中外科学家发明家丛书:哥白尼-第6章

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定律之后对基督教神学的又一次沉重打击。　

　　　　　　《对话》一书由萨尔维阿蒂、沙格列陀和辛普利邱三人在四天内的对话　

组成：　

　　　　　第一天，通过三人的对话，批判基督教神学的天体观，特别是批判基督　

教神学历来认为天体与地球根本不同的谬论；同时论证地球是与其他行星一　

样的一颗运动中的行星。　

　　　　　第二天，通过三人的对话，批判托勒密的地心学说中的地球静止不动的　

谬论，论证地球的周日运动，即地球自身的绕轴自转运动。　

　　　　　第三天，通过三人的对话，批判托勒密体系的地球中心论；同时论证太　

阳系的中心是太阳，而不是地球；并进而论证地球与其他行星一样的绕日公　

转运动，即地球的周年运动。　

　　　　　第四天，通过三人的对话，讨论潮汐问题。　

　　　　　伽利略的　《对话》也有其严重的理论局限。这种理论局限集中地表现为　

　《对话》缺乏像开普勒体系那样严密的数理基础。由于伽利略本人是比开普　

勒更道地的毕达哥拉斯主义者，他不仅信守宇宙中存在着数的和谐这些基本　

合理的思想原则，而且笃信天体运动是匀速圆周运动这样狭隘的思想信条。　

所以，在数理基础方面，伽利略仍然与哥白尼一样，坚持认为天体运动是匀　

速圆周运动，而对开普勒早已提出的行星运动是椭圆轨道上的变速运动的理　

论置之不理。　

　　　　　1632年《对话》出版之后，立刻遭到耶稣会教士的攻击，控诉他向检查　

人隐瞒了他从前受到的不再宣传哥白尼学说的警告，而以欺骗教皇的方式取　

得他的书的刊印权。1633年6月22日，伽利略以缺席被判终身监禁。由于　

伽利略对力学的改造，在望远镜里的发现和对教士们所作的斗争，当其倒下　

的时候，他已经将哥白尼的学说推进到最后的胜利，这是他没有想到的；因　

为1642年当伽利略在囚牢里死去之时，在英国诞生了牛顿。　

　　　　　当开普勒想用力学的原理去说明行星为什么在轨道上运行的时候，他认　

为必定有一种力量在推动它。伽利略发现了力学基本原理以后，他感觉这种　

力量是太阳拖着行星的。牛顿根据这个线索终于引导他获得行星运动的正确　

解释，为人承认以至今日。牛顿的行星运动理论是以哥白尼的理论为基础的。　

牛顿的理论不只应用于行星的运动，而且推广到一切天体。因牛顿的理论范　

围广大，而且无往而不胜，所以很快就被人接受，哥白尼的理论亦因而得到　

人们的承认。　

　　　　　牛顿潜心研究了开普勒的行星运动定律，他是了解这些定律的深切意义　

的第一个人，他从这些定律得到他所需要的资料。他寻找着引力随距离变化　


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的规律。他计算出地球施于月亮的引力就是使月亮在其轨道上运行的力量，　

而且不需要有其他的力量。牛顿更进一步证明太阳也施同性质的力量于行星　

上，使它们在各自的轨道上运行。开普勒凭经验寻得行星的轨道是椭圆。牛　

顿根据他的引力定律，用数学推出这个结果。　

　　　　　牛顿在行星运动的问题上工作了20年，最后写成了一本千古不朽的巨　

著：《自然哲学的数学原理》。这本书奠定了近代力学的基础。它表明哥白　

尼的行星系统是一个伟大的机构，可以从牛顿首先理会到的力学定律得到解　

释。在这种天体的机构下，彗星的神秘的飘荡运动也被证明为受着同样的定　

律的支配。　

　　　　　经过多年的研究之后，牛顿终于将使苹果落地的力量，维持月亮在轨道　

上运行的力量和一切天体互相吸引的力量都统一为一种力量，而且还证明这　

些力量产生于物质所共有的一种性质，因而才使宇宙里每一个质点和另外的　

质点互相吸引。这引力的强度和所讨论的两个质点的质量及其间的距离有一　

个确定的关系。这关系叫做万有引力定律，牛顿根据它说明了有关天体的许　

多现象。牛顿以后的天文学家沿着他所开辟的道路，解释了很多他没有察出　

的现象，并形成一种由数学去研究天体运动的天体力学。　

　　　　　哥白尼的学说便这样得到全面的胜利，经过的过程并不是由于巧妙的推　

理，或者证明地球运动的新发现，而只是被包括在牛顿关于物质世界的理论　

之内。牛顿的成功摧毁了日心说的一切障碍。　

　　　　　亚里士多德认为土、水、火、风是地上的四种物质，都循直线的方向而　

运动，天上的物质只有“以太”，循圆周的方向而旋转。牛顿的自然体系根　

本打消了天上地下的区别，一切物质同为一种力学所支配。19世纪里由天体　

物理的研究，说明构成一切天体的物质和地上的物质并无本质之不同。所以　

从哥白尼开始的思想革命，经过了几百年，终于表明物质宇宙是一个统一的　

整体，没有任何一部分具有特殊的地位与性质。宇宙到处运行着相同的规律，　

一切事件都在因果关系里不断地演变。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　六、哥白尼学说在我国　



　　　　　我国古人对于天地的看法有一个叫做盖天说的，主张“天圆如张盖，地　

方如棋局”。现今处在平原地区的人很容易把地看作是一个圆盘，上面覆盖　

着一个蓝色的大碗。可是距今2000多年以前，已经有人设想地应该是球形　

的，以配合完全围绕着地的天球。例如我国古代对于天地的另一种理解，名　

叫浑天说的，便主张“天之形状似鸟卵，天包地外，犹卵之裹黄。”　

