哥白尼是怎样创立日心说的？
▍哥白尼是怎样创立日心说的？
日心说简述
《天体运行论》定稿之后，哥白尼没有立即拿出去公开出版，而是踌躇了很长时间，用他自己的话说：“在贮藏室里搁了不只是一个九年，而是四个九年的时间的著作。”为什么哥白尼长时间踌躇而不公开出版这部著作呢？对这个问题说法很多，主要认为哥白尼担心著作一出版，立即会引起一帮人的轻蔑、非难和攻击，遭到教会的残酷迫害。
哥白尼对自己公开出版《天体运行论》的后果及自己的命运，是作过认真考虑的。对这个问题，我们可以从哥白尼从事天文学研究的根本目的和他的整个生平看得很清楚。
《天体运行论》的出版会遭到来自各个方面的非难和攻击，哥白尼是早已预见到的。这种非难和攻击来自两种人：一种是顽固的哲学家，他们坚持亚里士多德、托勒密的说法，把地球当作宇宙的固定中心；另一种人是教士，他们说日心说是离经叛道的“异端邪说”，因为《圣经》上明确指出“地是静止不动的”。这两种人对数学、天文学一窍不通，只会摘引《圣经》章句，高谈阔论，装作权威，去嘲笑“大地是球形的人”。哥白尼丝毫不怕引起这类非难和攻击。他说：“如果有人要同样嘲笑我的话，我的支持者也毋须感到惊奇。”
至于有人说哥白尼踌躇的主要原因是害怕教会迫害。这种说法有一定道理，但值得认真分析。
确实，哥白尼生活的时代，教会对宣传违背《圣经》的所谓“离经叛道”的“异端邪说”的科学家和进步思想家都进行疯狂的迫害。哥白尼早在意大利留学期间，教皇亚历山大六世就重新颁布“圣谕”，禁止印发未经教会审查的书籍，一切可疑的书籍一律烧毁。
哥白尼从意大利回国后，也亲眼看到宗教裁判所活活烧死那些主张“异端邪说”的人。哥白尼本人也经常受到教会的威胁和迫害。不仅如此，哥白尼的亲戚朋友也遭到株连，被他们看成是眼中钉，恣意迫害。新教首领马丁·路德认为自己比旧教更虔信《圣经》，他公开指责哥白尼学说违背《圣经》，是个“叛教者”，也千方百计对哥白尼实行迫害。哥白尼对教会的种种迫害是很了解的，并身受其害，对此，他感到无比的愤慨。
然而，我们并不能由此得出结论说，哥白尼之所以踌躇不出版《天体运行论》就是因为害怕教会对自己的迫害，怕被活活烧死。这是不符合客观实际的。不管持这种观点的人主观意识如何，它在客观上有损于哥白尼作为近代科学革命的先驱者的光辉形象。
我们认为，哥白尼虽然对教会的迫害有过担心，但这种担心主要并不是考虑自己的命运如何。他踌躇的主要原因是考虑自己所创立的日心说的命运会如何。
哥白尼从创立日心说那天起，就向教会提出了挑战，就是想离《圣经》之“经”，叛教会之“道”。他清楚自己的日心说是一种全新的天文学理论，在教会看来是“异端邪说”。因此，《天体运行论》的出版，必然会遭到反动教会和封建保守势力的坚决反对。他们会大叫大嚷，群起而攻之，千方百计地阻止它的出版；即使出版，后果也是不堪设想的。
哥白尼看到教会对一切科学和进步思想家的疯狂迫害，十分担心自己“费尽千辛万苦才获得的宝贵研究成果”被扼杀在摇篮里，而不能实现自己的终生夙愿，把自己辛勤劳动的果实奉献给祖国，奉献给社会，造福于人类。
对于“在藏贮室里搁了不是一个九年，而是四个九年的时间的著作”这句话应如何理解？按照传统的说法，哥白尼的《天体运行论》完成后，似乎真的在贮藏室里搁了四个九年的时间，迟迟未出版。从《天体运行论》写作出版过程看，事实上并非如此。从1915年开始写作，经过反复修改、补充，大约到1530年完成手稿。从1530年到1543年出版仅仅十几年时间。罗马诗人霍拉第斯说过：“作品需搁置九年方可问世”。可见，哥白尼说的“四个九年”，其意是《天体运行论》是经过反复修改、升华和完善之后，才正式出版的，并非指手稿在贮藏室里放了九年。
