第三回 不完美的日心说

以神的名义，天主教会将与神学冲突的学说付之一炬，科学和哲学俨然成了神学的婢女。虽然文艺复兴伊始，很多思想先驱以各式各样的艺术形式抨击黑暗，但是直面神权的还数自然科学，因为自然科学相对于艺术最大的优势在于讲究证据，证据一旦被人们掌握，便会以星火燎原之势摧枯拉朽。高枕无忧的天主教会肯定不会想到吵醒他们的居然是一位虔诚的天主教徒，尽管这位教徒的初衷并非想冒犯上帝，他不过是为了寻找一个简单而又可行的真理。

这位教徒叫尼古拉·哥白尼（1473—1543），出生于波兰的一个富裕家庭，比唐伯虎大三岁。大约在唐伯虎三笑点秋香的年纪，哥白尼只身前往文艺复兴的发源地——意大利，在名校博洛尼亚大学和帕多瓦大学主修医学和神学。哥白尼是一名非常出色的医生，可以说搞天文只是他的业余爱好，但一不小心地在这条业余的道路上越走越远。

自从托勒密《天文学大成》中的观点成了人们的思维习惯之后，在1300多年里，人类在天文学方面没有任何突破性的进展，唯一能做的就是发现新天体，然后套用托勒密的地心说模型去解释。前文说过，对于一个复杂运动的天体而言，一个不够，那增加更多的均轮，于是“大圈套小圈”，最多套到了80多个，这显然不是普通人的大脑所能想象的。如果托勒密的理论是一套数学方法，我们是不是在用加法费心费力地计算乘法呢？

哥白尼不走寻常路，在他看来既然上帝创造了宇宙，就不会选择用这样冗繁的方式让它运行，所以他要寻找出一个更简洁的模型，借以消除人们对上帝的“误会”。不幸的是，在长达十几年的时间里，观测的数据越多，托勒密的方法就显得越正确。

但是哥白尼坚信上帝是一个简约而不简单的人或神，或许正是因为这份坚信，他能在一堆早就被人们遗忘的古籍中找到阿利斯塔克的日心说。可能此时上帝也给了他几个小小的灵感：如果我们能飞到地球以外的天体上观测别的星球，天体又将怎样运行呢？如果假设能够成真，那么地球势必也是运动的，而不是静止的。

基于这种假设，哥白尼发现地球和很多天体之间的距离在不断改变，唯独和太阳之间的距离没有变化。既然地球作为宇宙的中心会来带烦琐的计算，那么上帝会不会选择用太阳作为宇宙的中心并让它静止呢？哥白尼没有否定托勒密的计算方式，只是用太阳取代了地球，而从观测的数据来看，起码不需要使用那么多的“圈圈”了。

如此简单、如此粗暴却又如此奏效，于是新的宇宙模型（见图3-1）诞生了。

“圈圈”是减少了，但很多现象需要重新解释。首先怎么才能让人们相信一个如地球般的庞然大物会绕着小小的太阳转动？哥白尼认为人类太高看自己了，太阳远比我们甚至阿利斯塔克想象的还要大得多。他还通过观测星座并用几何方法阐述了这一点。

好吧，即便人类曾如此地“自大”过，那么昼夜交替又怎么解释呢？也就是说，如果地球绕着太阳转，那么朝太阳的一面永远是白天，背着太阳的一面永远是黑夜。

实际上关于这个问题阿利斯塔克早已给出了答案——地球自转。哥白尼采用了这一套理论，并进一步提出地球的运动是三种运动形式的组合。

1.地球绕太阳做匀速圆周运动，每年转一圈。

2.地球在自转，每天转一圈，这样就能看到日升日落而不必担心永昼极夜了。

3.地球的自转轴也会倾斜，并不总是与太阳和地球的连线垂直，而是有个夹角，自转轴在这个夹角之间以年为周期来回摆动。在地球（北半球）上看，夏天太阳更靠北，冬天太阳更靠南一点，南半球正好相反。太阳在夏至日直射北回归线，在冬至日直射南回归线，春分和秋分时在赤道正上方，四季变换终于得到了完美的解答。

最后也是最重要的一个问题是：如果地球在自西向东运动，那么空气就会自东向西运动，这样就会形成一股强大而持久的东风，但是东、南、西、北风常刮常有。同样，向空中抛起一块小石头，它应该落到抛出点的西边，而不是垂直落下。

要想让日心说成立，哥白尼就无法回避以上问题，所以他在用毕生心血写就的《天体运行论》的最开始部分便苦心阐述了“土”与“水”的关系。他认为空气中含有“土”和“水”，既然地球上的土地和海洋都可以随着地球运动，那么没有理由不相信空气不随着地球一起运动，而空气运动形成的风正如海水运动形成的波涛一样，波涛看似杂乱无章，但总体上都在随地球一起运动。同样道理，抛起来的小石头也会受到空气中“土”和“水”的影响，最终会落到抛出点的正下方。不过，“土”和“水”伴随地球运动只在地球附近有效，而天空中突然出现的天体（指的是彗星，那时候人们对彗星认识不全）就另当别论了。

在最后一个问题上，哥白尼的解释很牵强。他本人似乎也意识到了这一点，所以他在书中多次用到“似乎”“可能”“也许”等字眼，但是对于宇宙、天体的形状以及天体的运动方式给出了斩钉截铁的回答：形状是球形，运动轨迹是圆，速度是匀速，因为没有什么能比球、圆和匀速更完美了。太阳在宇宙的正中心，所有的星体都绕着太阳以匀速圆周运动进行公转。他继承了古希腊人关于宇宙是个圆球、地球也是个圆球的观点，尽管地球上有高山海洋，但那不过是硕大脸庞上的一个个小小的青春痘罢了，地球整体上还是一个球。

站在今天的知识角度，我们知道太阳并非宇宙的中心，所以哥白尼的日心说也不完美。但这是历史的顺承，理论如同人的成长，不可能从牙牙学语“噌”地一下子就到了大学毕业，势必要经历一段漫长的成长过程，而哥白尼的日心说无疑是自然理论成长过程中的第一个“青春期”。

哥白尼的日心说模型虽基于一定的观测，总体上还是一套处理宇宙运动的数学方法，但这绝对不像用乘法取代加法那么简单，主要原因就是“地球可以动”，而我们就活在这个可以动的地球上。

小时候，当我第一次听说地球正在转来转去时立刻觉得头脑晕晕乎乎，连路都走不稳，根本无法去学校上课。这种病状持续了很多天，最终让家严在我的屁股上踹了两脚给治好了。

对于新的观点，哥白尼也不知道怎么处理为好。一方面，他担心如果发表的话，很快就会被审查；另一方面，他觉得效法古人（很多古希腊哲学家）也许更有意义——只将自己的观点告诉身边的朋友。洪洞县里真的就没有“好人”了？其实不然，他的一位红衣主教朋友得知消息后，对此书喜爱至极，强烈要求他将其发表。也正是在朋友的鼓励下，哥白尼拖了一个九年又一个九年，直到“第四个九年”他才委托这位红衣主教将写好的《天体运行论》带到德国公开发表。

1543年5月24日，哥白尼在病榻上收到了从德国纽伦堡寄来的《天体运行论》样书，他只摸了摸封皮便与世长辞了。在哥白尼的心中，天文学是神圣的，再也没有哪种理论能如此除残涤秽。