正文

解密哥白尼的日心革命(2)

失落的奧義 作者:陶淘


 

有沒有可能連這場革命及其“重大影響”本身也是后人幻想出的故事內(nèi)容?

創(chuàng)辦了德國《數(shù)學(xué)文摘》(Zentralblatt MATH)以及美國數(shù)學(xué)會(huì)當(dāng)家刊物《數(shù)學(xué)評(píng)論》(Mathematical Reviews)等權(quán)威學(xué)術(shù)雜志的數(shù)學(xué)大師、古代數(shù)學(xué)與天文史學(xué)家、普林斯頓高等研究院教授奧托·諾伊格鮑爾(Otto Neugebauer)在其最著名的學(xué)術(shù)作品《古代數(shù)學(xué)天文學(xué)史》(A History of Ancient Mathematical Astronomy)中如此嚴(yán)肅地寫道:

“現(xiàn)代歷史學(xué)家充分利用了事后認(rèn)知的有利條件,一味地強(qiáng)調(diào)日心說體系及其所導(dǎo)致的簡明性的革命意義。事實(shí)上,哥白尼體系行星位置的計(jì)算完全遵循了古代模式,而且所得結(jié)果亦是完全相同。哥白尼的太陽中心理論肯定是與實(shí)際的計(jì)算以及根本的投影式等觀念背道而馳。對(duì)月球理論而言,應(yīng)該有第二個(gè)本輪并以此代替等分點(diǎn)。我們現(xiàn)在已經(jīng)知道,這些內(nèi)容是與伊斯蘭天文學(xué)的某一學(xué)派相似的方法。這種投影結(jié)構(gòu)的美妙想法并不能夠使人們更容易地想象行星運(yùn)行。若不是第谷·布拉赫(Tycho Brahe)和開普勒等天文學(xué)家的辛苦努力,哥白尼天文體系,即所謂的日心說理論,只會(huì)有助于使托勒密體系以更加復(fù)雜但是能夠令哲學(xué)家群體滿意的形式永久地存在下去。”

哈佛大學(xué)學(xué)者、美國藝術(shù)與科學(xué)院院士歐文·金格利什(Owen Gingerich)曾潛心研究過哥白尼革命。作為一名職業(yè)天體物理學(xué)家,金格利什顯然比從事相關(guān)研究的文科學(xué)者更具有發(fā)言權(quán)。他出版的科學(xué)史專著《追尋哥白尼及其他天文學(xué)歷史的重大發(fā)現(xiàn)》(The Great Copernicus Chase and Other Adventures In Astronomical History)以及《天之眼:托勒密、哥白尼再到開普勒》(The Eye of Heaven: Ptolemy, Copernicus, Kepler)贏得過科學(xué)界的廣泛贊譽(yù)。而通過其細(xì)致的研究,金格利什獲得了與諾伊格鮑爾相同的結(jié)論。在歷次學(xué)術(shù)會(huì)議上他都會(huì)談及對(duì)日心革命的歷史謬解:

插圖3-6

“人們認(rèn)為,在哥白尼所生活的黑暗年代,解釋天體運(yùn)動(dòng)的托勒密學(xué)說就幾何學(xué)而言,已經(jīng)發(fā)展到了極為繁瑣和復(fù)雜的程度,復(fù)雜到使得整個(gè)托勒密體系都到達(dá)了崩潰的邊緣。而哥白尼之所以會(huì)大膽地提出日心說,或許是由于他覺得前人的理論模型過于繁瑣復(fù)雜,因此需要采用一種新的模型取而代之。然而選取新模型時(shí),我認(rèn)為,他的信念出了問題。他堅(jiān)信天體的運(yùn)行軌道一定是正圓形,因而他在其體系上添加了許多復(fù)雜的東西,如圓,以滿足行星預(yù)報(bào)的需要。這就使得他的體系比之托勒密體系既不簡單亦不算準(zhǔn)確,從而便招致了對(duì)該模型的抨擊:既然這套新的模型并不比舊日的更加精準(zhǔn),為何要放棄已被人們信守了千年的舊模型呢?那種認(rèn)為托勒密體系在十六世紀(jì)已近崩潰的說法根本就不成立!”

