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的“平均距离”相当接近。
在解释所观察到的行星对黄道面的偏离——它们的黄纬运动时,哥白尼
假设几个轨道平面的交角有周期性的变动。开普勒后来认识到,这种做法是
使行星的运动以地球轨道中心而不是正确地以太阳为参照这种基本错误的必
然结果。哥白尼对内行星黄纬的处理尤为复杂。而且所用的方法几乎完全因
袭了托勒密的《至大论》。
哥白尼的目标是编制数值的行星表。其精度不下于任何根据地心假说编
制的星表。他根据《天体运行论》中提出的理论所编制的星表,使得能够很
容易地计算出太阳、月球和行星在任何给定时刻的位置。成为该书基本特点
的这些星表,事实上是对当时通用的那些星表的改进,这种情况间接地促进
了天文学家们接受这个新学说。但是,由于这些星表所根据的只是最低量的、
粗略而又往往不可靠的观察 (它们包容在一个误以为符合于虚幻的物理定律
的理论之中),所以它们的精确度必定要减损。几年以后,哥白尼的学生重
新仔细考查了这些数据,使之略有改进。然而,在这种新的宇宙论能产生与
之相称的星表之前,还必须有帝谷·布拉赫所做的那些精密而又有系统的观
察,以及开普勒的坚韧而喜欢冒险的天才。
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五、日心学说的发展
哥白尼的日心学说的杰出的科学成就和特有的革命锋芒,点燃了近代科
学革命的火炬。就这个意义来说,哥白尼的日心说的成就无疑是主要的,它
不愧为近代科学史上诞生的第一个具有重大影响的科学体系。但是,哥白尼
的日心学说也有实验基础和数理基础不够完善的历史局限。尽管如此,日心
学说在问世之初还是产生了强烈的社会反响,并得以比较迅速地传播。
最先敏锐地觉察到哥白尼日心学说的理论局限的是哲学家和天文学家布
鲁诺 (1548—1600)。布鲁诺在积极地宣传哥白尼的日心学说的同时,以他
的宇宙理论修正了哥白尼的日心学说中的“太阳是宇宙的中心”和“恒星天
层是宇宙的边缘”等理论谬误,从而对哥白尼的日心学说作出了重要的发展。
1584年,布鲁诺写成了《论无限、宇宙和世界》、《论原因、本原和统
一》等重要的自然哲学著作。在这些著作中,布鲁诺以他的宇宙论发展了哥
白尼的日心说。
哥白尼的日心说认为,太阳是整个宇宙的中心。但布鲁诺的宇宙论认为,
太阳并不是整个宇宙的中心,而只不过是太阳系的中心。布鲁诺认为,太阳
与其他恒星一样,只不过是宇宙中的一颗普通的恒星。它与其他恒星并没有
什么不同之处。反之,其他千千万万颗恒星,也是它们各自所在的那个星系
的太阳。至于地球,它只不过是太阳系的一颗普通行星。对于整个宇宙来说,
它不过是宇宙中的一粒微小的尘埃。布鲁诺还由此推测,地球绝不是宇宙中
唯一有人居住的星球,在别的星系之中,也一定有与地球一样有人居住的星
球。这样,布鲁诺就从根本上否定了哥白尼提出的太阳是宇宙的中心的思想。
布鲁诺还进一步推断,不仅太阳不是宇宙的中心,而且整个宇宙根本就没有
中心。这就是布鲁诺在修正哥白尼的太阳是宇宙的中心这一思想的基础上提
出的宇宙无中心论。
哥白尼的日心说认为恒星天层是宇宙的边缘。因此,哥白尼的日心体系
与托勒密的地心体系一样,实质上还是一种有限论的宇宙体系。而布鲁诺的
宇宙论认为,既然宇宙没有中心,那么它也就没有边缘。而一个没有中心和
没有边缘的宇宙,必然是一个无限的宇宙,这就是布鲁诺的宇宙无限论。
由于布鲁诺的宇宙理论的建立,不仅克服了哥白尼的日心说的理论局
限,从而对日心说作出重大发展;而且开了近代天文学的宇宙论之端,从宇
