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《文艺复兴时期的人与自然》
艾伦。G。狄博斯著
第五章 一种新宇宙体系
我们已经回顾了16世纪末期到17世纪早期发生在医学、植物学和生理学中的论战，同样的论战也十分引人注目地发生在天文学和物理学领域。我们再次看到了人文主义研究所产生的影响，从而导致意义重大的重新阐述（维萨留斯，1543年；哥白尼，1543年）。同时，我们还看到这是一个充满同化和争论的较长时期，它必定产生对进一步发展必不可少的各种新发现和新诠释（哈维，1628年；开普勒和伽利略，1609—1632年）。
有关地球运动的问题不但包含了对天体构造的重新认识，而且也包含了一门新的运动物理学的发展——而后一个目标直到艾萨克·牛顿的《数学原理》于1687年出版时才被充分认识到。因此，运动物理学的整个发展史适合于在这套丛书的另一本书中叙述。但是，对哥白尼体系的接受问题，涉及到超出运动力学和宇宙学以外的各种因素，因而神秘主义在此再次对一些关键人物的动机产生了影响，并且在导致深刻分裂的神学问题上，也具有同样的重要性。
古代及文艺复兴时期的天文学
正如在其他所有领域一样，文艺复兴时期的天文学也建立在古人研究的基础上。在这一领域中有两种宇宙体系占据着统治地位。第一种是欧多克斯（Eudoxus）①、卡利普斯（Callippus）②和亚里士多德的宇宙体系，他们借用一系列同心球来说明恒星的周日旋转以及太阳、月亮和行星的运动（图5．1）。为了解释观察到的不同运动情况，他们把行星分置在四个球面上。在恰当地安排了数量足够的行星之后，就有可能解释诸如岁差和以恒星为背景的行星逆行这样复杂的运动。尽管这个体系广为接受，但是它却解释不了太阳、月亮和行星与地球之间的距离有时似乎是周期性的变化。因为这种变化从它们呈现出的大小和亮度的不同上就可看出。
①古希腊天文学家和数学家（公元前400…347年）。接受了柏拉图关于行星必须在正圆轨道上运行的观点，但他在观察之后又不得不承认，行星的实际运动并不是正圆轨道上的匀速运动。——译注
②古希腊天文学家（公元前370…前300）。他观察了行星运动后，把天球总数调整为34个。——译注
为了解决这一问题并消除亚里士多德宇宙论中的不准确性，公元前3世纪和前2世纪亚历山大城的天文学家们＇特别是佩加的阿波罗尼乌斯（Apollonius of Perga）③和喜帕恰斯（Hipparehus）④＇对这些材料重新加以整理并纳入一个新体系。后来，他们的体系在公元2世纪被修正和扩充为克劳狄乌斯·托勒密（Glaudius Ptolemy）详尽的、真正的数学体系。正是托勒密在《至大论》中描述的这个体系，直到17世纪大多数天文学家仍对其深信不疑。
③古希腊数学家（公元前262…前190）。阿基米德的学生，因对圆锥曲线的研究而获得了“伟大的几何学家”的称号。——译注
④古希腊最伟大的天文学家（公元前190…前120）。天体测量学奠基人，编制约850颗恒星的星表，发现岁差，制订日月运动表，推算日、月食，用球面三角原理确定地球的经纬度。并发明了许多用肉眼观察天象的仪器，这些仪器后来沿用了1700年。——译注
托勒密的天文学保留了较早期的天球，又增加了各种不同的圆（这样就保持了天体运动的“完美”）来更加详细地解释各种观察到的现象。在最简单的情况下，一个行星可能位于一个较大的圆或均轮上——如果这个行星看起来是绕着地球作完美的正圆运动的话。但是，这种完美的正圆——对恒星而言远非如此——并不存在，其结果是，又假设了许多其他的圆。本轮的中心位于均轮的圆周上，并随着均轮的运动而转动。这种双重的运动，既解释了距离的明显变化，又解释了行星的逆行（图5．2和5．3）。其他的不规则性促使托勒密把地球放在远离太阳的某个地方，并且使用了偏心（偏离了中心的）圆和等分圆。后者用来解释行星速度的明显变化。在此情况下就可看出，在相等的时间里转过了相等的角度（起点不在圆心）。把所有这些精心设计的圆结合起来，就形成了一个精密的（或许并不完美的）天文学体系，这个体系相当准确地解释并预测了天体的运动。
