科普 |《哥白尼革命》：“日心說”是如何取代“地心說”的？

催發了近代科學的誕生，“日心說”是如何取代“地心說”的？
聽書筆記
1543年，波蘭天文學家哥白尼發表了《天球運行論》一書，提出了“日心說”，取代了“地心說”登上了歷史的舞臺，這一過程被後世稱爲“哥白尼革命”。哥白尼革命不僅僅是天文學領域的重大變革，以它爲導火索，生理學、物理學、化學等領域也先後發生了轟轟烈烈的革命，近代科學由此誕生。哥白尼革命是怎麼發生的？“日心說”又是怎樣深入人心，取代長久以來佔統治地位的“地心說”的，科學史學家托馬斯·庫恩在這本書中進行了詳細介紹。
哥白尼之前的“地心說”是怎樣的一個學說？
古希臘的畢德格拉斯認爲大地是球形的，在此基礎上，亞里士多德提出了地心說。亞里士多德構建了包括地球和天球的“兩球宇宙”模型。他認爲地球是圓的，它位於天球的中心。亞里士多德所描繪的天球，是個完美而透明的水晶球體，星星像鑽石一樣鑲嵌在天球之上。亞里士多德在地球和天球之間爲月球、水星、金星、太陽、火星、木星、土星安排了各自不同的水晶球。
與此同時，亞里士多德還區分了人間和天界，把它們分別叫作月下世界和月上世界。月下世界是人類的世界，是不完美的，並且始終在變化。而月上世界屬於天界，它是完美的和永恆的。
在實際觀測中，行星的運動是非常不規律的。爲了解釋行星的運行規律問題，古希臘天文學家托勒密，提出了均輪和本輪的概念，用非常復雜的輪子套輪子的行星運行模型，來破解了行星的運行規律。
哥白尼是怎樣提出“日心說”的呢？它和“地心說”又有什麼不同呢？
作爲業餘天文學家的波蘭人哥白尼，一開始本無意去修改亞里士多德和托勒密的“地心說”，而是繼承了托勒密的行星運行模型。可是，在長期的計算和觀測中，哥白尼發現托勒密的均輪本輪體系過於複雜。於是他就抱着換個思路看看的想法，嘗試把太陽作爲計算的中心，大大減少了計算的複雜性。於是他便大膽地開始嘗試構建以太陽爲中心的宇宙體系，“日心說”才由此誕生。
從1510年哥白尼撰寫《提綱》，第一次提出日心說，到1543年他臨死前才出版了影響世界鉅著《天球運行論》，中間隔了三十多年。究其原因，除了哥白尼確實公務繁忙之外，他害怕受到宗教-迫害，被定爲異教徒，也是《天球運行論》被他長期擱置，一直沒有完成的原因。
在日心說模型中，哥白尼也依然延續了亞里士多德天球的概念，只是把太陽放在了中心的位置，從內到外依次是太陽、水星、金星、地球、火星、木星、土星和恆星天球，地球這顆行星和別的行星一樣，是鑲嵌在自己的水晶球上運行的。
“日心說”是怎樣取代“地心說”，被人們所接受的？
哥白尼革命以哥白尼命名，但卻發生在哥白尼去世後。本書中有這樣一段著名的話：“《天體運行論》一書的意義不在於它自己說了什麼，而在於它使得別人說了什麼。”
這裏的“別人”，正是指在哥白尼之後的一系列科學家。其中最重要的幾位是：第谷·布拉赫、開普勒、伽利略和牛頓。
第谷·布拉赫、開普勒、進行了更深入的天文觀測和計算，佐證了日心說。而伽利略用望遠鏡對準了天空，發現天界和地球一樣是不完美的。
在哥白尼提出“日心說”一個半世紀後，牛頓解釋了在太陽系中，爲什麼行星們都圍繞着太陽運動的問題，這是因爲有萬有引力存在。通過萬有引力定律，我們不僅可以精確地計算出行星運行的軌道，還可以把它運用到地球上，人們的生活當中。牛頓告訴人們：天上和地上其實都是一回事，天上和地上的物體雖然有着不同的運行軌跡，但都是可以用相同的物理學知識解釋的。由此科學的觀念開始逐漸深入人心。
從哥白尼到第谷、開普勒、伽利略，再到牛頓，看上去哥白尼革命似乎進行得很順利。其實，科學探索從來都是曲折的，科學革命也都是充滿艱辛的。因爲科學家們也都是生活在特定時代的人，他們想要改變人們延續一千多年的思想觀念是相當困難的。“日心說”的傳播不僅受到宗教界人士的反對，即便是在高知人羣，也就是在大學裏見多識廣的教授中，傳播也很困難。
新觀念和舊觀念進行着複雜的鬥爭。日心說代替地心說，除了科學研究本身的推動，也是各種思想互相博弈的過程，是漫長而複雜的。
我們可以從歷史上的哥白尼革命當中，得到重要的啓示：那就是科學的進步，除了依賴於科學家們不斷進行探索，也需要每個人不斷打破固有的思想觀念，不要被思想所羈絆，跟上科學革新的步伐。
解讀 | 張峯
清華大學科學技術哲學碩士，國家圖書館副研究館員。
播音 | 李銳
策劃編輯 | 左宓