哥白尼反动：一位专业地理教家推倒多米诺骨牌

以下依据吴国盛传授2020年3月14日在高山大学和更新书院团结出品的“科学公益直播”的课程整顿而成，经老师考核后公然公布。

※全文7214字丨8分钟阅读

※整顿丨张明

※编辑丨朱珍

讲课老师：吴国盛，高山大学校董，清华大学传授、科学史系主任。

吴国盛传授

哥白尼在中国事一个家喻户晓的人物，他的巨大奉献是提出日心说。

今日我们谈谈哥白尼和哥白尼革命，盼望通过如许一个话题，让更多人相识这个巨大的人物，相识科学史这门学科，相识在我们通常教诲里所受的汗青教诲的不敷。

一、谁是哥白尼

1、哥白尼是那边人？

哥白尼肖像画，现存于托伦市政厅，图自维基百科

哥白尼1473年生于波兰托伦。

托伦汗青上有两个名称，第一个名称是德语名称（Thorn），第二个名称是波兰语名称（Toruń），也便是说这个地方汗青上曾经先后被德国和波兰拥有。

哥白尼能流畅讲拉丁语、德语，也能讲波兰语、希腊语、意大利语。

哥白尼平生重要待在两个地方，一个是诞生地托伦；一个是他多数时间为之办事的弗龙堡大教堂。

托伦和弗龙堡汗青上很永劫间并不属于波兰，以是题目就孕育发生了：哥白尼本相是德国人照旧波兰人？

• 诞生地推断

许多人大概是第一次听说哥白尼竟然是德国人，这与托伦和弗龙堡的地理位置有干系。

托伦和弗伦堡在今日波兰的中部。实在二战之后，波兰国土团体都向西移动了。波兰国土中轴以西部门已往多数是德国的土地。

托伦1230年由日耳曼人建城，属于条顿骑士团国，建城者都是讲德语的。1466年离开条顿骑士团国归属波兰。

也便是在哥白尼诞生前没几年，托伦方才离开日耳曼人的操纵归属波兰。

今后，托伦频频被重新分别。从1230年建城到1945年，托伦有367年归属德国，358年归属波兰，大要持平，德国略占上风。

• 血统阐发

哥白尼父亲是波兰血统，哥白尼的姓氏里的“-nik”也许是波兰语的后缀；哥白尼的母亲完满是德国血统。以是哥白尼的血统是德国和波兰各占一半。

哥白尼家属对付把本身归属于波兰人照旧德意志人是比力明白的，哥白尼的父亲、外公以及哥白尼本人都抵抗过条顿骑士团，承认本身是波兰臣民，但享有高度自治权。

哥白尼家属的民族归属非常玄妙，政治上他们家是偏向于波兰的，但说话是讲德语的，并且哥白尼本人没有留下波兰语手稿和著作，我们也不知道他本相会不会写波兰语。

哥白尼在博洛尼亚大学参加的是德意志同亲会。

• 德国波兰争取哥白尼

任何一个伟人显现今后，他的家乡、他的民族、他的国度都市以这位民族好汉而骄傲。

随着欧洲民族主义、民族国度的鼓起，对民族好汉的争取就更加剧烈、白热化。德国和波兰在争取哥白尼成为他们的民族好汉方面，打得不行开交。

1843年，华沙天文学家将哥白尼的著作翻译成波兰语；

1873年，托伦进行德国天文学家哥白尼诞辰400周年龄念运动，波兰人因在华沙出书波兰语的哥白尼文集而被捕；

1937年，巴黎世博会波兰展馆把哥白尼列为波兰七大知识好汉，遭到德国粹界严峻抗议；

1939年，纳粹记者颁发文章《哥白尼，巨大的德国人》；

1943年，避难美国的波兰人颁发文章《哥白尼，他是波兰人》。

• 总结

“哥白尼是讲德语家的孩子，是波兰王国的臣民。”这是美国《斯坦福哲学百科全书》的说法。

他既是德国天文学家，也是波兰天文学家。固然也可以说他两者都不是，在当代民族主义者意义上他都不是。

2、哥白尼是职业天文学家吗?

