哥白尼：中学生必知的天文学家

生平简介

哥白尼于1473年2月19日出生在波兰西部维斯杜拉河畔托伦城的一个商人家庭。家里兄妹四个,哥白尼是最小的。在他10岁时,父亲去世了,舅父卢卡斯承担起了抚育他的重任。

1491年至1495年,哥白尼进入克拉科夫大学学习。克拉科夫是当时波兰的首都,也是东欧最大的贸易和文化中心,有许多国家的留学生在这里学习。由于它地处东西欧交通要冲,所以比较早地受到意大利文艺复兴的影响。因此在这座古老的大学里,新兴的资产阶级人文主义思想和腐朽的封建教会的经院哲学之间展开了激烈的斗争。哥白尼在先进的人文主义思想的熏陶下,在心灵里埋下了向经院哲学挑战的种子。在这里,他遇到了对他的一生产生深远影响的数学家和天文学家布鲁楚斯基(Brudzewski)教授。是这位教授的启蒙教育促使哥白尼决定将自己的一生奉献给天文科学。

1496年哥白尼前往意大利求学,先后进入博洛尼亚大学、帕多瓦大学和费拉拉大学学习和研究法律、天文学、数学、神学和医学,他同时还学会了希腊文。1503年,哥白尼获得了教会法规博士学位。

1497年,哥白尼就任瓦尔半米亚牧师的僧正。1510年后,他先后从事过管理、外交等工作。他是一个杰出的经济学家,写过《货币的一般理论》一书。他是近代第一个提出劣币淘汰良币理论的经济学家。哥白尼医术高明,他利用业余时间行医,免费为穷苦人治病,是一位颇有名望的医生,被人们誉为“神医”。哥白尼还是一位出色的数学家,他的巨著《天体运行论》附录里,发表过他的球面三角论文。

哥白尼也是一位伟大的爱国主义者,当条顿骑士团疯狂侵略波兰时,他挺身而出,起来保卫自己的祖国。1519年,条顿骑士团来犯,埃尔门兰德地区的僧侣全给吓跑了,而他却勇敢的组织和领导了奥尔兹丁城的人民奋勇反击侵略者,经过五天五夜的激战,终于打退了敌人的进攻。

尽管哥白尼总是事务繁忙,但他始终保持冷静的头脑,把主要精力放在从事天文学的研究上。1515年,哥白尼开始写作《天体运行论》一书。1525年,哥白尼原来的女管家安娜衷心爱上了这位伟大的科学家,她不顾别人的流言蜚语,来到了被教会剥夺了结婚权利的哥白尼身边。由于她的精心照顾和帮助,才使得《天体运行论》一书的写作得以顺利进行。

1543年5月24日,伟大的波兰科学家哥白尼病逝。

主要贡献

日心地动说的提出

自古以来,人类就对宇宙的结构不断地进行着思考,早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张,只是当时缺乏依据,因此没有得到人们的认可。在古代欧洲,亚里士多德和托勒密主张地心学说,认为地球是静止不动的,其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合,处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说。因而地心学说长期居于统治地位。

随着事物的不断发展,天文观测的精确度渐渐提高,人们逐渐发现了地心学说的破绽。到文艺复兴运动时期,人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右,这显然是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说。在这种历史背景下,哥白尼的地动学说应运而生了。

约在1515年前,哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文,他认为天体运动必须满足以下七点：

1.不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心。

2.地球只是引力中心和月球轨道的中心,并不是宇宙的中心。

3.所有天体都绕太阳运转,宇宙的中心在太阳附近。

4.日地距离同天穹高度之比,就如同地球半径同日地距离之比一样渺小。地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的。(www.xing528.com)

5.在天空中看到的任何运动,都是地球运动引起的。

6.在空中看到的太阳运动的一切现象,都不是它本身运动产生的,而是地球运动引起的。地球带着大气层,像其他行星一样围绕太阳旋转。由此可见,地球同时进行几种运动。

7.人们看到的行星向前和向后运动,是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了。

此外,哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动。书中,哥白尼批判了托勒密的理论。科学地阐明了天体运行的现象,推翻了长期以来居于统治地位的地心说,并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论,从而实现了天文学中的根本变革。

