成長背景

尼古拉·哥白尼1473年2月19日出生于波蘭（Kingdom of Poland）維斯瓦河畔的托倫市（city of Toruń）的一個富裕家庭。

18歲時就讀于波蘭舊都的克拉科夫大學（Kraków University），學習醫(yī)學期間對天文學產生了興趣。

1496年，23歲的哥白尼來到文藝復興的策源地意大利，在博洛尼亞大學和帕多瓦大學（Bologna University， University of Padua）攻讀法律、醫(yī)學和神學，博洛尼亞大學的天文學家徳·諾瓦拉（de Novara，1454 -1540）對哥白尼影響極大，在他那里哥白尼學到了天文觀測技術以及希臘的天文學理論。

他40歲時提出了“日心說”（the heliocentric theory）。后來在費拉拉大學（University of Ferrara）獲宗教法博士學位。哥白尼作為一名醫(yī)生，由于醫(yī)術高明而被人們譽名為“神醫(yī)”。

哥白尼成年的大部分時間是在費勞恩譯格大教堂任職當一名教士。哥白尼并不是一位職業(yè)天文學家，他的成名巨著是在業(yè)余時間完成的。

歷史背景

哥白尼的科學成就是他所處的時代的產物，又轉過來推動了時代的發(fā)展。十五、十六世紀的歐洲，正是從封建社會向資本主義社會轉變的關鍵時期，在這一二百年間，社會發(fā)生了巨大的變化。

14世紀以前的歐洲，到處是四分五裂的小城邦。后來，隨著城市工商業(yè)的興起，特別是采礦和冶金業(yè)的發(fā)展，涌現了許多新興的大城市，小城邦有了聯合起來組成國家的趨勢。

到15世紀末葉，在許多國家里都出現了基本上是中央集權的君主政體。當時的波蘭不僅有像克拉科夫、波茲南這樣的大城市，也有許多手工業(yè)興盛的城市。

1526年歸并于波蘭的華沙已成為一個重要的商業(yè)、政治、文化和地理的中心，在16世紀末成了波蘭國家的首都。

與這種政治經濟變革相適應，文化、科學上也開始有所反映。當時，歐洲是“政教合一”，羅馬教廷控制了許多國家，《圣經》被宣布為至高無上的真理，凡是違背圣經的學說，都被斥為“異端邪說”，凡是反對神權統(tǒng)治的人，全都被處以火刑，意大利思想家布魯諾，為了維護日心說，即被教會用火燒死（一說布魯諾被處決并非因為他堅持科學真理，而是因為他公開宣揚與基督教不同的神學觀）。

新興的資產階級為自己的生存和發(fā)展，掀起了一場反對封建制度和教會迷信思想的斗爭，出現了人文主義的思潮。他們使用的戰(zhàn)斗武器就是未被神學染污的古希臘的哲學、科學和文藝，這就是震撼歐洲的文藝復興運動。文藝復興首先發(fā)生于意大利，很快就擴大到波蘭及歐洲其他國家。

與此同時，商業(yè)的活躍也促進了對外貿易的發(fā)展。在“黃金”這個符咒的驅使下，許多歐洲冒險者遠航非洲、印度及整個遠東地區(qū)。遠洋航行需要豐富的天文和地理知識，從實際中積累起來的觀測資料，使人們感到當時流行的“地靜天動”的宇宙學說值得懷疑，這就要求人們進一步去探索宇宙的秘密，從而推進了天文學和地理學的發(fā)展。

1492年，意大利著名的航海家哥倫布發(fā)現新大陸，麥哲倫和他的同伴繞地球一周，證明地球是圓形的，使人們開始真正認識地球。

在教會嚴密控制下的中世紀，也發(fā)生過轟轟烈烈的宗教革命，天主教的很多教義不符合圣經的教誨，而加入了太多教皇的個人意志以及各類神學家的自身成果，故很多信徒開始質疑天主教的教義和組織，發(fā)起回歸圣經的行動來。

捷克的愛國主義者、布拉格大學校長揚·胡斯（1369～1415年）在君士坦丁堡的宗教會議上公開譴責德意志封建主與天主教會對捷克的壓迫和剝削。他雖被反動教會處以火刑，但他的革命活動在社會上引起了強烈的反應。捷克農民在胡斯黨人的旗幟下舉行起義，這次運動也波及波蘭。