然而，尽管托勒密和亚里士多德使古代其他作者相形见绌，但他们的宇宙论体系并不能代表古代天文学思想的整个领域。公元前5世纪，毕达哥拉斯的一些追随者＇尤其是菲洛劳斯（Philolaus）①＇曾提出了一个宇宙图，这个宇宙的中心是一团中心火，环绕在其周围的是包括地球、太阳和一个反地球（counter—earth）②在内的所有其他星体。后来，萨摩斯的阿利斯塔克（Aristarchus ofSanlos，公元前3世纪）③提出，如果地球每天绕其轴自转，同时每年绕太阳公转，那么一切都与实际情况没有什么不同。但是，这个“哥白尼式的”方案并不是从数学上得到的，而且只有他对日月距离和大小的计算结果幸存了下来。庞塔斯的赫拉克雷迪斯（Heracleides of Pontus，公元前4世纪）①的研究影响更大。他提出，地球的周日运动最好地解释了恒星运动，而人们从未在远离太阳的地方看到过水星和金星，这一事实表明，这些行星是围绕太阳旋转的。马尔提努斯·凯佩拉（Martianus Capella）和马科罗比乌斯（Macrobius）（两人都活跃于5世纪）重述了古代晚期异族入侵时幸存原著中的赫拉克雷迪斯的观点，这些观点一直沿用到12和13世纪人们发现了更详细的科学著作。
①古希腊哲学家（公元前480？）。毕达哥拉斯学派最杰出的代表。——译注
②菲洛劳斯认为地球不是宇宙的中心，地球与太阳、月亮、水星、金星、火星、木星、土星及其他星球都是围绕着一中心火团运动，而太阳只不过是这个火团的反射。这样，就有9个球体在围绕中心火团运行。为了达到完美的数字，他又虚构了第10个球体——反地球，它是一个永远藏在太阳另一面的、我们看不到的行星。而整个天象图的构思只是利用10的魔力（因为10是1、2；3；4、的总和）。2000年后，哥白尼提出地球和行星都围绕太阳运行，这种看法被他的反对者说成是毕达哥拉斯的异端邪说。——译注
③古希腊天文学家（公元前310…230年）。他将毕达哥拉斯关于地球运动的观点和赫拉克雷迪斯（Heracleides）关于一些行星绕太阳运转的论点结合在一起，提出一切行星包括地球都围绕太阳运行。因此，他一直被称为哥白尼的先行者。——译注
①古希腊天文学家（公元前388—315年）。是提出地球自转问题的第一个人。——译注
伊斯兰天文学家提出了他们对托勒密体系的注解和修正，并将这些——连同原著一起——在12世纪传人西欧，而且还撰写了一些介绍性的天文学论文＇其中最流行的为霍利伍德的约翰（John ofHolywood，即Johannes Sacrobosco）所写，1230年）。翻译者还将托勒密和亚里士多德的宇宙学著作译成拉丁语。尽管后来有人批评这些译本译文不准确，但是它们直到16世纪仍具有影响。
在整个13世纪，亚里士多德在神学领域受到指责，因为他在自然哲学著作中阐述的观点与基督教教义相冲突。他们指出，如果全盘接受亚里士多德的著作，就会导致对上帝创世、圣体真实性（thetruthof Eucharist）、奇迹可能性和灵魂不灭的否定。亚里士多德全集一旦被作为教条的著作而遭到排斥，它就易受到争议。事实上，在13世纪晚期和14世纪讨论的许多问题的确与天文学和宇宙论有关，如世界多重性的可能性和地球运动这类问题。尼古拉斯·库萨努斯（Nicolaus Cusanus，1401—1464年）②对这些论题特别感兴趣，他写道，有一个无边的（如果不是无限的话）宇宙，宇宙的各部分都在运动之中。尽管人们难以确定他对地球运动的理解是否正确，但毫无疑问，他拒斥了同时代天文学家的许多观点。
