文艺复兴与宗教改革两大运动带来人类思想的大解放,引起了人们对旧世界的怀疑和对新知识的探索,产生了近代科学。然而,科学产生于旧有的知识,它与占星术、炼金术密不可分。
生产力发展到文艺复兴阶段,已经使科学的诞生成为可能。但是,占星术与炼金术在科学发展史上具有重要的作用。天体学的革命,起源于占星术士的努力;化学、生物学的发展则来自炼金术士的发财梦想。在科学赖以产生的实验和观测中,充满了魔术与经验。从哥白尼到牛顿,曾有许多占星术士和炼金术士为科学的诞生作出了贡献。
古代的占星术士深受亚里士多德理论的影响。亚里士多德认为宇宙是和谐的,物质、精神和道德是一致的,是一个问题的两个方面。因此,天堂比地球美好;天堂是存在的,不可怀疑和不可挑战的。太阳、月亮和各个行星都是完美无瑕的,永垂不朽的。它们的运行轨迹是圆形的,圆形运动是运动的最完美的形式。地球是宇宙的中心,是地狱的鬼魂与天堂诸神之间生命之链的中心。亚里士多德的宇宙观与基督教对世界的解释是一致的。亚里士多德把天堂描写为一个紧密透明的圆,由太阳、月亮和行星按照各自的轨道运行。神在圆圈之首,天使在圆圈之尾。亚里士多德的这种观点,在古希腊最伟大的天文学家托勒密的著作中有完整的记录。
但中世纪以来的占星术士多是新柏拉图主义者的信徒。以米兰多拉等人为代表的新柏拉图主义者认为,世界是由理想和形式组成的,它们隐藏在物体的物理性质之中。宇宙的设计师拥有几何学家的精神,宇宙间最完美的原则是用音乐和数学来体现和阐明的。这样,新柏拉图主义者给后代留下了一种以数学为基础研究科学的理论。这一学说对天文学的发展是极为重要的。这一学说首先对占星术士和炼金术士产生了影响,使占星术和炼金术向科学方向发展。
所谓占星术,是占星术士研究行星对人们行为的影响,研究行星运动与天堂的关系和宇宙之谜的学问。所以虽然中世纪的占星术是为了观测天象以找出天堂和诸神,而炼金术是为了得到黄金,但新柏拉图主义者使占星术和炼金术向科学方向发展。
中世纪的占星术士们为找出天堂和诸神,进行了长期的观测。然而他们越观测,对亚里士多德的宇宙理论就越怀疑。他们感到不解的是:如果太阳在一个完善的轨道上围绕地球旋转,为什么一年四季中昼夜的时间长短不一?如果行星都围绕地球在做圆形旋转,为什么它们离地面的距离有时看起来较近,有时看起来则很远?而且为什么在一年中的不同时间里,这些行星有时明亮,有时暗淡?
当然,一般的占星术士并不能解答这些问题。然而他们却为解释这些问题,提出了许多天才的设想。在这些设想中,有影响天文学发展的“本轮说”。本轮说认为,如果太阳运行轨道不以地球为中心,其围绕地球运行的轨道不是同心圆,而是不正规的大圆,那就可以解释为什么一年中各季节中昼夜的时间长短不一了。在非正规的大圆内行星围绕地球旋转时,在远近不同的轨道上,有时看起来就会近些,有时看起来就会远些。当它们在轨道近处旋转时,看起来就要明亮些;当它们在轨道远处旋转时,看起来就会显得暗淡些。
这些设想,导致了欧洲一些著名的大学展开了对各种各样的非正圆圈旋转论和本轮说的大讨论。这场大讨论导致了天体革命,促使了哥白尼天体学说的诞生。(www.xing528.com)
哥白尼(1473—1543)最初是攻读艺术的学生,后来改学神学。他还学习过医学,并获得医学毕业证书。然而欧洲关于非正圆圈理论的大讨论,使哥白尼的兴趣转到了天文学。1491年,哥白尼在波兰克拉科夫大学学习时,认真参加了关于非正圆圈旋转理论和本轮说的讨论,得出了较为科学的结论。
哥白尼设想,如果地球不是宇宙的中心,而太阳是宇宙的中心,并且地球只是围绕太阳旋转的一颗行星,那么许多天文学问题就好解释了。因此,他在1543年出版的《天体运行论》一书中宣布:“一切行星运动的中心是太阳”,太阳是世界上最美丽的天堂,是照亮一切的明灯。这一理论并不正确,因为太阳不是世界的中心。哥白尼的这一理论还没有脱离传统的亚里士多德的天体观。所以他的太阳中心论具有局限性。然而哥白尼的太阳中心论向地球中心论发起了挑战,引起了天文学上的革命。
丹麦天文学家第谷(1546—1601)进一步发展了哥白尼的学说。第谷原来也是一位占星术士和炼金术士,他在长期的占星活动中积累了丰富的天文学经验。1572年,第谷发现了一颗燃烧着的极其明亮的、过去未知的新星。这是仙后星座中的一颗新星。这颗新星的发现,使第谷放弃了炼金术活动,完全投入了对天文学的研究。
第谷的发现,向过去传统的“永垂不朽的宇宙,是由明亮、透明的圆环组成”的理论发出了挑战。按照过去的理论,这一圆环是不可穿透的。这颗新星的出现使卓越的宇宙学说出现了漏洞。
第谷用新旧两种观点混合解释这种现象。他提出除了地球之外,所有的行星都围绕太阳转动。为了证明这一理论,他与其学生开普勒(1571—1630)一起,绘制了当时最精确的行星运动表《鲁道夫天文表》。鲁道夫是奥地利国王的名字。因鲁道夫邀请第谷到布拉格天文台工作,第谷为感谢鲁道夫而用其名字作为天文表的名字。
开普勒是当时最伟大的数学家。经过计算,开普勒提出了行星运动定律。该定律的基本内容是:行星围绕太阳运动的轨道是一个椭圆,而不是一个正圆。根据这一理论,就可以解释为什么它们有时距离地球近,有时距离地球远。开普勒的更重要的贡献,是他证明了在行星围绕太阳运动时的速度和与太阳之间的距离,有一种精确的数学关系。开普勒的发现,证明了“日心说”的存在。开普勒的发现宣布了天堂与地球一样,是由物质组成的,因此也要服从于物理法则。
但是开普勒也是一位受占星术和炼金术影响的科学家,他探索行星运动的动机,是来自他探求占星术和炼金术的努力,他在读了新柏拉图主义者皮科·德拉·米兰多拉的一篇未完成的关于行星运动的论文后,开始全力研究行星运动。米兰多拉讨论了占星术的缺点,使开普勒放弃了占星术,转而从数学上去研究行星运动。这就使开普勒成为了奠定近代天文学基础的科学家。
开普勒从数学上证实的理论,意大利天文学家伽利略(1564—1642年)通过观测又加以了证实。伽利略用一个巨大的天文望远镜对天体进行研究,窥见了过去不敢梦想看见的天堂的一个部分。1610年,他发现罗马神话中的主神朱庇特居住的木星居然有四颗卫星。这一事实雄辩地证明了并非天堂里所有的星球都围绕地球转动,他还观察到月亮上的地形是高低不平的,伽利略把月亮描述为是一个充满山脉、河谷和河流的星球。他断言月亮和地球一样,并不是完美的。他甚至发现太阳表面也有一些斑点,并设想太阳也是由物质组成的。这些发现都是划时代的。伽利略的最大贡献是把哥白尼的学说变成大众能接受的思想。经过伽利略的努力,科学的天文学基本取代了占星术。
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