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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、