世界历史必知100事TOP23哥白尼太

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到底是地球围绕太阳转,还是太阳围绕地球转?

年,哥白尼的天文学说著作《天体运行论》出版,日心说面世。

哥白尼是欧洲文艺复兴时期波兰数学家、天文学家,也是一个神父。他用毕生的精力去研究天文学,最终取得了非凡成就。在他的天文学说著作《天体运行论》中,他批判了托勒密的地心说理论,提出了太阳位于宇宙的中心,地球和其它行星都围绕太阳运行的日心说理论。他的这一学说不仅改变了天文学的发展进程,也给整个欧洲带来了一场思想革命,美国科学史家托马斯·库恩称其为哥白尼革命。

哥白尼的日心说对世界影响深远。它是近代科学诞生的一个标志。哥白尼继承了古希腊的理性精神,对不断探索中的真理持一种怀疑的科学精神。他把科学从宗教教条的束缚中解救了出来,并探索出了一条以精密的数学分析与实验方法相结合的科学发展新路径。

他的日心说不仅使天文学发生了一次反转,还为整个科学体系创造了一个的突破口。在他之后,开普勒、伽利略、牛顿跟随他的脚步,朝着探索宇宙真理的方向行走,并最终发现了行星运动定律和万有引力定律,近代科学从此形成。

哥白尼的《天体运行论》是人类思想发展史上的一个重要转折点

另外,哥白尼的日心说也重新塑造了人们的世界观。正如科技史家丹皮尔所说的,“哥白尼的天文学不但把经院哲学派纳入自己体系内的托勒密的学说摧毁了,而且还在更重要的方面影响了人们的思想与信仰”。哥白尼改变了用《圣经》解释世界和人间万事万物的教条做法,从根本上改变了近代欧洲人对世界的认知方式和思维结构,使他们逐渐养成了科学的心智,接近了真理,远离了蒙昧。

那么,哥白尼的日心说是如何形成的呢?

日心说形成的背景主要有两个。

其一,日心说自古就有了,哥白尼只是发扬光大者。

无论是日心说(又名地动说),还是地心说(又名天动说),这样的天体运动模型最初都源自古希腊的毕达哥拉斯-柏拉图宇宙学说。

毕达哥拉斯认为地球和其他天体乃至整个宇宙都是球形的,因为他认为球形是立体中最完美的形状;宇宙中天体的运动也都是匀速圆周运动,因为这种运动是最完美的运动。

柏拉图也认为球形是最美好的形状,因为是神创造的宇宙,所以它必然以最完美的形式存在,行星的不规则运动可以用匀速圆周运动的合成来解释,但是二人都未对宇宙的中心做明确阐释。

后来,他们的门徒在宇宙问题上产生了分歧,毕达哥拉斯派认为,宇宙的中心是一团在地球上看不到的“中心火”,柏拉图主义者则认为,太阳就是宇宙的中心。而柏拉图的学生亚里士多德、欧多克斯等人则把地球当作了宇宙的中心。

”中心火“宇宙模型

之后不久,古希腊天文学家阿里斯塔克也提出了日心说,主张地球和其他星辰一起绕着太阳转动,并用地球的自转来解释恒星的“转动”。但是由于当时亚里士多德学说的权威地位,阿里斯塔克的日心说一直没有得到发展,而地心说则得到后人不断的完善。

哥白尼在意大利留学期间曾遍读古代典籍来寻找日心说的参考资料,古希腊先贤的宇宙学说令他心潮澎湃,他还了解到了阿里斯塔克的日心说思想,他确信阿里斯塔克是正确的。但这只是一个古代先贤的一个猜想,并没有得到证实。于是哥白尼在后来的天文学研究中加入了天文观测数据,通过数学计算,写出了《天球运行论》这本巨著。自此,日心说才被确立起来。在《天球运行论》的手稿中,哥白尼称赞了阿利斯塔克这位日心说前辈。