哥白尼在大学里学的是医学，得到的是教会法博士学位。大学结业后，给他的娘舅（爱尔姆兰教区主教）做秘书和私家大夫，时期还翻译古典诗（拉丁诗歌或希腊诗歌）。

厥后很长一段时期，他在教会里做行政事件主管，有一段时间还做经济总管，还连续卖力过交际、行政、经济事件，乃至军事事件。

哥白尼平生的重要事情是教会里的中层干部，是一个神职职员，是一个职业神父。他是一个业余天文学家，天文学是业余喜好。

弗龙堡大教堂，吴国盛拍摄

1503年到1543年，哥白尼多数时间住在弗龙堡大教堂，在波兰的北部。

此中有5年的时间（1516-1521年）在周边瓦尔米亚教区做经济总管。这个时期，哥白尼致力于经济治理事情。他在经济学上另有一个奉献（1526年），提出了今日称为“格莱欣定章”的经济学定律，即“劣币驱走良币定章”。

1543年，哥白尼在弗龙堡大教堂逝世。

哥白尼在大教堂一个院子里的塔楼上自费搭建了一个天文观察台，使用业余时间研究天文学。

哥白尼去世前出书了一本书，也是他唯一的一部著作。这本书在中国的名气很大，已往译名叫《天体运行论》，最新的译名叫《天球运行论》（商务印书馆）。

3、结论：谁是哥白尼？

第一，他是德国人或波兰人。二战后国际社会出于政治精确的思量，普通都以为他是波兰人。

第二，他是教士、教区行政治理者、大夫、翻译家、古典学者、交际家、经济学家，照旧业余天文学家。

第三，他在汗青上最巨大的奉献是写出了一本巨大的著作《天球运行论》。

二、什么是哥白尼革命？

1、哥白尼革命词源追溯

哥白尼革命（Copernican Revolution）这个词来自他的著作《论天球的扭转》。著作的要害词“Revolution”在其时的意思便是“扭转”，很有大概是哥白尼的事情给予了这个词“革命”的意思。

“哥白尼革命”最早是由德国哲学家康德提出来的，康德以为本身的事情完成了一次哥白尼式的革命。

康德说，之前的哲学家都是让人围绕天下转，便是人要了解事物就要围绕事物转。在康德看来，恰好相反，人们了解事物是由于人自己有一套天赋布局，以是了解论一定倒过来，不是围绕事物转，而是围绕人自己转。康德把这个重心的转移叫哥白尼式的革命。

康德的比方不太适当，由于假如把地球看作是我们（人）的话，哥白尼式革命和康德式革命恰好是相反的。

美国的科学史家库恩写过一本书叫《哥白尼革命——西方头脑进展中的行星天文学》。这本书出书今后，哥白尼革命这个词就成型了。

2、哥白尼革命的寄义

哥白尼革命的根本寄义是指由哥白尼开始的一场宇宙重心的转移，简洁说便是地心说转向日心说。

但假如仅仅是如许，我们就完全没有了解这场革命的巨大意义。

哥白尼革命的第二层寄义是，由哥白尼开始激发的第谷和开普勒的天文学重修。哥白尼只是开始，他没有完成。由于有了哥白尼，背面才有开普勒真正完成了天文学革命。

不但云云，开普勒的革命又进一步激发了物理学的革命和天下观的重修。牛顿是当代科学的奠定人，近代科学的集大成者。

牛顿之前有开普勒、伽利略，再往前有哥白尼。哥白尼是开启当代科学革命的第一人。

三、为什么要发动哥白尼革命？

1、哥白尼革命因由

中国人遍及的想法是地心说比日心说可以或许更好地解说天文观察中的证据。现实并非云云。究竟是：

第一，哥白尼本人并不是一个天文观察家，以是他手头并不拥有比古人更好、更准确、更完备的天文观察数据。

第二，地心说和日心说在其时的配景下可以同样好的解说观察证据，在切合证据方面没有大的区别。

既然云云，哥白尼为什么必然要提倡这场革命，必然要把宇宙的重心由地球挪往太阳呢？

• 托勒密体系不敷融贯和谐

托勒密是古代希腊化时期最巨大的天文学家。他对希腊天文学做了一个团体上的集大成。我们普通把托勒密体系作为地心说的代表。

哥白尼以为，托勒密对差别的行星利用了差别的道理，相称于每一个行星有一套本身的道理。如许一来，整个宇宙显得琐屑，显得没有秩序，显得之间没有内涵的联系关系。托勒密体系就像是一个怪物一样拼集在一路的。