哥白尼正是基于这些考虑，才迟迟未出版自己的著作。后来，在朋友们的敦促和劝说下，才消除了疑虑。他为了追求真理，摒弃谬误，使人们从传统的观念的束缚下解放出来，对《天体运行论》这部巨著是继续搁置还是出版，终于选择了后者。他相信真理会战胜谬误，正义会战胜邪恶，进步会战胜反动，这是历史发展的必然。他充满信心地认为这部巨著的出版会驱散迷雾，得到那些有真才实学的天文学家、数学家和一切追求真理的人们的欢迎和支持。他说：“我毫不怀疑，有真才实学的数学家，只要他们按照科学的要求，深入地而不是肤浅地了解和鉴定我立论的依据，就会同意我的看法。”
1539年春，正当哥白尼踌躇出版《天体运行论》的时候，从德国来了一位青年学者拜哥白尼为师，学习他的新创立的日心说。
这位25岁的青年学者是德国威丁堡大学的数学教授雷蒂克。他才华出众，在数学上有很深的造诣，22岁就晋升数学教授。他是慕名而来，深深为哥白尼所创立的日心说所吸引，为他几十年如一日进行天文学新体系研究的精神所感动。他是哥白尼日心说的积极拥护者。
雷蒂克是冒着很大的风险到波兰来的。因为德国由于实行宗教改革，已经成为新教（路德教）的发源地。而当时的波兰仍然是在罗马教皇统治下的旧教区。新教和旧教矛盾很大。雷蒂克从新教区到旧教区来，可能会遭到旧教的迫害。这对于哥白尼，也可能会带来很大的麻烦。他接受这位新教徒，可能会受到教会的干预和反对。但是，由于哥白尼被这位从外国远道而来的年轻教授的千里求师的精神所深深感动，他冒着很大的风险，热情地接待了这位青年学者。于是，雷蒂克就和哥白尼生活在一起，虚心向哥白尼请教，一起研究问题，成了哥白尼的高足弟子。
雷蒂克原来打算在弗龙堡只住半个月就回去。由于学习内容很多，师生二人又相处得很好，一住就是两年多。雷提克在这两年多的时间里，他首先悉心研读了哥白尼《天体运行论》的全部手稿，在哥白尼热心帮助下，使他对日心说有了深刻的理解，成为第一个熟悉哥白尼新学说真谛的学者。
这位热情而虚心的学者，对哥白尼及其学说产生了由衷的敬佩。他特别欣赏哥白尼宇宙天体结构新体系的简洁和完美。他在读到地球运动问题时无限赞美地说：既然看出这一运动能解释无数现象，难道就不应当承认大自然的创造者上帝具有普通造钟匠的技巧吗？因为造钟人都很谨慎地避免在钟的机件里加进多余的轮子，或者只要稍微改变另一个轮子的位置，其机能就可以发挥得更好。
雷蒂克在研读手稿之后，和哥白尼一起，对手稿中有关问题作了详细而认真地讨论。雷蒂克对某些问题大胆地提出了自己的看法和修改意见。有些看法是别有见地的，哥白尼很是欣赏。
雷蒂克为《天体运行论》这部巨著写了一个概要——《初讲》，扼要地介绍了日心说的主要内容。征得哥白尼的同意后，寄给他在威丁堡大学的老师绍内尔教授。在这位教授的帮助下，于1540年发表。这是哥白尼宇宙天体结构新体系最早而又最可靠的详细报告。《初讲》只叙述了哥白尼日心说有关地球各种运动的部分内容。在《初讲》之后，雷蒂克本打算再写出续篇，因为哥白尼在朋友们的请求和劝说下，准备将手稿全部付印，所以没有再出续篇。
不仅哥白尼的学生雷蒂克满腔热情地支持和敦促他出版《天体运行论》，他的挚友蒂德曼·吉兹对他的帮助也是很大的。
吉兹曾在意大利和德国几个大学留学深造，学识渊博，胸襟开阔，能容忍不同意见。他曾做过海乌姆诺和瓦尔米亚地区的主教，但他反对教会对教徒的残酷迫害。吉兹与哥白尼在神甫会里相处二十多年，哥白尼到弗龙堡来时，吉兹已去管理奥尔什丁堡的庄园，他回来之后便成为哥白尼最亲密的朋友。
