊巴赫的天文学作品首次出版。18岁时，他考入克拉科夫大学（the
University of Cracow），在那儿他开始广泛收集天文学和数学书籍。1496年——这一年雷纪奥蒙坦翻译的《至大论》之《概要》正好首次出版——他前往波伦亚学习教会法。在回家短暂探访之后（1501年），哥白尼又来到帕多瓦学习，并于1503年在费拉拉（Ferrara）获得教会法博土学位。在波伦亚和帕多瓦时，哥白尼曾与一些博学的天文学家有过交往。在波伦亚，他认识多美尼哥·马里亚·达·诺瓦拉（Domenico
Maria da
Novara，1454—1504年）；在帕多瓦，他认识乔洛拉莫·弗拉卡斯托罗。后者既是一位天文学家，也是一位哲学家和医生。哥白尼在取得了法学学位后就转向了医学。后来，他在波兰把行医作为日常职责之一。
1506年，他回到家乡永久定居。在这里，他参与了厄尔姆兰（Ennland）这个小邦的治理，经常参与医疗和经济方面的决策。哥白尼在意大利曾学过希腊语。1509年，他翻译发表了7世纪拜占庭作家西奥菲拉卡托斯·西摩科塔（Theophylactus
Simocatta）的诗，从而被认为是二流的人文主义文学家之一。虽然这在人文主义学界中几乎谈不上是一件大事，但该书因为有一首作为序言的诗而深具影响力，这首诗赞扬了译者在天文学上的追求。甚至从那以后，哥白尼才以天文学家的身份逐渐为人所知。1514年，他被邀请（而他谢绝了）去罗马参加讨论正在拟定的历法改革。
虽然哥白尼除了这部短短的译作外没有发表什么东西，但他在波兰和意大利的许多朋友都知道了他的兴趣所在。他在《天体运行论》（De revolutionibus
orbium
coelestium，1543）中发表的少量观测材料都是他在意大利当学生时收集的。但是，大约1512年，哥白尼在一部通常被称为《评论》（Commentariolus）的手稿中已经完整地提出了日心宇宙（用“日静”这个词会更好一些，因为哥白尼并没有把太阳置于宇宙的正中心）的思想。他在手稿中概述了这个理论，并勾画了它的一些结果——他告诉读者，他正在对这个课题进行一项更大的研究。
地动的思想似乎与常识相悖，并曾给古人带来无数的困难。托勒密曾指出，如果说地球是运动的，那么所有没有固定在地球表面的物体都将落在后面。一个特殊的例子就是，从一定高度下落的石头，如果地球运动，那么石头在下落的几秒钟内将被抛离原地数英里远。但观察到的事实则是石头垂直下落，这对那些主张地静的人来说具有说服力。但哥白尼论证说，这是因为地球周围的空气被带动了（因此下落的石头随着空气一起被带动了），但对他的许多同时代人来说，这种论证似乎经不起推敲。
为什么哥白尼最终转向了日静体系呢？有人认为，如果他不这样做，就不得不接受火星天球和太阳天球在其运行过程中相交的情况，而这对于那些仍然坚持存在各种水晶天球的人来说则是不能接受的。但还有一些也许不太合理但却不能忽视的原因。哥白尼在《天体运行论》中宣称他的工作只不过是复活了古代毕达哥拉斯学说。但在涉及到行星的秩序时，他推论说：
“太阳位于万物的中心。的确，在这座最辉煌的天宇中，它能普照万物，同时又照亮自己。难道还有谁能把这盏明灯放到另一个或者更好的位置上呢？因此，它当之无愧地被一些人喻为宇宙之灯，被另一些人称为宇宙之心灵，还被一些人比作世界的主宰。
赫尔墨斯·特利斯墨吉斯忒斯（称它为）看得见的上帝，索福克勒斯（Sophocles）①笔下的厄勒克特拉（Electra）②把它叫做万物洞察者。因此，毫无疑问，太阳位居王座统辖着周围的星族。”
①古希腊三大悲剧诗人之一（公元前496—前406），一生共写123部剧本，传世著作有《埃阿斯》、《安提戈涅》、《俄狄浦斯王》等7部。——译注
②希腊神话中迈锡尼王阿伽门农的女儿，曾率领希腊军队作战，并怂恿其弟杀死母亲和母亲的情夫，为被此两人谋害的父亲报仇。此处，哥白尼的引文有误，索福克勒斯并非在他的｛厄勒克特拉｝中，而是在他的《俄狄浦斯王》中第8印行，把太阳称为万物洞察者。——译注
无论什么原因，哥白尼在40岁（如果不是更早的话）时就已经建立了自己的体系。那么，他又为何要等到30年后才发表呢？在《天体运动论》中写给教皇看的序言里，他说他不愿意出版是因为害怕无知者的反对。天文学是一门数学家的学科，而不是普通群众的学科。的确，在1539年来自维滕伯格（Wittenberg）大学的路德派（Lutheran）学者乔治·约希姆·雷梯库斯（Georg
