尼古拉·哥白尼(1473—1543)是一位偉大的天文學家。他在天文科學上的主要成就是創立了太陽係的日心學說,並以畢生心血撰寫了《天體運行論》這一科學巨著,推翻了統治天文學領域長達1000多年的托勒密的“地心說”體係,把自然科學從神學中解放出來,因而被恩格斯讚譽為“自然科學的獨立宣言”。
哥白尼出身於波蘭維斯瓦河畔托倫城的一個富商家庭,父親當過議員。當他的父親去世後,10歲的哥白尼便由舅父占卡斯擔當起撫養教育的責任。盧卡斯是個神職人員,但他在波蘭進步的知識界中有許多朋友,和他們關係密切,因此1491年在舅父的安排下,哥白尼進入了當時以天文學和數學而著稱於歐洲的波蘭克拉科夫大學學習。雖然他隻學習了3年,沒能取得學位便輟學,但從他一直長期保存下來的兩冊筆記本中不難看出,他攻讀過天文學、數學和地理學,學會了使用天文儀器進行觀測,為他終生進行天文學的研究奠定了基礎。
由於波蘭經常受到十字騎士團的侵擾,為了保衛祖國的安寧,身為大主教的舅父從實際考慮,一心想把自己的外甥培養成精通“教會法”的神職人員,於是從1496年起哥白尼又來到了當時的文藝複興中心意大利留學。他先後在意大利的博洛尼亞大學攻讀過教會法規,在帕多瓦大學攻讀過醫學,最終於1503年5月31日在費拉拉大學獲得了教會法博士學位。
在前後將近10年的求學期間,盡管學業繁忙,由於經濟困難中斷學業而需自己掙錢糊口的事也時有發生,但是哥白尼一刻也沒放鬆過他所熱愛的天文學。他利用學校學習的便利條件,閱讀了大量能夠弄到手的各種文獻資料,其中包括托勒密的13大卷《天學大成》,搞清了托勒密“地心說”的成因及主要觀點;研究了關於地球和行星運動的各種各樣論點,發現了托勒密“地心說”的錯誤觀點與科學方法之間的矛盾,同時他還利用一切可能的機會進行天文觀測。哥白尼最早的天文記錄是在1497年3月9日,此時正是他在博洛尼亞大學攻讀教會法的時候。這一天哥白尼和意大利著名的天文學家諾瓦臘一起站在博洛尼亞聖約瑟夫教堂的塔樓上,觀察繁星滿天的夜空中金牛座的亮星畢宿五是怎樣被逐漸接近的月亮所淹沒。他們對畢宿五和月亮的運行進行了精確的計算,用確鑿無疑的數據證實了托勒密學說與天文現象之間的矛盾。
1503年哥白尼結束了在意大利的留學生活返回波蘭,定居在瓦爾米亞,擔任牧師職務。在教區內,哥白尼做了大量繁重瑣碎的事務性工作,管理磨坊、釀酒廠、麵包坊,作為信使與入侵的普魯士軍隊談判,兼做醫生,熱情地為貧民服務等。雖然諸多的事情耗費了哥白尼的時間和精力,但他始終如一地鍾情於天文學研究。他非常注重天文觀測,不放棄一切機會用自製的、簡陋的儀器,為撰寫關於天體運行新書積累了行星運行、日食、月食等天象的觀測資料。作為天文學聖地保存至今的“哥白尼塔”是哥白尼在瓦爾米亞自建的一座天文台。所謂天文台,其實就是弗隆堡城堡的一座箭樓,外邊的露台就是他的觀測台;裏邊安裝了他用樹枝、木板及自己用墨水標定的帶有刻度的木條、玻璃管等做成的極其簡單的觀測儀器,如星盤、象限儀和視差儀等,分別用來觀測恒星、太陽和月亮。哥白尼僅在弗隆堡區留存下來的觀測記錄就有50多次。哥白尼在科學上實事求是、精益求精的治學態度也成為後人學習的楷模。例如他通過觀測計算得到的恒星年的時間是365天6小時9分40秒,僅比用現代儀器得到的數值約多30秒,誤差為百萬分之一。在400多年前還沒有發明望遠鏡的年代裏就能計算得如此精確,也正說明了哥白尼在治學上是非常嚴謹的。經過30年孜孜不倦的努力,哥白尼幾易其稿之後終於用心血澆灌出豐碩的果實,完成了劃時代的科學巨著《天體運行論》。