1539年，吉兹主教由于住在沼泽地染上疟疾病，哥白尼经常去为他看病，哥白尼并不是一个职业医生，但他曾在意大利有名的帕多瓦大学学习过医学。当时他想，如果通晓一点医术，回国任职之后，能够在所管教区内给朋友、居民们看看病，减少一点他们身心的痛苦也是件乐事。同时，那个时代人们认为天文学和医学有着某种联系。中世纪的欧洲人和我国古代人主张“天人合一”的思想一样，认为“人身是一个小天体”，人体的器官和宇宙的天体一一相对应。哥白尼曾在一本书里，把人的大脑比作恒星的天球，眼睛比作太阳和月亮，耳、鼻、口等比作五大行星。这些占星术遗留下来的迷信，在哥白尼时代还有一定的影响。
哥白尼时代解剖学还没有产生，哥白尼学习的都是中世纪古希腊罗马和阿拉伯的旧医学。他的医术并不十分高明，但是由于他勇于实践，经常热心为所在地区的主教、教士和贫苦人看病，挽救过许多危急的病人的生命，从而享有盛名，人们尊称他是希腊的神医——“阿卡拉斯第二”。
吉兹主教的疟疾病经常发作，哥白尼千方百计为他诊治，经过半年多的精心治疗，吉兹恢复了健康。他对哥白尼充满了无限感激之情，从那以后，每年都邀请哥白尼和他的学生雷蒂克一起到自己的住地海乌姆诺去度暑假，一住就是五个多月。
哥白尼的晚年生活非常孤单，他少年时代的朋友逐渐凋零，唯有他的挚友吉兹与他继续保持着密切关系。吉兹经常请求和敦促哥白尼尽快出版《天体运行论》。
当时，哥白尼的处境非常困难，教会指使一些人上演了一幕闹剧，讽刺一个装腔作势的天文学家把自己的著作锁在柜子里，满嘴胡言乱语，最后被魔鬼套上大车，送进了地狱。教会采取这种卑鄙的伎俩来影射哥白尼，对他进行公开侮辱。在这种情况下，吉兹为了哥白尼的安全，曾主动邀请哥白尼和他的学生雷蒂克到他那里去住，集中精力作好《天体运行论》出版前的修改工作。
尽管环境险恶，哥白尼没有妥协。在学生和挚友的请求下，他最后下定决心把花费了毕生心血写出来的著作《天体运行论》付印出版。正如他自己所说：“在他们的说服之下，我终于同意了朋友们长期以来的要求，发表这部著作。”
雷蒂克帮助哥白尼做好了出版前的一切准备工作，并一起商量了出版工作如何进行等问题，于1541年秋，离开弗龙堡。为了感谢恩师哥白尼的巨大帮助和谆谆教诲，雷蒂克离开时，送给哥白尼许多书籍，其中有那时才刚刚从希腊文翻译成拉丁文的《欧几里得几何学》和希腊原本的《托勒密集》等。哥白尼死后，这些书籍和其他哥白尼藏书一并保存在弗龙堡大教堂图书馆里。后来在三十年战争时这些书籍被送到瑞士去，直到1953年波兰纪念哥白尼诞辰四百八十周年的时候，才由瑞士送还哥白尼的祖国——波兰。
哥白尼的学生雷蒂克离开弗龙堡回国之后，就立即联系出版《天体运行论》。他在纽伦堡找到一个出版商，同意出版这部著作。雷蒂克准备亲自负责这部著作的出版工作。可是不巧，这时莱比锡大学聘请他去教书，无奈他只好将出版工作交给新教士奥塞安德尔负责。
哥白尼考虑到当时教会对所谓“异端邪说”的残酷迫害，为使自己辛勤劳动的成果能够顺利出版，他想出了一条“妙计”：在书的前面写了一篇给教皇的献词——《致最神圣的教皇保罗三世》，作为全书的序。
哥白尼这篇《天体运行论》的原序是研究哥白尼生平及其学说的很难得的宝贵材料。从这篇原序中，我们可以清楚地看到哥白尼日心说酝酿、写作和出版的基本线索和基本思想。
哥白尼在这篇原序中，向教皇陈述三个问题：
第一，哥白尼说，《天体运行论》是自己几十年费尽千辛万苦获得的宝贵研究成果。由于这个理论很新奇而又难于理解，担心被不学无术的庸人轻蔑和扼杀，经过长时间的踌躇之后，在朋友们的敦促和劝告下，才奉献给教皇陛下。