Joachim Rheticus，1514—1574）③来到厄尔姆兰之前，几乎没有迹象表明他有出版该书的愿望。雷梯库斯此行有一个目的，就是要更多地学习这种新理论，而在此之前，他听到的只不过是一些传闻。哥白尼对他的时代很慷慨，他将自己过去40年的研究成果告诉了雷梯库斯。一年之后，雷梯库斯就写出了一部说明哥白尼体系的手稿。这部《概述》（NarratioPrima）吸引了相当广泛的读者，并且连续出了两版（1540年，1541年）。受到这种反响的鼓励，雷梯库斯极力主张哥白尼出版他的全部著作。
③德国数学家，哥白尼的第一个门徒，曾撰写过哥白尼传记，并绘制了第一幅东普鲁士地图。——译注
由于雷梯库斯曾允诺要关照好该书的整个出版过程，哥白尼很信任地把书稿交付给他。事实上，雷梯库斯并没有遵守自己的诺言，而这部后来出版的书——该书送达哥白尼手上时，他已经奄奄一息了——包括了一篇未署名的序言。这篇序言是由路德派牧师安德烈斯·奥西安德尔（Andreas
Osiander，1498—1552）所写。他指出，书中所描述的体系主要是便于天文学计算的一种数学技巧。几乎可以说这并不是哥白尼的意图，但到了该世纪后期，哥白尼并非这篇序言的作者这一事实已广为人知。
我们可以在《天体运行论》的第一卷中看到哥白尼的基本思想（图5．5）。在这里，他勾勒了行星的运动秩序；也就是在这里，我们很快就看出了托勒密的强烈影响。的确，哥白尼并非因天文观测而出名，他做的观测次数寥寥无几，当然其准确性不如他的某些前辈，而且他也没有大大简化旧有的天文学（图5．6）。他仍然接受了托勒密的本轮和均轮，并且他发现自己不能精确地把太阳置于宇宙的中心，这正如以前的天文学家不能把地球置于宇宙的中心一样。此外虽然等分圆这样一种设置由于没有物理意义而被弃而不用，但是几乎就没有别的东西被他完全抛弃。
总之，托勒密体系被改造了。太阳现在被安放在宇宙的数学中心点附近（实际上并不在正中心），它的周围环绕着行星（地球被看成是其中之一，在它的均轮上伴随着月亮），这些行星镶嵌在各自的水晶天球上。这个体系包含了古已有之的恒星天球。
在哥白尼看来，这个体系比以前的体系更简单、更和谐，并且如他所说，这个体系给了辉煌的太阳一个更加恰当的位置。但是，尽管哥白尼体系保留了托勒密宇宙的许多复杂性，但他在某种程度上也对其作了简化。不但等分圆被去掉了，而且用来解释行星逆行的均轮现在也发现没有必要了（图5．7）。行星相对于恒星背景退行的环状轨迹，现在可以用地球与被观察行星之间的相对位置和相对速度所产生的结果来解释。在用简单的三角学方法确定行星与太阳之间的相对距离方面，哥白尼体系也被证明是有用的（图5．8）。
恒星视差与宇宙的大小
虽然对行星逆行进行新的解释是哥白尼理论的一个胜利，但其他问题仍然困扰着16世纪后期的天文学家。地球运动的物理学问题直到下一个世纪才得以解决，但恒星视差的问题却吸引了16世纪许多天文学家的关注。有人认为，如果说地球每年绕着太阳公转，那么地球上的观察者在观测任何恒星时，都应该察觉到一段可度量的位移——至少在古人认为宇宙是有大小秩序的情况下如此。但这种角度的变化并不能在6个月内觉察出来。结果，许多人都认为地球是静止的，而哥白尼派的学者们不得不争辩说，这个宇宙比天文学家们早期设想的还要大得多（图5．9）。因此，对哥白尼的认可，也就包含了对宇宙的大小问题表明了立场。
关于这个问题的讨论有一个背景。库萨努斯曾经描述过一个无限延伸的宇宙。乔尔丹诺·布鲁诺（Giordano Bruno，1548—1600）①也提出了一个类似的体系——一个无限的、分散的宇宙。这种方式，“颂扬了上帝的伟大，展现了他的王国的辽阔。他不是在一个太阳中受到崇拜，而是在无数个太阳中受到崇拜；他不只是在一个地球上受到尊敬，而是在一千个地球上受到尊敬，在无限的宇宙中受到尊敬。”布鲁诺认为，他把地球提高到了一个新的层次，即恒星层次。但是，他又补充说，我们的地球确实是在绕着太阳公转。同样，无数个太阳系中的无数个地球也在绕着它们的太阳公转。