1517年，在德國，馬丁·路德（1483～1546年）反對教會販賣贖罪符，與羅馬教皇公開決裂。

1521年，路德又在沃爾姆國會上揭露羅馬教廷的罪惡，并提出建立基督教新教的主張。新教的教義得到許多國家的支持，波蘭也深受影響。

就在這樣一個大變革大動蕩的年代里，1473年2月19日哥白尼在維斯瓦河畔的托倫城誕生了。他的父親是個當議員的富商，他有一個哥哥和兩個姐姐。哥白尼10歲的時候，他的父親死了，他被送到舅舅務卡施大主教家中撫養(yǎng)。務卡施是一個人文主義者，他和當時波蘭進步的知識界來往極為密切，并與意大利卓越的革命家、人文主義者菲利普·布奧納克西是摯友。在哥白尼念中學的時候，務卡施就帶著他參加人文主義者的聚會。

1491年，按照舅父的安排，哥白尼到克拉科夫大學去學習天文和數學。

當時，波蘭已經產生了一些有名的天文學家，如馬爾卿·克洛爾，他于1450年寫成《亞爾峰斯星象表訂正》一書，并在許多國家講學。又如著名的天文學家沃伊切赫，曾編制天文歷表，他就在克拉科夫大學講課，是哥白尼求學時的數學和天文教授。哥白尼的“太陽中心學說”就是在克拉科夫大學求學時孕育起來的。

盡管《圣經》沒有涉及諸如“地球是宇宙的中心”以及“天圓地方”等各類天文知識。在中世紀，天文學也有著延伸于古希臘的，經過經院神學家們構架好的官方論點。為了鞏固封建統(tǒng)治，天主教會的宗教裁判所燒掉了許多珍貴的科學著作，有時一天竟燒掉20大車。

1327年，意大利天文學家采科·達斯科里被活活燒死，他的“罪名”就是違背圣經的教義，論證地球呈球狀，在另一個半球上也有人類存在。

宗教信仰

寫出了《天體運行論》的哥白尼，他自始至終都是一個虔誠的天主教徒，可他用科學的觀察否定了天主教會毫無根據卻又影響深廣的舊有知識。

他對宗教的虔誠達到什么程度呢？讓我們從他那部杰作《天體之運行：導言》里找出他作的答復吧。他在《導言》里是這樣寫的：“如果真有一種科學能夠使人心靈高貴，脫離時間的污穢，這種科學一定是天文學。因為人類果真見到天主管理下的宇宙所有的莊嚴秩序時，必然會感到一種動力促使人趨向于規(guī)范的生活，去實行各種道德，可以從萬物中看出來造物主確實是真美善之源。”

在哥白尼別的著作里同樣充滿了天主的名字以及天主的智慧與慈愛。他一生維護著天主教的信仰，他對從天主教的革命出的新教派給予了反擊。

哥白尼死于1543年，享年七十歲。死前他為自己預作墓志銘，其銘文：“你不必賞我像賞給圣保祿的恩寵，但求你賞賜我像你給圣伯多祿的寬赦和右盜的仁慈?！?/p>

一直以反基督教著稱的思想家羅素也這么評價哥白尼：“哥白尼是一位波蘭教士，抱著真純無暇的正統(tǒng)信仰……他的正統(tǒng)信仰很真誠，他不認為他的學說與《圣經》相抵觸。”（《西方哲學史》）

偉大學說

在那個“科學成了神學的婢女”的年代，許多學說都被歪曲和閹割了，被用來為封建統(tǒng)治服務。在中世紀的歐洲，很少有人了解古代科學典籍的真實內容。這時，科學工作者的一個重要課科，就是發(fā)掘古代的文化遺產。

古希臘的大天文學家托勒密，在公元二世紀時，總結了前人在400年間觀測的成果，寫成 《天文集》（即《至大論》）一書，提出“地球是宇宙中心”的學說。這個學說一直為人們所接受，流傳了1400多年。

托勒密認為，地球靜止不動地坐鎮(zhèn)宇宙的中心，所有的天體，包括太陽在內，都圍繞地球運轉。但是，人們在觀測中，發(fā)現天體的運行有一種忽前忽后、時快時慢的現象。為了解釋忽前忽后的現象，托勒密說，環(huán)繞地球作均衡運動的，并不是天體本身，而是天體運動的圓輪中心。他把環(huán)繞地球的圓輪叫做“均輪”，較小的圓輪叫做“本輪”。為了解釋時快時慢的現象，他又在主要的“本輪”之外，增加一些輔助的“本輪”，還采用了“虛輪”的說法，這樣就可以使“本輪”中心的不均衡的運動，從“虛輪”的中心看來仿佛是“均衡”的。托勒密就這樣對古代的觀測資料作出了很精妙的解釋，但是偏離了實際。

