画解科学图景:100位科学人物的探索创新
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哥白尼
虔诚之心激发“日心说”思想

尼古拉·哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473—1543)

哥白尼生前是一位波兰神父,但他的神职工作并没有给世人留下太多记录,倒是他业余的天文观测及其思想,实际成为近代科学革命的原点,将自然研究从神学中解放了出来。他用一种有关行星运动的“日心说[1]”体系取代了公元2世纪托勒玫提出的地心体系。显而易见,哥白尼的理论引起了我们宇宙观历史上的一次革命,并引起了人类整个哲学观念的巨大转变。

早年,哥白尼在意大利求师访友,重读了古希腊和古罗马的哲学著作。经过长时间的研究和观测,他基本上弄清楚了地球运动的问题,并了解到古希腊萨摩斯岛的哲学家阿利斯塔克(公元前3世纪)等人的思想,即地球和其他行星是围绕太阳运行的。哥白尼不但确信这一思想的正确性,还于40岁时写了一本小册子,提出了日心说的初步框架,但是这本手写的小册子仅在他的朋友中流传。后来,哥白尼又花了很多年时间进行观测、计算和研究,将完善后的内容写进了他那本伟大的著作——《天体运行论》。在此书中,他系统地描述了他的日心说思想,并给出了充分的证据。

虽然阿利斯塔克早在哥白尼之前1700多年就提出了“日心猜想”,但却从来没有为自己的理论提供充足的细节,证明并使之成为有科学价值的东西。所以,将科学的日心说之大部分贡献归于哥白尼是恰当的。在细节上解决了这一假说的数学问题后,哥白尼将其转化成了一种有用的宇宙学体系,一种可以用来预测天象,并检验很多天文观测的理论。同时,它还可用于与托勒玫的地心说进行有实际意义的抗衡。

如果我们仅仅考虑哥白尼的日心说思想对科学技术的直接影响,就会忽略其真正意义。他的著作是伽利略和开普勒两人工作不可或缺的“序幕”;而这两人的研究为牛顿力学做出了巨大贡献——正是基于他们的发现,牛顿提出了其万有引力定律和运动定律。所以,从历史的角度来看,哥白尼日心说思想的提出不仅是现代天文学的开始,也应该成为现代科学的起点。

《天体运行论》于1543年出版,当一本印好的书被送到哥白尼的病榻前时,他已处于弥留之际。在书中,他正确地描绘了地球及其他行星围绕太阳转动的画面。尽管他的理论并没有那么完美无缺,但他的书还是迅速引起了人们的极大兴趣,同时也促使了其他天文学家对行星运动进行更精确的观测。其中最知名的便是丹麦天文学家第谷——正是从第谷积累的观测数据中,开普勒推导出了行星运动三定律。可以认为,从哥白尼天文学革命到牛顿物理学革命,实际上存在着一条科学革命中的逻辑链条。

哥白尼革命拉开了现代科学发展的序幕,这与他具有艺术家般的直觉和转换视角看问题的能力是分不开的。最终,他成为创绘日心说思想新图景的伟大画师。

创作感言

我在创作的题图中,突出了哥白尼那艺术家般的长发、薄薄的嘴唇和坚毅的目光。我将他在《天体运行论》中的“日心说”插图放置在他的胸口,象征着这位神父将他的虔诚之心奉献于他的至上学说,并将那个时代日月星辰的画法作为其光辉形象的背景——太阳正挣扎着向上爬行并清除阴霾,欲借助日心说的思想威力确定其应有的地位……而哥白尼从下端象征着中世纪黑暗与神学思想禁锢的黑色大地中脱颖而出,其签名似铮铮铁骨,烘托着上方他转换视角所创立的“日心说”。


[1]哥白尼将当时已知的行星分为两组。一组是水星和金星,它们位于地球内侧运行;另一组是火星、木星和土星,它们位于地球外侧运行。他以太阳为中心,将各行星按与太阳的距离远近的顺序排列,从而解释了托勒玫提出的地心体系无法解释的一些天象,例如,为什么其他行星整个晚上都可以看到,而水星和金星只在黎明和傍晚才能看到,等等。