其二,哥白尼想要取代日益复杂的托勒密地心说模型,建立一个新的日心说模型。

公元2世纪,托勒密接受了亚里士多德的地心说,提出地球是宇宙的中心,太阳、月亮和其他行星都在围绕地球作正圆匀速的运动。为了刻画天体的方位,他还提出一个数学模型,构造了一个庞大的地心说体系。为了使理论模型符合观测数据,托勒密认为天体在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动,而本轮的中心在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动,地球不是在均轮圆心。这个理论和当时的天文观测数据基本吻合,而且后来受到了教会的欢迎,因为这不仅体现了地球和人类的中心地位,而且天球之外给天堂和地狱留下了空间。因此处于统治地位的教廷便竭力支持地心说。

托勒密地心说宇宙模型

但是随着世界的发展,特别是大航海时代来临之后,星表、星图和航海地图需要更高的准确性,人们对天文观测的精确度要求越来越高,因此一些人发现了托勒密模型的破绽,这时只能靠不断地增加均轮和本轮的数目才能保证托勒密模型的准确性。后来均轮和本轮的数目竟多达八十个左右,这显然是不合理的。人们期待着能有一种更为简单的宇宙模型来取代托勒密的模型。在这种历史背景下,哥白尼的日心说体系便应运而生了。

那么,哥白尼的日心说体系主要包含了哪些内容呢?

一、太阳处于宇宙的中心,地球和其他行星围绕太阳作圆周运动。

在哥白尼的日心说体系中,太阳位于宇宙的中心,地球和其他行星一样,围绕太阳作圆周运动。哥白尼认为上帝是最完美的设计师。因此,上帝创造的宇宙的结构必定也是完美的,那么宇宙的中心位置必须给予了太阳这个最大、最亮、无私赠送光和热的天体。他说太阳就好像是坐在宝座上的皇帝,统率着围绕它转的行星家族。这个体系既能对行星的运动作出解释,又能把每个行星轨道的大小、运动的速率和排列顺序关联起来,形成一个紧密而有序的整体。

哥白尼的日心说宇宙模型

二、地球是个球体,月球围绕地球运动,地球自身作三种运动。

哥白尼和毕达哥拉斯学派、柏拉图主义者一样,认为球形是所有立体形状中最完美的形状,天体的运动也必然是圆周运动。他说:“物体呈球状的原因在于它的重量,即在于物体的微粒或者说原子的一种自然倾向,要把自己凝聚成一个整体,并收缩成球状。”哥白尼认为地球就是一个球体,地球自身作三种运动:一种是在地轴上的自转运动,一种是环绕太阳的周年运动,一种是用以解释二分岁差的地轴的回转运动。哥白尼也很重视研究月球,在日心说体系中,月球是地球的卫星。他还解释了月食现象,特别指出了在发生月食时,最容易看出月球与地球、太阳的相对位置。

三、恒星天处于宇宙的最外边,永恒不动。

哥白尼否定了托勒密的“九重天”,但却保留了一层“恒星天”,他把恒星天安置在了宇宙的最外边,天上的恒星都处于这一层里。恒星永恒不动,但它们以太阳为中心。他还解释了为什么这些恒星看起来会动,那是因为地球本身的运动导致人类产生。而其他行星看起来运动,是因为它们与地球的不一致运动造成的。

尽管哥白尼的日心说体系比托勒密的地心说体系简单,但是这个体系很快就遇到了难题。日心说体系不能同观测现象完全相符。为了解决这样的困难,哥白尼不得不向托勒密学习,一再修改他的日心说体系,重蹈了托勒密的覆辙,采用了本轮、甚至二级本轮来弥补。

用现代的眼光来看,哥白尼的日心说自然存在大量的错误,例如,太阳并非宇宙的中心,只不过是太阳系的中心;行星运行的轨道不是圆形,而是近似椭圆……不过这并不影响哥白尼日心说的历史价值,因为以往的科学结论总会被证伪,哥白尼的日心说完成了科学革命的任务,人们的思想因它而进步了。



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