为什么说哥白尼日心说引起了自然科学的革命

现在每个小学生都知道，太阳位于太阳系的中心，8个行星环绕着太阳运动，地球只是其中一个普通的行星。但在历史上，古人或认为是“天圆地方”，或认为大地是被乌龟或者大象驮在背上。古希腊学者首先认识到我们脚下的大地其实是球形的，即地球，他们甚至还根据天文观测计算出地球的周长，以及地球和太阳、月亮之间的相对距离，这是古代天文学取得的伟大成就。由于观测水平的限制，古代天文学家大多认为地球位于宇宙的中心，太阳、月亮和五大行星位于不同的天球上，最外层是恒星所在的天球，这些天球都被认为是由水晶构成的。

日心说很容易解释行星复杂的视运动

罗马帝国遭遇北方蛮族入侵而崩溃之后，社会陷入长期混乱，古希腊——罗马的文化在欧洲几乎失传。幸运的是古希腊典籍在阿拉伯帝国被翻译和保存了下来。公元1085年，基督教国家收复了西班牙的部分地区，伊比利亚半岛上形成了基督教国家和穆斯林王国共存的局面，文化交流频繁。大批欧洲学者赶往西班牙的托莱多城，形成了新的翻译运动，托勒玫的《天文学大成》就在这个时期从阿拉伯语翻译成了拉丁语。

从公元11世纪开始，欧洲学者重新认识了古希腊——罗马光辉灿烂的文化，开始建立学校翻译、整理和学习古代典籍。当时在欧洲占据统治地位的基督教会采纳了地心说，作为证明《圣经》的权威观点，自然哲学都被视为经院哲学即神学的一部分，成了教会“恭顺的婢女”。由于改革历法的需要，天文学在这一时期重新发展起来。

第谷改良的地心说：月球和太阳绕地球转，其他行星则绕太阳转

古希腊学者阿利斯塔克曾在公元前3世纪估计过太阳的直径，发现它比地球大得多，提出了最早的日心说。但他也面临着很多问题，比如说如果地球在运动，那天上的云彩为什么不会被运动的地球所抛离？恒星的位置也会因地球运动而变化，但古代并没有观察到。阿利斯塔克提出这是因为恒星离我们实在太远了。但这些论证无法说服人们放弃地球静止的直觉，因而没有被采纳。一直到16世纪波兰天文学家哥白尼才提出了科学的“日心说”。

委内瑞拉1973年发行的邮票，纪念哥白尼诞生500周年。左面是日心宇宙体系示意图，中间是哥白尼肖像，右面是《天体运行论》书影

哥白尼在意大利求学期间就熟悉了阿利斯塔克的学说。返回波兰之后，他担任了弗龙堡大教堂的神父，并在塔楼上安装天文仪器从事观测。他用了将近40年时间把“日心说”发展成了可以用于天文计算的实用模型。哥白尼发现，托勒玫体系中每颗行星的运行都包含三种运动成分，周日运动（由地球自转所致）、周年运动（由地球绕太阳公转所致）和相当于岁差的运动，它们都可以归因于地球的运动，从而消除托勒玫体系不必要的复杂性。据此，哥白尼建立了太阳位于宇宙中心静止不动，而包括地球在内的行星都围绕太阳转动的日心体系。由于担心触怒教会，哥白尼写成《天体运行论》之后长时间没有公开发表，直到去世之前才同意付印。

哥白尼体系把太阳视为宇宙的中心，我们的地球则成了行星，一边自转，一边和其他行星一样围绕太阳公转，这样就可以自然而合理地解释为什么恒星存在周日运动、为什么水星和金星只能出现在太阳附近，以及为什么行星会出现逆行等问题，托勒玫体系很难解释的这些问题都变成显而易见的结果。不过，哥白尼体系也依然继承了古希腊的圆形轨道（水晶天球）和均轮-本轮体系。哥白尼的日心说是科学和人类认识世界的巨大进步，它挑战了垄断天文学上千年的托勒玫体系，是对宇宙体系更为合理也更为科学的认识。

随着哥白尼日心宇宙体系的指引，文艺复兴时期的天文学家完成了从古代天文学到现代天文学的革命。对水晶天球的否定是由丹麦天文学家第谷完成的，他对新星和彗星距离的观测表明，水晶天球根本不存在，原本被认为恒定不变的天空跟地上的事物一样也存在变化。开普勒继承了第谷的观测数据，计算出行星环绕太阳运行的轨道是椭圆形的，太阳位于椭圆的一个焦点上，从而在根本上否定了“均轮-本轮”体系。伽利略利用天文望远镜，基于一系列新的观测事实进一步发展了哥白尼体系，从而开创了现代天文学，并成为现代科学诞生的重要标志。（萧耐园）

描绘哥白尼在弗龙堡教堂塔楼阳台上进行观测的油画

【科学人】哥白尼

尼古拉·哥白尼（1473—1543），波兰天文学家，先后就读于波兰克拉科夫大学、意大利博洛尼亚大学和帕多瓦大学，学习教会法规和医学。哥白尼从青年时代起就由其舅父推荐，成为波兰弗龙堡大教堂教士团的教士。他用大量时间孜孜不倦地从事天文观测和研究，终于创立了科学的日心体系，成为彪炳千秋的科学大师。

【科学人】布鲁诺

乔尔达诺·布鲁诺（1548—1600），意大利思想家，出生于贫困家庭，17岁入那不勒斯一所修道院当修士。其间成为哥白尼学说的坚定信仰者。他认为无数恒星分布于无限的宇宙中，太阳只是一颗普通恒星而不是宇宙中心。由于在神学上被视为“异端”，1591年布鲁诺遭罗马教会监禁，并审讯长达8年，但他毫不屈服。最后于1600年2月被宗教裁判所焚死在罗马百花广场。后人为纪念他，在广场中心树立了他的雕像。

【微问题】哥白尼的日心说是否也有局限性？

【关键词】日心说　天体运行论