宙学方面为近代天文学的发展提供了一个最初的无限宇宙模型。
布鲁诺的宇宙论及其革命意义已经超越了他的时代,他的宇宙论在当时
甚至连接受哥白尼的日心学说的天文学家也难以接受,在宗教中更引起了震
惊。1600年初,罗马教廷将布鲁诺处以火刑。
由于哥白尼的日心学说存在着实验基础不够完备和数理基础不够完善这
两个基本方面的局限,所以自哥白尼之后,天文学革命出现了两种新趋势:
其一,观测天文学迅速发展。丹麦天文学家帝谷便是这种新趋势的代表人物。
其二,数理天文学迅速发展。德国天文学家开普勒便是这种新趋势的代表人
物。
哥白尼的日心学说发表以后,第一个在观测天文学方面作出重要贡献
的,是丹麦天文学家、天文观测大师帝谷·布拉赫(1546—1601)。帝谷在
天文观测上所取得的成就是无与伦比的。近代早期天文学上的最重要的观测
工作,差不多都是由帝谷进行的。
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帝谷的天文观测是比较精密的。为了进行精密的观测,他发明和改革了
不少天文观测仪器。利用这些观测仪器,他的天文观测精确度达到了当时肉
眼观测能达到的最高水平。由于观测精确度极高,帝谷因此发现了月球运动
的“二均差”现象。帝谷所编制的恒星表至今仍有重要价值,他在20余年时
间内积累起来的行星运动史料,后来成为开普勒发现行星运动定律的直接实
验基础。
虽然帝谷的天文学兴趣主要在天文观测方面,但是他对于作为天文学基
础的宇宙体系同样感兴趣。在多年的观测实践与研究中,帝谷对日心体系和
地心体系都不尽满意。在神学与科学、地心体系与日心体系的矛盾夹击之下,
帝谷逐渐构思出了一个介于两大宇宙体系之间的折衷体系。1582年,帝谷明
确提出了他的这个新的宇宙体系。帝谷说:“按照古人的说法和《圣经》的
启示,我认为只能把地球安置在世界中心。但我不赞成托勒密的那种主张。
我想,只有太阳、月亮以及包含全部恒星的第八重天才以地球为中心而运行,
五颗行星则绕太阳运行。太阳处在它们的轨道中心,它们像陪伴君王那样绕
太阳作周年运动。”这就是帝谷提出的行星绕着太阳转而太阳、月亮绕着地
球转的一个折衷的宇宙体系。这一太阳和地球的双重中心体系实质上不过是
托勒密的地心体系的翻版,吸收了哥白尼日心体系的某些理论而已。
帝谷在初步提出他的宇宙体系之后,就力图以天文观测来证实他的体
系,但最终也未能如愿。
帝谷体系如果出现在哥白尼之前,对于托勒密体系而言,它还具有一定
的进步意义。但是,在哥白尼的日心体系已经问世之后,帝谷的折衷体系就
只能是一种历史的倒退了。帝谷的天文观测成就是令人惊叹的,但他的理论
失足却是令人遗憾的。在近代天文学史上,他虽然是当之无愧的以观测见长
的杰出的实验天文学家,但在数理天文学方面,他却只是一个平庸的理论天
文学家。帝谷在宇宙体系的理论探索中看来是失足了,倒退了,但就一定的
意义说来,帝谷体系确实又是日心学说由哥白尼体系向开普勒体系发展过程
中的一个必然的转化环节,一个必经的阶段。
帝谷在布拉格致力于天文学研究时,获得了一位他十分赏识的助手,这
就是德国的年青天文学家开普勒 (1571—1630)。
和哥白尼一样,开普勒也受到当时在欧洲复兴的毕达哥拉斯的思想的影
响,力图追求宇宙的数的和谐。
1596年,开普勒发表了他的第一部天文学论著《神秘的宇宙》。在这一
著作中,他提出了一个以五个等边立体的外接圆球的套件来说明行星之间的
数学关系的几何模型。在这个几何模型中,开普勒认为,行星的距离与它所
在的天层的天球壳的半径相关,而这些天球壳又与五个等边立体套件内接和
外切。这个模型没有也不可能真正揭示出行星轨道之间的数的关系,但却集