在以后的許多世紀里，大量的觀測資料累積起來了，只用托勒密的“本輪”不足以解釋天體的運行，這就需要增添數量越來越多的“本輪”。后代的學者致力于這種“修補”工作，使托勒密的體系變得越來越復雜，每個行星需要不止一個本輪，總數達80個以上的“輪上輪”，并且還要引入“偏心點”和“偏心等距點”等復雜概念。這就使它缺少簡潔性，而簡潔性正是科學家們所追求的。對天文學的研究也就一直停留在這個水平上。

“地球是宇宙的中心”的說法，正好是“神學家的天空”的基礎。中世紀的神學家吹捧托勒密的結論，卻隱瞞了托勒密的方法論：托勒密建立了天才的數學理論，企圖憑人類的智慧，用觀測、演算和推理的方法，去發(fā)現天體運行的原因和規(guī)律，這正是托勒密學說中富有生命力的部分。因此，盡管托勒密的“地球中心學說”和神學家的宇宙觀不謀而合，但是兩者是有本質區(qū)別的：一個是科學上的錯誤結論，可以予以糾正；一個是愚弄人類、妄圖使封建統(tǒng)治萬古不變的彌天大謊。哥白尼對此作出正確的評價，他說：“應該把自己的箭射向托勒密的同一個方向，只是弓和箭的質料要和他完全兩樣?！?/p>

哥白尼曾十分勤奮地鉆研過托勒密的著作。他看出了托勒密的錯誤結論和科學方法之間的矛盾。哥白尼正是發(fā)現了托勒密的錯誤的根源，才找到了真理。

哥白尼認識到，天文學的發(fā)展道路，不應該繼續(xù)“修補”托勒密的舊學說，而是要發(fā)現宇宙結構的新學說。他打過一個比方：那些站在托勒密立場上的學者，從事個別的、孤立的觀測，拼湊些大小重疊的“本輪”來解釋宇宙的現象，就好像有人東找西尋地撿來四肢和頭顱，把它們描繪下來，結果并不像人，卻像個怪物。

哥白尼早在克拉科夫大學讀書時，就開始考慮地球的運轉的問題。他在后來寫成《天體運行論》的序言里說過，前人有權虛構圓輪來解釋星空的現象，他也有權嘗試發(fā)現一種比圓輪更為妥當的方法，來解釋天體的運行。

哥白尼觀測天體的目的和過去的學者相反。他不是強迫宇宙現象服從“地球中心”學說。哥白尼有一句名言：“現象引導天文學家?！彼且層钪娆F象來解答他所提出的問題，要讓觀測到的現象證實一個新創(chuàng)立的學說——“太陽中心”學說。他這種目標明確的觀測，終于促成了天文學的徹底變革。

哥白尼的觀測工作在克拉科夫大學時就有了良好的開端。他曾利用著名的占星家瑪爾卿·布利查（約1433～1493年）贈送給學校的“捕星器”和“三弧儀”觀測過月食，研究過浩翰無邊的星空。

哥白尼在克拉科夫大學學習三年就停了學，而到意大利去學習“教會法”了。這是他舅父務卡施的主意。因為當時盤踞在波蘭以北的十字騎士團經常侵犯邊境，為非作歹，而和他們作斗爭，就必須有人精通“教會法”。哥白尼認為抗擊十字騎士團是義不容辭的責任。他說：“沒有任何義務比得上對祖國的義務那么莊嚴，為了祖國而獻出生命也在所不惜。”他同意了務卡施的建議。為了取得出國的路費和長期留學的生活費用，他再次接受他舅父的安排，決定一輩子擔任教會的職務。

1496年秋天，哥白尼披上僧袍，動身到意大利去了。他在意大利北部的波倫亞大學學習“教會法”，同時努力鉆研天文學。在這里，他結識了當時知名的天文學家多米尼克·瑪利亞，同他一起研究月球理論。他開始用實際觀測來揭露托勒密學說和客觀現象之間的矛盾。他發(fā)現托勒密對月球運行的解釋，正像雷吉蒙騰所指出的那樣，一定會得出一個荒謬的結論：月亮的體積時而膨脹時而收縮，滿月是膨脹的結果，新月是收縮的結果。