第二，哥白尼希望教皇陛下了解，自己所以要提出日心说，另寻计算天体运行的新方法，是因为在以往的天文学家、数学家的理论研究中存在着种种矛盾。哥白尼指出，首先他们在日月运动方面的研究是不可信的，甚至不能观测或计算出回归年的准确长度。其次，他们在测定五大行星运动时跟他们研究视运动和运转时用的不是同一原理和假说，不能自圆其说。
关于行星运动的理论，在哥白尼之前已经有了两个：一个是亚里士多德的，一个是托勒密的。亚里士多德认为自己的理论有坚实的物理基础。但实际上，这种理论很空乏，人们不能根据它去编算星表，预推行星的运动。托勒密的理论虽然可以作为编算星表的根据，但是又和当时公认的物理理论发生矛盾。更重要的是这些理论所设计的天文学体系是混乱的，没有规律性。因此，哥白尼早就产生了怀疑，研究、思索了很长时间。哥白尼在献词中说：对于这些人“不能对造物主为我们造成的美好而有秩序的宇宙机构提出正确的理论而感到气愤。”所以，哥白尼才研究古希腊罗马的哲学。结果，在西塞罗和普鲁塔尔赫的著作中看到毕达哥拉斯学派一些人关于日心运动的幻想。这些天才的思想启发了哥白尼开始考虑地球的运动问题。
因此，哥白尼向教皇说：“前人既可随意想象圆周运动来解释星空现象，那么我更可以尝试一下，是否假定地球有某种运动能比假定天球旋转得到更好的解释。”哥白尼把古人搬出来是说明自己提出的日心地动说是有科学根据的。因为哥白尼认为教皇保罗三世是个开明的教皇，对科学有研究，希望教皇陛下能对他的学说加以庇护。哥白尼说：“我之所以要把这部著作奉献给陛下而不是别人，是因为在我所生活的地球一隅之中，由于您的教廷的尊严和对科学和数学的爱好，陛下乃是至高无上的人。”
第三，哥白尼认为自己的研究成果会对教皇为首的教会的历法改革做出贡献。哥白尼时代欧洲所用的历法是公元前46年所制定的儒略历。这种历法是以太阳在天球上连续两次过春分点所需要的时间间隔为基本单位，历年长度为365．25日，比回归年的长度365．2422日，要差0．0078日，这个误差年年积累下去，128年便会差一天，到了16世纪初，这种误差就更大，原来规定的3月21日为春分节，会提前十天来到。这必然造成生产和生活的异常混乱。因此，罗马教皇才在人民的呼吁下，于1514年决定历法改革。
当时，历法改革委员会曾经向哥白尼发出邀请，要他参加这一工作，他提出了自己的改革方案。由于种种原因，他没有直接参加这一工作。历法改革会议上发生了争论，会议没有就改革历法问题做出决定，唯一原因就是对年月的长度和日月的运动尚不能准确测定。结果，这次历法改革流产了。
但是，哥白尼并没有放弃自己改革历法的工作。他在当时主持编历事务的辛卜罗尼亚地区保罗主教的鼓励之下，开始从事更准确的天文观测工作。他测定的恒星年和回归年的长度，是相当精确的。他测定的恒星年是365日6时9分40秒，只比实际数值大约长30秒。哥白尼这一测定结果成为改革历法的基础。因此，他在给教皇保罗的献词中欣慰地说：“我把从中得到的结果提交给陛下和有学识的数学家去鉴定。”哥白尼想，自己的天文观测和理论研究能对历法改革作出重要贡献，也许能得到教皇陛下的欢心和支持，从而使《天体运行论》的出版得到保护。
可是，那时教会对改革历法已经搁置不提了。直到1582年，哥白尼逝世四十年之后，教皇格雷高里十三世才采用哥白尼对回归年和恒星年实际测定的精确数值，重新对原来的儒略历进行改革。