②库萨的尼古拉斯（Nicholas of Cusa）的拉丁语名。德国枢机主教、哲学家和科学家，认为人类认识必须依靠经验，发展实验科学，著有《论有学问的无知》，指出唯自知无知者才是有学问的人。在天文学上，他认为地球在地轴上旋转，并环绕太阳运行，宇宙间既无“上”也无“下”，宇宙是无限的。但这些看法没有以详细的观察、计算或理论作基础，也没有影响科学的进程。——译注
人文主义的复兴在诸多方面对天文学产生了影响。库萨努斯是15世纪受到新柏拉图主义影响的学者中的一个例子。马尔西利奥·费奇诺则是另外一个例子。费奇诺的神秘主义兴趣反映在他翻译的《赫尔墨斯全集》和他的太阳颂词＇选自《太阳颂》（De sole））中，其中他效法较早期的赫尔墨斯原著：
“没有什么可像（光）一样充分地显示善（即上帝）的本质。首先，光是各种看得见的物体中最灿烂、最清晰者。其次，没有什么可以像光一样传播得如此容易、如此广阔、如此快捷。其三，它无害地穿透一切物质，轻柔得就像爱抚一般。其四，光带来的热养育并滋润着万物，是宇宙的创造者和推动者……同样，善被四处传播，抚慰着万物，吸引着万物。善不必强制实施，而是通过和善一起存在的爱来施与万物，就像（伴随着光的）热一样。这种爱吸引着万物，以使万物自由地接受善……也许光本身就是天国神灵的视觉，或者用于观察、用于遥控、用于将万物同天国联系起来，既不远离天国也不与外来物相混同……仰望天空，我为你们，神圣天国的公民祈祷……太阳对你们来说意味着上帝，那么谁敢否定太阳呢。”
费奇诺继续强调，太阳是宇宙的首创物，，因而被置于天国的中心。
维也纳大学的乔治·波伊巴赫的工作与此远为不同，他在《新行星论》（Theoricae novae planetarum，1473年出版）中，使用专门术语描述了一个改进了的托勒密行星体系。由于认识到需要一部更好的托勒密原著，他打算与他的学生兼助手约翰内斯·缪勒（Johannes Muller，即雷纪奥蒙坦，Regiomontanus）一起去意大利旅行。波伊巴赫在去世前，已经完成了《至大论》之《概要》（Epitome）的前6卷。雷纪奥蒙坦继续译完了这部著作，该书在其死后20年才首次出版（图5．4）。完整的《至大论》迟至1515年才出版，该版本出自13世纪克雷莫纳的杰勒德（Gerard of Cremona）①的译本。直到1528年，才出现了译自希腊语的新译本。
①意大利学者（1114…1187）。他一生中有很长时间是在西班牙托莱多度过的。托莱多曾经是穆斯林学术中心，是寻觅知识丰富的阿拉伯著作的好地方。12世纪，翻译成了最重要的科学工作，而杰勒德就是这样一位伟大的翻译家、科学家。他一生翻译（或监督翻译）了92本阿拉伯书，这些译作中包括亚里士多德的部分著作、托勒密《至大论》的全部，以及希波克拉底和盖仑的著作。——译注
哥白尼与静止的太阳
我们已经指出，科学革命的最初阶段包括回过头去研究古代的原始资料。对某些人来说这是回到亚里士多德，对另一些人来说是回到盖仑。而第三部分人则通过对赫尔墨斯原著的研究，在探索已为亚当所知的神性知识（原始神学）中追求真理。这种赫尔墨斯的影响，在费奇诺著作所阐述的文艺复兴时期宇宙论中显而易见。而乔洛拉莫·弗拉卡斯托罗（Girolamo Fmcastoro，1478—1553）于1538年描绘了一个复活了的亚里士多德同心天球体系。他认为，通过假设这些水晶同心天球的透明度发生变化，从而使得地球上的观察者产生距离变化的错觉，就可轻易地解决以前在解释距离变化时产生的难题。然而，尽管亚里士多德和赫尔墨斯都曾具影响力，毫无疑问，托勒密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