1497年3月9日，哥白尼和瑪利亞一起進行了一次著名的觀測。那天晚上，夜色清朗，繁星閃爍，一彎新月浮游太空。他們站在圣約瑟夫教堂的塔樓上，觀測“金牛座”的亮星“畢宿五”，看它怎樣被逐漸移近的娥眉月所掩沒。當“畢宿五”和月亮相接而還有一些縫隙的時候，“畢宿五”很快就隱沒起來了。他們精確地測定了“畢宿五”隱沒的時間，計算出確鑿不移的數據，證明那一些縫隙都是月亮虧食的部分，“畢宿五”是被月亮本身的陰影所掩沒的，月球的體積并沒有縮小，哥白尼把托勒密的地心說打開了一個缺口。

1500年，哥白尼由于經濟困難，到羅馬去擔任數學教師。第二年夏天，哥白尼回國，后因取得教會的資助，秋天又到意大利的帕都亞學醫(yī)。

1503年，哥白尼在法臘羅大學取得教會法博士的學位。

這時，哥白尼還努力研讀古代的典籍，目的是為“太陽中心學說”尋求參考資料。他幾乎讀遍了能夠弄到手的各種文獻。后來他寫道：“我愈是在自己的工作中尋求幫助，就愈是把時間花在那些創(chuàng)立這門學科的人身上。我愿意把我的發(fā)現和他們的發(fā)現結成一個整體?！彼阢@研古代典籍的時候，曾抄下這樣一些大膽的見解：

“天空、太陽、月亮、星星以及天上所有的東西都站著不動，除了地球以外，宇宙間沒有什么東西在動。地球以巨大的速度繞軸旋轉，這就引起一種感覺，仿佛地球靜止不動，而天空卻在轉動?！?/p>

“大部分學者都認為地球靜止不動，費羅窩斯和畢達哥拉斯卻叫它圍繞一堆火旋轉?！?/p>

“在行星的中心站著巨大而威嚴的太陽，它不但是時間的主宰，不但是地球的主宰，而且是群星和天空的主宰?！?/p>

這些古代學者的卓越見解，在當時被認為是“離經叛道”的，對哥白尼來說，卻好比是夜航中的燈塔，照亮了他前進的方向。

1506年，哥白尼結束了在意大利十年留學的生活，動身回國。

哥白尼學說

在意大利期間，哥白尼就熟悉了希臘哲學家阿里斯塔克斯（公元前三世紀）的學說，確信地球和其他行星都圍繞太陽運轉這個日心說是正確的。他大約在40歲時開始在朋友中散發(fā)一份簡短的手稿，初步闡述了他自己有關日心說的看法。哥白尼經過長2年的觀察和計算終于完成了他的偉大著作《天體運行論》。他在《天體運行論》（De revolutionibus orbium coelestium）中觀測計算所得數值的精確度是驚人的。例如，他得到恒星年的時間為365天6小時9分40秒，精確值約多30秒，誤差只有百萬分之一；他得到的月亮到地球的平均距離是地球半徑的60.30倍，和60.27倍相比，誤差只有萬分之五。1533年，60歲的哥白尼在羅馬做了一系列的講演，提出了他的學說的要點，并未遭到教皇的反對。但是他卻害怕教會會反對，甚至在他的書完稿后，還是遲遲不敢發(fā)表。直到在他臨近古稀之年才終于決定將它出版。

1543年5月24日，垂危的哥白尼在病榻上才收到出版商從紐倫堡寄來的《天體運行論》樣書，他只摸了摸書的封面，便與世長辭了!

哥白尼的學說是人類對宇宙認識的革命，它使人們的整個世界觀都發(fā)生了重大變化。但是在估價哥白尼的影響時，還應該注意到，天文學的應用范圍不如物理學、化學和生物學那樣廣泛。從理論上來講，人們即使對哥白尼學說的知識和應用一竅不通，也會造出電視機、汽車和現代化學廠之類的東西，不應用法拉第、麥克斯韋、拉瓦錫和牛頓的學說則是不可想象的。

僅僅考慮哥白尼學說對技術的影響就會完全忽略它的真正意義。哥白尼的書對伽利略和開普勒的工作是一個不可缺少的序幕。他倆又成了牛頓的主要前輩。是這兩者的發(fā)現才使牛頓有能力確定運動定律和萬有引力定律。

