中世纪宇宙信仰与文艺复兴时的发现

在科学沉睡的几个世纪里，屡遭侵略的希腊-拉丁世界已然四分五裂，疲惫难支，摇摇欲坠，因此文明重新在西欧生长。然而，一方面，捍卫个人生命、祖国和新生社会的任务就足以使无数代人前仆后继，劳动生活并未给精神生活留下一隅之地；另一方面，《圣经》已经预先回答了才智之士提出的所有问题。中世纪基督教会圣师圣多玛斯·阿奎那采纳了一种类似托勒密体系的宇宙观，他认为所有天体都为地上的居民而生。在这一时期，只有阿拉伯人还在观测天空，他们将亚历山大博学园(1)的发现原封不动地传给后人，同时坚持规律性的观察，为以后宇宙志的建构做出了贡献。

人类似乎是经历了迂回转折才重新拾起对天上之物的兴趣的。确实如此，15世纪前夕，人类对大航海的渴望、与日俱增的未知国度的诱惑使得勇敢的水手踏上征程。在看不到岸的海面上没有任何方位标志，水手们只有寻找天上能指引方向的星星。同一时期，印刷术的发明(2)使得知识和思想的传播成为可能；人们还发现了古希腊罗马的知识文化遗产。对知识的强烈渴望再一次占据上风，且再也不会黯淡。一代代学者前仆后继，其中的开先河者便是哥白尼。

哥白尼曾拜读过毕达哥拉斯猜想，他借助计算及长期观察得以展示并完成毕氏未完成的设想。正因如此，他被视为名副其实的现代天文学的奠基之人。哥白尼将太阳视为行星围绕的中心，地球只是其中之一，现代学说与之唯一的不同便是指出了有一个天体或是卫星绕地球旋转。因为此时望远镜还未面世，哥白尼和他的前辈们一样，只能用肉眼进行观测。至于其他星星，哥白尼认为，它们都是像太阳一样的恒星，其运动不过是地球自身运动所产生的相对表象。这一崭新概念将摧毁此前盛行的所有理论，因而它并未马上被接纳，直到两个世纪之后才占据上风！人类艰难地放弃了宇宙中心这一他们自认为与自身相称的位置。日心说的胜利经历了多少论战、悲喜，我们在此就不再赘述了。无论如何，我们必须正视当时的哥白尼体系的反对者们所提出的严重质疑：为什么只有地球拥有卫星？后者进行的是怎样复杂的运动？如果太阳系如哥白尼表述的那样，那么行星，特别是地球和太阳之间的行星们，应该呈现同月球相似的相位变化，然而当时的人们却无法发现它们。诸如此类的问题直到第一架折射望远镜瞄向天空才得到答案。

此外，正是海员将望远镜用到了声名卓著的大发现之路上。据史料佐证，第一架望远镜是荷兰的一个眼镜店主发明的，初衷是海用。它由一根首尾两端镶有透镜的管子构成，因此可以将物体的直径放大两三倍。伽利略听说这一发明后，产生了将其应用于天体研究的想法。1610年1月7日，伽利略首次将自制的望远镜瞄向了木星。他发现，木星是个直径相当大的圆盘，伴有明亮的星点。起先他误以为这些星点是恒星，但在随后几夜的不断观察中，他意识到，这些星点不是恒星，而是围绕木星运动的、与我们的月球极为相似的4颗卫星。之后，新的天文发现接踵而来：这位威尼斯学者观测到了金星的相位；清晰地看到了月球上的山脉；辨认出了土星的独特面貌，却始终没有解开土星光环之谜；最后，他将望远镜对准太阳，发现了太阳黑子。他感到非常奇怪：用肉眼也经常能观测到的太阳黑子，为何以前的人类从未发现呢？这大概是因为“即使是一个微小的缺陷也可能会损害太阳的光辉”这种想法在那些把太阳视为净化之火的人看来是不可接受的；就算有人曾注意到它们，也会将其归因为视力不良或是其他与太阳本质无关的原因。

14世纪初期观测天空。选自阿布马谢尔·阿巴拉克斯的《天文学导论》，威尼斯，1506年。

哥白尼的宇宙体系：太阳位于宇宙中心。摘自安德烈亚斯·塞拉里乌斯编著的《和谐大宇宙》，阿姆斯特丹，1660年。——拉鲁斯出版社

肉眼可见的太阳黑子，其周围区域的亮度减弱。(www.xing528.com)

随着天文学观测日渐清晰，我们很容易想象出当年伽利略发出的惊叹。他所使用的工具比起现代设备来逊色不少，他从未用过放大倍数超过30倍的望远镜，而某些设备先进、位置优越的现代天文台却配备有可放大2000倍甚至更多倍数的望远仪器。尽管简易，伽利略的望远镜却实现了直接观察；只有直接观察才能为哥白尼体系提供确实依据。托勒密忠实信徒们的反对之声逐渐减弱直至消匿无踪——金星呈现出的相位同预料的一样，只是距离太过遥远，目力不及，但在望远镜中一览无遗；月球并非独一无二，光木星便有4颗卫星……尽管如此，托勒密的狂热信徒却还未言弃，直到经过了几代人的更替，哥白尼体系才被认可和接受。无论如何，哥白尼通过计算将行星系中的天体安置回了真正的位置上，而伽利略则亲眼看到了它们。

我们在此处稍费笔墨是因为这两位天才不仅是天文学的改革者，还为本书的主题“行星研究”开辟了道路。我们不关注恒星体系，只着眼于太阳系的世界——其他“地球”也如我们的母星一般，围绕其他“太阳”运转。接下来，我们要着墨于行星天文学的进步。对恒星的研究可能与行星研究并驾齐驱，但后者才是我们关注的重点。

与像王冠般镶嵌在夜空中的月亮一样，地球也是我们眼中满天繁星中的一颗。

16世纪前夕，行星学诞生了，从此，天文望远镜一刻不停地搜索着天空；再后来，其他工具手段如摄影术、光谱学也纷纷登场并做出贡献，太阳系一点一点显露出更加广阔、复杂的相貌。伽利略的一位前辈第谷·布拉赫对于星象位置的测量十分谨慎，得出的结果也十分精确，他的学生开普勒在这些数据的帮助下，对哥白尼体系进行了修正。事实上，哥白尼体系中行星的圆形轨道未能完全反映这些天体的运动，因此开普勒最终产生了椭圆轨道这一想法，并认为太阳处在椭圆轨道的一个焦点上。在他之后，牛顿揭示了天体运行所遵循的定律。这时人们才知道，天体根据质量及彼此之间的距离相互吸引。牛顿是一位真正的百科全书式的通才，他不仅精通数学、物理，还擅长天文学，对异常艰难的月球运动研究贡献巨大。此外，他还是解释潮汐现象的第一人。

(1) 与前文提到的亚历山大图书馆是同一时期的文化成果，由国家维护，供学者们居住、学习和教学。

(2) 这里是指约翰内斯·古腾堡发明的活字印刷术。