《天體運行論》全書共分六卷。第一卷是全書的精髓。哥白尼在這卷裏精辟地闡述了日心地動說的主要內容,列舉了許多觀測資料來證明“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“所有的物體都傾向於將自己凝聚成球狀”、“太陽是行星相對不動的中心”。在其餘幾卷裏他運用數學知識論證了大體運動的基本規律,以及由於地球的自轉與公轉而產生的晝夜交替、四季循環等一係列自然現象。
《天體運行論》的誕生在自然科學發展史上具有劃時代的意義,它標誌著一個新時代的開始,引起了人類宇宙觀的巨大變革,得到了恩格斯的高度評價,使得“科學的發展從此便大踏步地前進”。
但是和任何新生事物的發展過程一樣,哥白尼早在1506—1512年就已寫成的初稿,也曆盡艱難曲折,時隔30年之後直到1543年他臨終時才得以出版,原因就在於教會對科學和進步思想的迫害。
15、16世紀的歐洲,航海事業已經有了較快的發展,航海家哥倫布、麥哲倫進行的遠洋航行,積累了極其豐富的天文和地理方麵的觀測資料,這些都使得托勒密的地心說破綻百出。地心說本來是古希臘的天文學家托勒密在2世紀時總結前人的觀測結果,推論出來的一些主張。1400多年來隨著科學的發展和社會的進步,人們應該對地心說適時地加以修改、補充或更正。但是在神權統治下的歐洲,羅馬教廷淩駕於許多國家之上,《聖經》成為教會用來統治人民的思想武器。托勒密的地心說認為地球是宇宙的中心,所有的天體,包括太陽都圍繞著地球運轉,這正和神學家奉若神明的《聖經》中關於宇宙結構的說法不謀而合。因此中世紀的教會把地心說加以神化,用它來作為證明上帝存在的依據。還有一些地心說的信奉者,他們作為學者也在那裏一味地附合教會的說法,他們不去分析思索,不去尋找問題的症結所在,卻在那裏挖空心思,拚命修補托勒密的地心理論,以便能夠自圓其說。
哥白尼在對自己搜集、積累的觀測資料進行去粗取精、去偽存真的認真研究之後,旗幟鮮明地提出“現象引導天文學家”、“天文學是為天文學家撰寫的”,他建立的日心地動說向人們描繪了一個真實的宇宙空間。“地球是一個巨大的球體,但比起宇宙來卻微不足道”,“宇宙是一個無邊無際的龐然大物”。
由於哥白尼的日心說竟然與神學家鼓吹的天空截然相反,立即引起羅馬教廷極大的震驚和恐慌。他們把哥白尼的學說視為異端邪說,不僅焚燒了許多珍貴的科學書籍,還千方百計地要毀掉《天體運行論》的手稿。當未能實現毀書的目的時,他們又采用了許多卑劣的手段歪曲、篡改這部偉大的著作,妄圖阻撓科學真理的傳播。
同時,哥白尼本人也受到了教會殘酷無情的迫害。教會以要使哥白尼“靈魂得救”為借口,逼迫對哥白尼寫作有極大幫助的女管家安娜離開了他,隨即又被驅逐出境,企圖以此迫使哥白尼中斷寫作。他們還派出密探監視哥白尼的言行舉止。打著搜查“邪教徒”和“查禁邪教”的名義,抄查哥白尼的住宅。
但是教會的阻撓與迫害反而更加堅定了哥白尼盡快完成《天體運行論》手稿的決心,也使哥白尼的鬥爭得到了一些人的支持和幫助。其中一個名叫列提克的青年學者,是德國威滕堡大學的數學教授,專程前來拜哥白尼為師。列提克與哥白尼的朋友鐵得曼等一起,為哥白尼著作的出版四處奔波。1543年5月24日,終於在哥白尼彌留時刻把剛剛出版的《天體運行論》一書送到了哥白尼的手中,使這位70歲老人那飽經滄桑的心靈得到了一絲慰藉,在親手撫摸之後,哥白尼才夙願已償地離開了人世。
正是由於列提克和他的學生艱苦不懈的努力,忠實地保留下哥白尼的手稿和書籍,才使得《天體運行論》第一卷直到哥白尼逝世410年之後的1953年,第一次完整地以真實麵貌展現在世人麵前。
哥白尼在天文學上取得的偉大成就就是建立了太陽中心的學說,使人們的宇宙觀發生了根本的變革,宣告了自然科學的獨立,從此自然科學的發展進入了一個嶄新的曆史時期。同樣,哥白尼的破除迷信、尊重科學、實事求是的治學態度和方法,也成為我們後人學習的楷模。