《天体运行论》

哥白尼认识到《浅说》中的论断是假设的方式提出的,且他的模型所用数据并非亲自观测得出,故缺乏可信度。1515年,哥白尼便开始着手准备撰写《天体运行论》这一更为完整的论著。十几年来,哥白尼进行了大量的天文观测,收集了大批资料,终于在1533年完成了这部巨著的初稿,随后,他又长期进行观测、验证、修改,使得他的宇宙体系更具说服力,成为一种科学理论。

《天体运行论》的第一卷是全书的精髓,先后论述了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天体的运动是均匀永恒之圆运动或复合运动”。哥白尼说,“天体的这种旋转运动对于球来说是固有的性质,它反映了球形的特点。球这种形状的特点是简单、没有起点、也没有终点,旋转时不能将各部分相区别。而且球体形状也正是旋转作用本身造成的。”

哥白尼赞同毕达哥拉斯学派的主张,即应当用简明的几何图像来表示宇宙的结构和天体的运行规律。在第一卷的第十章中,哥白尼正确地将行星以及地球绕日运转轨道进行排列,并刊载了他的宇宙模型图。这张我们现在看似普通的天球次序图,在当时却是人类认识宇宙的一次巨大的飞跃。

哥白尼在《天体运行论》中还详细讲解了地球的三种运动(自转、公转、赤纬运动)所引起的一系列现象,岁差现象、月球运动、行星运动的及金星、水星的纬度偏离和轨道平面的倾角。《天体运行论》的诞生使当时所知道的太阳系内天体的位置和运状况更为完整了。

然而,这部伟大著作的出版却经历了一个艰难而曲折的过程。

16世纪30年代初,哥白尼的新理论已开始在欧洲流传,他的朋友们更竭力在意大利高级教会人士中传播他的新理论和观点。他们试图通过这种办法为哥白尼公布自己的学说铺平道路,从而实现当时的科学革命。在众多好友的努力下,红衣主教尼古拉·申伯格对哥白尼的学说产生了巨大的兴趣,他在1536年11月1日给哥白尼写了一封信,想了解哥白尼的学说,信中用肯定态度谈到了日心学说中的日、土、月3个天体的位置。然而这位开明的红衣主教在第二年便去世了,没能够成为哥白尼学说的庇护人。

在《天体运行论》完成后,哥白尼却对它的出版犹豫不决了。他但心这部书出版后会遭受到地心说信徒们的攻击,并受到教廷的压制。在朋友和学生的支持鼓励下,经过长期反复的考虑,哥白尼终于决定出版这部著作。1542年,哥白尼给教皇保罗三世写了一封信,寻求教皇的庇护。他相信教皇将用自己的威严与威望保护他,令他的学说免遭谴责。然而,这一切并没有如他所愿,这封哥白尼用来作为《天体运行论》序言的信却只是起到引子的作用。

1542年6月,《天体运行论》和排印工作开始进行,负责这本书出版事宜的奥西安德尔却按自己的意愿写了一篇没有署名的序言,说明书中的学说只是为了计算星历表之便而采用的假设,不一定和实际情况相符。这也是在《天体运行论》出版后几十年时期内很少人重视哥白尼理论的一个重要原因。哥白尼的学生雷蒂库斯对此事感到十分愤慨,他曾多次要求著作的出版人发行改正版,但这些要求都未能实现。

1543年5月24日,弥留之际的哥白尼终于见到刚刚出版的《天体运行论》,可惜当时的他已经因为脑溢血而双目失明,他只摸了摸书的封面,便与世长辞了。

由于哥白尼的学说触犯了基督教的教义,遭到了教会的反对。他的著作更是被列为禁书。但真理是封锁不住的,哥白尼的学说后来得到了许多科学家的继承和发展。1882年,罗马教皇不得不承认哥白尼的学说是正确的。这一光辉学说经过三个世纪的艰苦斗争,终于获得完全胜利并为社会所承认。