• 托勒密体系不敷希腊化

哥白尼并不以为托勒密体系不敷当代，而是他以为托勒密体系没有遵照古典希腊人关于宇宙的根本原则，离开了古代希腊人原始的宇宙抱负。

希腊人以为天体的活动都一定是匀速圆周活动。但是在托勒密体系里，许多的天体已经不是在做匀速圆周活动。并且哥白尼发觉，宇宙的那种美好的、对称的布局在托勒密体系里被冲破了。

• 托勒密体系不克不及唯一的给出宇宙体系

托勒密体系里每个行星是单独处置惩罚的，以是在他的宇宙布局里有几个行星的位置是可以有余地的。这几个星是水星、金星和太阳。

其时的太阳五大行星——金星、木星、水星、火星、土星，此中水星和金星在太阳周边左右摆荡，以是它们绕地球转动的周期与太阳是一样的，都是一年。

托勒密的地心体系里，周期越大的越在外围，周期越小的越在内里。周期一样的就只能随意放。水星、金星和太阳的位置是随意交换的。

哥白尼以为，宇宙黑白常完善、美丽的，不克不及随意搭配。

是以，某种意义上，哥白尼革命也是一种反革命。他不是想从托勒密动身走得更远一点，而是想让托勒密回到正宗的希腊天文学精力。

2、希腊宇宙学

希腊宇宙学（或希腊天文学）有一个根本的观点叫宇宙。中国人讲的宇宙便是指存在着的团体，天下上全部的工具。四方上下曰宇，从古到今曰宙。

希腊人讲的宇宙并不是这个意思，他们很夸大这是一个完善的工具。

希腊人有一个非常巨大的观点，叫Cosmos，今日译为“宇宙”。Cosmos的根本意思是有限、秩序、调和。在希腊文里，它的反义词是Chaos，便是混沌的意思。

宇宙从混沌的反面叫有序，它是有秩序的、调和的、有限的。由于有限才有秩序题目，有限才有比例题目，有限才有调和题目。

以是宇宙是完善、美满、美满的工具。

• 两球宇宙模子

希腊人天才地发觉要到达完善、美满、美满，最好的形状是球。对球的美学的偏幸，使得他们很快形成了宇宙是一个球状的观点。

把天当作一个球是比力简单的，但不简单的是把地球也当作一个球。希腊人古代时期就有了天球、地球的观点。

为什么希腊人会有地球的观点呢？

第一，固然和他们的天球观点有干系，地球与天球相立室。

第二，与他们是个帆海民族有干系。帆海民族很简单看到海面是弯曲的。

厥后他们通过规律、理性推理的方法建立了地可以悬在天球的中心。

从阿那克西曼德开始，希腊人有了天球套地球的观点，地球漂移在天球的中心，不必要支持。

毕达哥拉斯学派最早提出了开端的两球宇宙模子。

毕达哥拉斯学派两球宇宙模子，图自网络

如上图所示，最表面的一层是恒星天球，内里依次是土星、木星、火星、金星、水星、太阳、玉轮、地球，内里另有一个最黑的部门叫“对地”，由于毕达哥拉斯学派喜爱“十”，他们以为10个球是最完善的。我们看到的只有9个，以是他们想像一个“对地”，凑足10个。