“哥白尼學(xué)說提出了太陽是宇宙中心,而非像傳統(tǒng)觀念所認(rèn)為的那樣地球是宇宙中心;他用數(shù)學(xué)方法證明了這一點(diǎn)。但是哥白尼仍然持有天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的理念,這使得其理論先天地排斥橢圓形軌道,使用了以太陽為中心的勻速圓周運(yùn)動(dòng)用以描述行星的運(yùn)行。因而其理論與舊式體系一樣,都談不上所謂的精確。至于傳說中的明顯改善了對(duì)行星預(yù)測的精準(zhǔn)度則更像是無稽之談。”

“據(jù)說是伽利略通過望遠(yuǎn)鏡觀測證明了地球運(yùn)動(dòng),從而使哥白尼的日心說體系得以建立起來。然而,前者對(duì)于天體的觀測,特別是對(duì)于金星的觀測,發(fā)現(xiàn)的并不是地球的運(yùn)動(dòng),而是金星有如月亮一般的相位變化。對(duì)觀測到的這一相位變化所進(jìn)行的幾何學(xué)分析表明:該種變化只能用金星環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn),而不是環(huán)繞著地球運(yùn)轉(zhuǎn),才能得到最為合理的解釋。但是,這并不等于說是伽利略證實(shí)了地球運(yùn)動(dòng)理論或日心說,因?yàn)楫?dāng)時(shí)還存在第谷提出的第三類模型。第谷的模型認(rèn)為地球是靜止的,五大行星圍繞著太陽運(yùn)動(dòng),太陽則圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。因此,伽利略對(duì)金星相位變化的觀測及論證,只證明了金星圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的事實(shí),無法證明日心說的正確性——第谷模型同樣可以說明該現(xiàn)象。認(rèn)為是伽利略證實(shí)了哥白尼學(xué)說的習(xí)慣性觀點(diǎn)并不對(duì)。”

“人們認(rèn)為開普勒借助于第谷對(duì)火星運(yùn)動(dòng)的逐日記錄數(shù)據(jù),采用三角函數(shù)擬合法確定了火星的軌道,擬合出火星運(yùn)行的曲線,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了行星軌道的橢圓特征。然而這種說法是一個(gè)偽陳述。因?yàn)榈诠炔⑽瘁槍?duì)火星的運(yùn)動(dòng)做出連續(xù)性觀測,因此也就不可能存在這樣的歷史性數(shù)據(jù)。此外,開普勒喜歡用物理原理來解釋觀測現(xiàn)象,而不是用幾何學(xué)方法。他是通過將第谷的數(shù)據(jù)與他自己提出的行星運(yùn)動(dòng)第一定律,也就是所謂面積定律相比較,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)只有承認(rèn)行星運(yùn)動(dòng)軌道是橢圓的,前人觀測數(shù)據(jù)才能得到合理解釋,因此提出了行星運(yùn)動(dòng)遵循橢圓軌道這一特征。開普勒這項(xiàng)工作的重要性在于:只有對(duì)行星運(yùn)動(dòng)軌道的正圓模型加以適當(dāng)修正,才能使其更好地說明觀測的現(xiàn)象。”

創(chuàng)造歷史的人總會(huì)被后人賦予太多不真實(shí)的光環(huán),尤其是“擊潰宗教獨(dú)裁的科學(xué)巨匠”。然而還原歷史真相是每一名知識(shí)分子的責(zé)任,即使這些行動(dòng)將“指向科學(xué)偽造歷史的骯臟”。有關(guān)于日心說革命的“造假”,其實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止對(duì)哥白尼一個(gè)人的“重新包裝”。


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