遗憾的是，哥白尼的献词被人用偷天换日的卑鄙手法抽掉了，用《谈谈本书的假设》代替了原序。这篇伪序是由哥白尼的学生和挚友雷蒂克委托负责出版工作的奥塞安德尔写的。当时哥白尼虽然重病在身，但对出版工作仍十分关心。他曾经写信给奥塞安德尔，询问出版事宜。奥塞安德尔回信说，可以把日心说看作一种假说，一种臆断，只是提供给学者们计算天体运行的数据，这样“就不会引起主张地心说者的非难”，“神学家们就会心平气和了”。他极力阉割哥白尼学说的唯物主义的内容，妄图使科学迁就神学。哥白尼十分生气，断然拒绝了奥塞安德尔的无理要求。
然而，奥塞安德尔置哥白尼的意见于不顾，借口为了使这部著作能安全发行，背着哥白尼终于抛出了他的这篇肆意歪曲原著的伪序，并把它放在正文的前面。他声称书中的理论不一定表示行星在空间的真实运动，而是为了编算星表、预推行星位置而臆想出来的一种人为的设计。
1543年5月24日，当印好的《天体运行论》送到哥白尼病榻的时候，哥白尼已到了弥留之际。当书放到他的被子上时，他用手摸了摸，一个小时后就与世长辞了。
奥塞安德尔的伪序完全改变了作者的观点，“序”里说了许多称赞哥白尼的话，细心的读者很容易发现这是别人写的。然而，这个“迷人的沙子”起了很大的作用，多少年来，它骗过了许多人。另外，有人对书中一些字句也作了删改，初版本和原稿对比起来有相当大的出入。
哥白尼逝世后，当他的学生雷蒂克和挚友蒂德曼·吉兹看到偷换了哥白尼的原序的《天体运行论》的时候，大为震惊，曾向纽伦堡议会控告出版商背信弃义的行为，要求重印卷首的几页，补进原序，增加作者的小传，要求彻底揭发出版商的卑劣行径。可是一切努力都失败了，致使《天体运行论》带着遍体鳞伤在世上流传了三百多年。
由于奥塞安德尔的伪序未署名，当时及后来很长一段时间，人们不明真相，都误认为是出于哥白尼的手笔。所以，1566年的瑞士巴塞尔版本、1617年的荷兰阿姆斯特丹版本、1854年的波兰华沙版本都是按带着伪序的1543年纽伦堡第一版重印的。
直到19世纪中叶，才在捷克布拉格一家图书馆重新发现了哥白尼的原稿。据说这个原稿是雷蒂克从纽伦堡印刷厂要回来的。雷蒂克和他的学生保存了哥白尼的原稿，辗转流传，经过许多人的手，精心而完好地保存下来，后来归还波兰。1854年，哥白尼诞辰四百周年的时候，波兰首次在华沙出版了哥白尼的著作。这个波兰文版附有原拉丁文书名，并把歪曲和篡改的内容剔除了。这时《天体运行论》才以它本来的面目重见天日。
哥白尼从1491年上大学立志献身天文学事业，到1543年逝世和终生为之奋斗的《天体运行论》出版，在五十多年的日日夜夜里，始终坚持天文观测和理论研究。他不畏劳苦，勇于探索，耗尽了毕生的心血，直到他临终前，才如愿以偿，把他辛勤劳动的果实奉献出来。
哥白尼奉献给人类的《天体运行论》是近代科学史上一部划时代的巨著。它不仅使人类对宇宙的认识产生了一次新飞跃，而且，也宣布了近代科学革命的开始。
哥白尼在《天体运行论》里，根据前人和自己辛勤得来的大量的观测材料，运用科学的理论思维，透过现象，抓住本质，正确揭示了宇宙天体运行的客观规律，从而推翻了托勒密唯心主义的地心天动说，系统而详细地论述了日心地动说，使人类第一次认识了太阳系的真面貌。
哥白尼的日心说（太阳中心说）的主要内容是什么呢？概括起来，基本要点如下：
（1）地球是运动的。哥白尼从理论和实践上证明大地有限，并为球形。地球不是一个静止不动的天体，它不在宇宙的中心位置上。它仅仅是行星家族中的一员，是颗普通行星。地球一方面绕轴自西向东自转运动，这样才有昼夜的变化；另一方面地球又围绕中心天体太阳公转运动，这样才有春、夏、秋、冬四季的更替。