哥白尼的书之以是译为《天球运行论》，由于他承继的是希腊天文学传统。

• 行星题目

古代希腊把太阳、玉轮也当作行星，他们说的行星是指天上活动不规章的星，天上运行规章的部门叫恒星。

希腊天文学只研究行星，不研究恒星。他们以为恒星没有什么好研究的，而行星是一个题目。

在希腊人看来，行星作为天体应该做匀速圆周活动；但是从外貌看起来，行星并不是做匀速圆周活动，并且行星偶然候还要逆行。这便是题目。

希腊天文学的根本目的便是要挽救征象。挽救征象便是要把原来看起来不匀称的行星活动说成是匀称的。

柏拉图的门生欧多克斯想的方法是让每一个行星同时参加两到两个以上的匀速圆周活动。

一个行星同时参加两个或多个匀速圆周活动，叠加的效果就会显得很乱，但离开来看都是好的、规章的。

同心球模子

欧多克斯让行星同时参加两轮的效果是，可以让它走出一个8字形，模仿行星的逆行。

希腊天文学的第二大特点，便是一定用匀速圆周活动的叠加模式来模仿行星外貌看起来的不规章活动。

欧多克斯的模子开启今后有许多题目，希腊天文学家颠末几百年的进展，到托勒密的期间就进展了一套本轮套均轮的模子来模仿行星的活动。

本轮-均轮+偏爱圆+偏爱匀速点方案

托勒密厥后为了模仿行星越来越庞大的活动纪律，用了许多数学东西。包罗：

本轮-均轮

偏爱圆，让地球不在均轮的圆心，偏到边上去

偏爱匀速点，让本轮的中间不是相对均轮的圆心做匀速活动，而是相对付阁下的一个点——偏爱匀速点做匀角速活动

这便是哥白尼格外不中意的地方，他以为如许一来，行星相对地球来说既不是匀速的也不是圆周的，就粉碎了希腊人对宇宙的根本理念。

3、哥白尼的改造

• 哥白尼体系

哥白尼做了几件事变：

第一，让太阳中间代替地球中间。

第二，给予地球三重活动。

周日自转。地球的周日自转取代了恒星的周日转动，地球自转今后恒星就不要动了。

周年公转。让地球绕太阳公转，模仿了此前太阳的转动。

周年轴转。哥白尼以为地球作为一个绕太阳转动的天体，一定镶嵌在一个天球上转，这个天球可以叫做地天球。但有一个题目，地球的轴不是垂直于黄道，偏向偏了23.5度，并且地球绕太阳公转的时间地轴的偏向始终是稳定的。为此，哥白尼给地轴加了“第三种活动”，目标是在地球活动时地轴始终是偏着的。

第三种活动

• 哥白尼体系的上风

哥白尼让太阳处在宇宙的中间，让包罗地球、金星、木星、水星、火星、土星在内的六大行星绕太阳转，直接的利益是：

第一，行星的逆行活动很天然地解说成地球和行星之间的相对活动。行星一向绕太阳转，没有逆行。所谓的逆行不外便是地球与这个行星之间的相对活动转变了。

并且还解说了为什么逆行每每开始于行星最亮的时间，由于谁人时间地球与该行星间隔最短。

还解说了为什么水星和金星总是随着太阳，由于它们是老手星，它们的轨道在地球以内，从地球上看，它们始终不脱离太阳太远。

第二，给出了诸行星的的秩序，行星的秩序从今牢固下来，不会有改变。

• 哥白尼体系面对的挑衅

哥白尼体系有诸多守旧与不敷之处：

第一，哥白尼的数占有限，他不是一个好的观察家。

第二，哥白尼保存了天球体系，这是他守旧的地方。今日我们知道，希腊人天球的说法完满是虚假乌有的。

第三，因为保存了天球体系，保存了正圆活动，他不得不像托勒密那样保存了本轮-均轮体系。

第四，他也不得不保存偏爱圆装置，这就意味着太阳现实并不在宇宙的中间，靠近但不是中间。以是哥白尼的日心说并不是严厉意义上的日心说，只这天静说。

第五，哥白尼体系比托勒密体系好一点，但并没有到达他所许诺的那种简便、准确。

并且哥白尼体系面对两个更大的困难：

第一，恒星视差题目。

假如说地球绕太阳转，那就意味着从地球上看，远处的恒星应该有恒星视差。但是自古以来，没有人见过恒星有视差。

哥白尼的解说是恒星离我们太远了，周年视差太小了，肉眼看不见。哥白尼让地球公转起来之后，他就被迫要把宇宙搞大，至少要比托勒密体系放大20倍。

第二，活动题目。

地球活动很快，坐地日行八万里，但我们一点觉得没有，我们没有随着地球在动。

这个题目指向了新物理学（惯性定律），假如没有一套新物理学，哥白尼体系是没有方法说圆全的。

哥白尼体系还面对一些来自非科学的挑衅，开始重要是来自新教。

新教其时要回到《圣经》的字面意思，阻挡对《圣经》做过多的解说。《圣经》里说的是太阳绕地球转，没说地球绕太阳转。

哥白尼活着时，上帝教对此并没有亮相，对哥白尼根本上是很客气的。教廷曾经聘请过哥白尼到场历法革新事情，哥白尼其时答复说，改历之前，要转变宇宙体系，以是哥白尼发动革命，很大的一个缘故原由也是由于上帝教碰面临改历题目。某种意义上说，哥白尼对上帝教改历是作出了奉献。