從歷史的角度來看，《天體運行論》是當代天文學的起點──當然也是現代科學的起點。

日心說

哥白尼的“日心說”發(fā)表之前，“地心說”在中世紀的歐洲一直居于統(tǒng)治地位。自古以來，人類就對宇宙的結構不斷地進行著思考，早在古希臘時代就有哲學家提出了地球在運動的主張，只是當時缺乏依據，因此沒有得到人們的認可。

在古代歐洲，亞里士多德和托勒密主張“地心說”，認為地球是靜止不動的，其他的星體都圍著地球這一宇宙中心旋轉。這個學說的提出與基督教《圣經》中關于天堂、人間、地獄的說法剛好互相吻合，處于統(tǒng)治地位的教廷便竭力支持地心學說，把“地心說”和上帝創(chuàng)造世界融為一體。因而“地心學”說被教會奉為和《圣經》一樣的經典，長期居于統(tǒng)治地位。 隨著事物的不斷發(fā)展，天文觀測的精確度漸漸提高，人們逐漸發(fā)現了地心學說的破綻。到文藝復興運動時期，人們發(fā)現托勒密所提出的均輪和本輪的數目竟多達八十個左右，這顯然是不合理、不科學的。人們期待著能有一種科學的天體系統(tǒng)取代地心說。在這種歷史背景下，哥白尼的日心說應運而生了。

約在1515年前，哥白尼為闡述自己關于天體運動學說的基本思想撰寫了篇題為《淺說》的論文，他認為天體運動必須滿足以下七點： 不存在一個所有天體軌道或天體的共同的中心；地球只是引力中心和月球軌道的中心，并不是宇宙的中心；所有天體都繞太陽運轉，宇宙的中心在太陽附近；地球到太陽的距離同天穹高度之比是微不足道的；在天空中看到的任何運動，都是地球運動引起的；在空中看到的太陽運動的一切現象，都不是它本身運動產生的，而是地球運動引起的，地球同時進行著幾種運動；人們看到的行星向前和向后運動，是由于地球運動引起的。地球的運動足以解釋人們在空中見到的各種現象了。

此外，哥白尼還描述了太陽、月球、三顆外行星（土星、木星和火星）和兩顆內行星（金星、水星）的視運動。書中，哥白尼批判了托勒密的理論。科學地闡明了天體運行的現象，推翻了長期以來居于統(tǒng)治地位的地心說，并從根本上否定了基督教關于上帝創(chuàng)造一切的謬論，從而實現了天文學中的根本變革。 他正確地論述了地球繞其軸心運轉、月亮繞地球運轉、地球和其他所有行星都繞太陽運轉的事實。他也和前人一樣嚴重低估了太陽系的規(guī)模。他認為星體運行的軌道是一系列的同心圓，這當然是錯誤的。他的學說里的數學運算很復雜也很不準確。他的書立即引起了極大的關注，驅使一些其他天文學家對行星運動作更為準確的觀察，其中最著名的是丹麥偉大的天文學家泰壽·勃萊荷，開普勒就是根據泰壽積累的觀察資料，最終推導出了星體運行的正確規(guī)律。

這是一個前所未聞的開創(chuàng)新紀元的學說，對于千百年來學界奉為定論的托勒密地球中心說無疑是當頭一棒。

哥白尼的日心宇宙體系既然是時代的產物，它就不能不受到時代的限制。反對神學的不徹底性，同時表現在哥白尼的某些觀點上，他的體系是存在缺陷的。哥白尼所指的宇宙是局限在一個小的范圍內的，具體來說，他的宇宙結構就是今天我們所熟知的太陽系，即以太陽為中心的天體系統(tǒng)。宇宙既然有它的中心，就必須有它的邊界，哥白尼雖然否定了托勒密的“九重天”，他卻保留了一層恒星天，盡管他回避了宇宙是否有限這個問題，實際上他是相信恒星天球是宇宙的“外殼”，他仍然相信天體只能按照所謂完美的圓形軌道運動，故哥白尼的宇宙體系，仍然包含著不動的中心天體。作為近代自然科學的奠基人，哥白尼的歷史功績是偉大的。確認地球不是宇宙的中心，而是行星之一，從而掀起了一場天文學上根本性的革命，它是人類探求客觀真理道路上的里程碑。哥白尼的偉大成就，不僅鋪平了通向近代天文學的道路，而且開創(chuàng)了整個自然界科學向前邁進的新時代。從哥白尼時代起，脫離教會束縛的自然科學和哲學開始獲得飛躍的發(fā)展。