（2）月亮是地球的卫星。哥白尼认为月亮离地球最近，两者关系最亲，我们不能把月亮同地球分开，地球带着它的“侍从”（卫星）——月亮，沿着一定轨道绕太阳运行。
（3）太阳是宇宙的中心。这是日心说的本质和灵魂。哥白尼认为宇宙的中心不是地球而是太阳。太阳是宇宙之灯，宇宙之心，宇宙之主宰，它普照着整个宇宙。太阳的任何视运动都可以由地球运动而得到科学说明。水星、金星、火星、木星、土星等行星都围绕着太阳运转。
（4）天体的排列和运动是有规律的。哥白尼认为宇宙天体的排列不是杂乱无章的，更不是人为的主观设计。哥白尼在长期观测和理论研究的基础上，科学地揭示了天体的排列顺序和它们运动的规律。当时除地球外，已经发现五颗行星，按照它们距离太阳远近顺序和运动的规律是这样的：土星离太阳最远，三十年绕太阳转一周；第二个是木星，十二年转一周；第三个火星，二年转一周；第四个是地球和它的卫星月亮，一年一周；第五个是金星，九个月转一周；第六个是水星，八十天转一周。离太阳最远的是恒星天球，它在所有行星的最外边天层，包罗一切，本身是静止不动的。
中央是太阳，周围是行星，太阳统率着所有的行星，从而构成了整个宇宙天体结构体系。
这就是哥白尼所创立的日心说的基本内容。
《天体运行论》全书共六卷。
第一卷是全书的概观，概括地介绍了日心说的基本内容，是全书的中心，全书的精华之所在。它叙述了太阳是宇宙的中心，地球和其他行星皆绕它运行和各行星的轨道位置及宇宙总体结构。卷首有一段引言，简洁地说明了天文学研究的对象和意义。本卷共十四章，前十一章中心阐述日心说的基本思想。后三章讨论了三角学，最后附有一个星表。
这里需要说明的是，在原著的第一卷，哥白尼为了证明大地为球形，曾经用唯物主义的原子学说观点作了论证，《天体运行论》纽伦堡初版时被删去了。四百年后第四版时才补进。
第二卷，哥白尼运用三角学原理研究天体的视运动问题。哥白尼对三角学有很深研究。据说关于平面三角和球面三角的演算方法都是哥白尼首创的。他对推动数学的发展做出了贡献。
第三卷到六卷，哥白尼叙述了日、月、行星的运动及与地球的关系，把其他星体运动都和地球运动联系起来，从而说明其他行星和天球的运动和现象。
▍哥白尼是怎样创立日心说的？
从地心说到日心说走了很长的一段时间，其原因肯定是多元素的，宗教，政治，思想，观测手段，知识基础等等都对日心说的建立有着不可忽略的作用，不过我在此处只站在科学、数学领域的角度来回答这个问题。
人类早期观测天象的手段是光学望远镜（对观星的原因就不作讨论了），根据观测和计算就创立了当时社会背景而言比较先进的行星轨道模型（比如地心说的托勒密体系）。
不过随着数学领域的不断发展，和观测手段的提高就逐渐发现总有不小的误差出现，因为假如原有轨道体系正确，那么就能通过计算得知，在某个时刻，观测者在什么位置利用望远镜以什么样的角度望向天空，目标星体就应该出现在观测镜头范围以内，不过借住托勒密体系计算出的值总是存在误差，唯一大致周期不变的就是太阳绕行地球一周的时间（月球的讨论不在此处展开讨论），于是乎，一个大胆的想法在当时被提了出来，有没有可能并不是地球不动，太阳在绕行地球运动，而是太阳才是太阳系的中心天体，这个想法一经尝试计算和观测，有着超过原天文体系的精确度，不过依然存在不少问题。
直到后来又提出了开普勒三大定理（这部分我发过的一篇文章有所提及圆锥曲线论是如何推动其发展的，有兴趣可以阅读一下。）
------------------
推荐阅读：
马明宇为什么30岁的时候还可以留洋意甲，他是第一个去意甲的中国球员吗？
下一篇： 骨质疏松患者应该怎样进行锻炼？