1551年，德国天文学家莱茵霍尔德依据哥白尼体系绘制了《普鲁士星表》，关心流传了哥白尼的学说。

上帝教一开始没有亮相，但厥后越来越以为不合错误劲了。一是来自新教的压力，新教批驳上帝教对自由头脑、异端头脑太宽容；二是上帝教也意识到哥白尼学说自己蕴含的一些规律结果，对他们是倒霉的。

1610年，哥白尼学说被指为异端，离哥白尼去世快要60年。

1616年，《天球运行论》被列为禁书。

4、哥白尼革命后期

• 第谷打碎天球

第谷肖像画，图自维基百科

第谷是天才的天文观察家。第谷本人是差别意哥白尼学说的，但他做的许多观察倒是有利于哥白尼学说的。

1572年，他发觉的新星（Nova）是恒星而非行星，冲破了希腊人以为的恒星永久稳定、不增不减、不生不灭的教条。

1577年，他发觉了彗星来自天外。希腊人以为彗星是地面上的征象，属于大气征象。第谷证明彗星不是大气征象，而是来自于玉轮以上的天空。彗星从天上穿越而来，就使得天球成为不行能了，规律上冲破了水晶天球。

第谷差别意哥白尼学说重要是可怕两个困难，恒星视差题目和行星活动题目。但他以为哥白尼学说好用，以是他搞了个折衷方案。

第谷体系

第谷让太阳照旧绕地球转，但是让金星、木星、水星、火星、土星绕太阳转。这个别系很离奇。

玉轮和太阳绕地球转，金星、木星、水星、火星、土星绕太阳转的结果是天球就没法再用了。

以是第谷的奉献是打碎了天球。固然，第谷另有一个奉献是收开普勒为徒弟，把终生一生没世所积存的天文观察数据都给了开普勒。

• 开普勒真正完成哥白尼革命

开普勒画像，图自网络

开普勒是一个天才的哥白尼主义者，他必然要想方法把哥白尼未完成的奇迹要完成。

开普勒最巨大的事情是提出了行星活动的三定律：

第必然律，行星活动的轨道是椭圆；

第二定律，面速率匀称，通过太阳和行星连线单元时间扫过的面积是一样的；

第三定律，行星周期的平方与它们离太阳的间隔的立方成正比。

开普勒三定律一下子就把哥白尼未竟的奇迹彻底地做好了。

实现了哥白尼所谓的调和、简洁的抱负，从今今后全部的本轮、均轮、偏爱圆都不要了；

太阳真正严厉地处在太阳系的多少中间，太阳在椭圆的两个核心之一上；

把太阳真正看作是驱动太阳系活动的一个焦点气力。已往的太阳与别的行星只是多少的干系，没有内涵的干系。

从开普勒开始，太阳一定要成为别的行星活动的物理缘故原由。以是从开普勒开始直接导向了背面的牛顿。

开普勒是真正的完成了哥白尼革命，固然开普勒也有他范围的地方。

他仍旧保存恒星天球，以是他的宇宙照旧有限的；

他不睬解伽利略的惯性定律。

四、哥白尼革命的意义

哥白尼革命的意义不是简洁的把宇宙的中间从地球挪到太阳，实在从今日的目光看，宇宙没有中间，太阳也不是宇宙的中间。并且你从日心的角度看，从地心的角度看，根据相对论的说法都可以，都是相对活动。

哥白尼革命的意义在于由此开启了一整套新的头脑范式，它所召唤的新天文学必定召唤新物理学，新物理学必定召唤新哲学，宗教神学也会受到影响等一系列的结果，像多米诺骨牌一样。

在物理学意义上，有了哥白尼革命，就一定有一套活动理论，这套理论直接通往今日的牛顿惯性力学或惯性物理学。

假如天球没有了，靠什么把诸行星拉在一路而不是处处乱跑呢？以是就引出了引力观点。

哥白尼革命根本的奉献是完成了头脑史上天下观的庞大厘革，便是由关闭天下到无穷宇宙。宇宙一旦无穷，又会激发许多哲学上的结果。

总而言之，地球的周日自转就代替了恒星的周日自转。恒星不再转动，那么恒星天球就不再必要；恒星天球不再必要，那么宇宙就可以从有限走向无穷。英国的哥白尼主义者迪格斯很快就把恒星天球去失了，让恒分离布在一望无垠的空间之中。

恒星视差的微不敷道，评释恒星无比迢遥，宇宙是很大的，在恒星与太阳系最外的土星之间有庞大的空洞，上天怎样影响地下？这都黑白常严峻的题目。