①意大利哲学家。极力宣扬库萨努斯关于空间无限大、其他星球上可住人、地球运动等观点。他明确表示蔑视传统观念，甚至对宗教比对科学更为甚之。1592年他在威尼斯遭到宗教法庭的逮捕。布鲁诺只要像30年后的伽利略一样，宣布放弃自己的主张就可被释放。然而，自苏格拉底时代以来，还没有人像布鲁诺那样下过如此大的决心来维护自己的信念。经过7年的审讯，最后他被活活烧死。——译注
布鲁诺这些大胆的见解建立于新柏拉图神秘主义和赫尔墨斯神秘主义的背景中。虽然说布鲁诺的见解融入了同样引起争议的神学推测，并因此而导致他殉难于罗马火刑柱上，但他认为应该取消恒星的固定天球的思想遭到的反对却少得多，并得到了他人的接受。在英国，托马斯·迪格斯（Thomas
Digges，1543—1595）①意译了《天体运行论》的第一卷，并把它附在1576年新版的万年历上（图5．10）。这是英国在16世纪对这种新宇宙体系所做的最重要的描述。它之所以重要，还因为迪格斯取消了恒星的固定天球。他指出，“恒星天球”“无限地固定在高处”，并且“其高度延伸到天球的表面”。因此，固定不变的是这“饰满永恒灿烂光芒的殿宇”，这些光芒不计其数，“无论是从量上还是从质上看都远远超过了我们的太阳”。这“正是抛却了贪欲的神圣天使的殿堂，并为上帝的选民增添了一座完美的永恒快乐的居所”。
①英国数学家。——译注
同样，迪格斯的示意图对他的同胞威廉·吉尔伯特（William
Gilbert，1540—1603）可能产生过影响，后者的《磁论》（De
magnete，1600年）仍然是实验方法方面的一部杰作。像16世纪众多的其他作家一样，吉尔伯特的研究也远远超出了我们理解的科学的范围。在他看来，天然磁石的各种简单作用显然可以推广到地球自身的诠释上。在他看来，地球是一块磁石，而磁力可以用一种赋予灵气的力（animistic
force）来进行最好的解释。吉尔伯特不愿意全盘接受哥白尼体系，但他的确赞同地球的周日自转，因为他不相信天空能够在一天内作完整的旋转。同样，他也拒绝接受古代的恒星天球观点。在他的遗著《月下世界》（De
mundo sublunari，直至1651年才出版）中，他以一种类似于迪格斯的方式描述说，各种恒星布满了无垠的天穹（图5．11）。
但是，尽管许多人通过接受一个无限的——或者至少是一个充分膨胀的——宇宙而解决了视差问题，但还有一些人仍试图坚持地心宇宙论，认为它与日益精确的天文观测数据可能相符。这些天文学家中的主要人物是丹麦人第谷·布拉赫（Tycho
Brahe，1546—1601）。他出身于贵族家庭，曾在北欧的几所大学受过良好教育，似乎命定要步人政界。但他首先迷上了化学，并装备了一个实验室，直到1572年一颗“新”星（实际上是一颗超新星）的出现才改变了他的兴趣。对于欧洲的所有天文学家来说，这颗超新星具有十分重要的意义，因为它的出现清楚地表明了天穹中的某种变化。传统的天文学家们立即声称，这次事件一定是发生在不完整的月下区域，因为我们宇宙的更高区域不可能发生变化。但是，如果说这颗新星实际上存在于更低区域（并且离地球相对较近）的话，那么就一定能测出它的视差。第谷，这位才华横溢而又自成体系的观测家试图测定这个视差，但他什么也没能看到。那么，这颗新星一定是存在于离地球极其遥远的区域。因此，与以前的信念相反，在月上区域很可能发生了变化。
1577年至1596年间，第谷观察到了一系列彗星，这对于宇宙学来说同样很重要。在这些实例中，他没有一次观测到视差，因此，他再次对天穹永恒不变的学说提出了质疑。对于传统天文学来说，甚至更难接受的事实是，观测者需要认可这些彗星的运动通过了一个以前认为被一些水晶天球占据的区域。因此，这就更难把这些天球看成是物理实在了。
但是，尽管第谷的各种观测有助于削弱古代宇宙学，他本人却发现自己难以接受哥白尼理论。首先，要认可恒星视差不存在，就得要求行星轨迹与恒星之间存在一段极大的距离。因此，第谷采取了一个折中办法。他维持地球不动，与地球相伴的是月亮这颗卫星，但是，太阳绕着地球作圆周运动——而所有其他行星则绕着太阳作圆周运动（图5．12）。这样，就维持了恒星天球与地球、太阳和行星之间一段似乎合理的距离。从数学上看，这个体系类似于哥白尼体系。第谷还保留了托勒密的各种圆来确保这个体系的精确性。然而，他却设法避开了处理新运动物理学问题的必要性——这个问题在该世纪末变得日益棘手。
解开行星轨道之谜
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