　　　　　我国古人最早认为地球悬挂于浑天的空中，静而不动，日月星辰则在地　

球外面昼夜不停地旋转。但从西汉以至南宋，即从公元前2世纪以至公元后　

13世纪，对于地动的思想显然有过片面的看法。据《春秋纬书》“元命苞”　

说：“天左旋，地右动”，又“运斗枢”说：“地动则见于天象”。这就是　

说我国古人从星辰左旋，而悟到天球左旋，更由天的左旋而想到地的右转。　

又据《尚书纬书》“考灵曜”记载，可以知道当时已经直觉到地球还有围绕　

一个中心的运行。据那章书上说：“地有四游，冬至地上壮而西三万里，夏　

至地下南而东三万里，……地常动不止，譬如人在舟中坐，舟行而人不觉。”　

可惜我国古人没有从这些由直觉悟到的思想出发，像哥白尼那样，根据实际　

观测去建立太阳系的理论，因而我国的天文学没有像西欧那样发展下去。　

　　　　　明朝末期（17）世纪中叶）耶稣会传教士利马窦等人来华传教，他们只　

宣传托勒密和帝谷的学说，因为当时旧教徒还把哥白尼的学说当作邪说。徐　

光启等人编的《崇祯历书》，虽然屡次提到哥白尼，但只应用了他的计算方　

法，并没有介绍日心说，而且主张“地体不动”。乾隆七年（1742年）清政　

府编《历象考成》后篇，虽然已经用了开普勒的椭圆定律，但是椭圆焦点上　

摆的不是太阳，仍是地球。乾隆二三十年间蒋友仁翻译《地球图说》，才对　

哥白尼学说作了较详细的介绍，但只看作是一种学说，而且他自己也没有应　

用。即使这样一个介绍也引起一些封建学者的反对。阮元在《畴人传》里“蒋　

友仁传”之后批评说：“上下易位，动静倒置，离经叛道，不可为训。”真　

正举起哥白尼的旗帜的还是李善兰，他在《谈天》中，对阮元进行了批判。　

他说：“议者未尝精心考察，而拘牵经义，妄生议论，甚无谓也。古今谈天　

者莫善于子舆氏苟求其故之一语，西土盖善求其故者也。……哥白尼求其故，　

则知地球与五星皆绕日。……刻白尔　（即开普勒）求其故，则知五星与日之　

道，其行法面积与时恒有比例。然俱仅知其当然，而不知其所以然，奈端（即　

牛顿）求其故，则以为皆重学之理也。……余与伟烈君所译《谈天》一书，　

皆主地动及椭圆立说，此二者之故不明，则此书不能读。”自此以后哥白尼　

的学说才逐渐为我国人所认识。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　七、哥白尼学说的评价与影响　



　　　　　哥白尼的理论像一个有生命的物体那样，在继续不断地生长和发展。哥　

白尼的初期信徒，虽然在建立太阳中心的宇宙观上作出了贡献，可是每一个　

人都将哥白尼原来的图案作了一些修改，他们给近代天文学保留下来的太阳　

系的面貌，和哥白尼的原始形式只有稀微的相似而已。哥白尼和他同时代的　

人认为宇宙是一个包括万物的球。争论之点只是太阳抑或地球位置在这个球　

的中心。哥白尼将太阳放在这个特殊位置，而使行星围绕它运行，轨道还是　

偏心圆和本轮的综合结构。但是哥白尼死后30年，人们开始提出空间向各方　

无限伸展，而且并没有所谓中心的问题。再过一代，偏心圆和本轮的思想被　

打消掉，而只保留了天体的正圆运动。大约在哥白尼死后一个世纪，一整套　

新的运动定律被人提出，同时可以应用于地上和天上的物体。天与地的区别　

很快也被消除了。起初人们把太阳及其行星系当做是唯一无二的结构。但是　

在17世纪里人们开始觉察恒星都是太阳，也许它们都各有自己的行星系，在　

空间里自由运行，因而我们的太阳也成了一颗运动的星。　

　　　　　这一切进展都在打消早期天文学家采取一个天体作为固定的标记。到了　

18世纪，地球或太阳孰静孰动的老问题便不能用以前那样简单的概念去解说　

了。因此19世纪里，许多人想用巧妙的光学试验去证明地球在运动，并测其　

对空间本身运动的速度。这问题可以比喻为一位坐在车厢里的乘客想知道他　

所乘的火车是不是在运动和运动的速度。地球上的科学家所处的位置很像车　

厢里的乘客。他想测量地球对于空间本身的运行速度，但总归于失败。这种　

失败是必然的，因为这位科学家想寻找本来不存在的东西。空间并没有固定　

的标记，只有游荡的天体像邻近铁轨上运行的火车那样。所以我们不能测量　

地球在空间运行的方向与速度。这不是因为我们的智慧不够，而是因为这个　

问题没有意义，我们只能说地球和一切天体都像火车那样在作相对运动。如　

果把一个天体作为固定，这仅仅是为便利研究特殊问题而作的一种选择。这　

样看来，哥白尼以太阳为固定中心，以研究行星的运动，也是一种选择。在　

这个观点下，我们可以进一步对哥白尼的理论加以评价。　

　　　　　首先我们应该提出衡量科学理论所应采取的标准。我们认为至少有两个　

标准：第一，一个好的理论应当能够将许多孤立和貌似没有意义的事件，综　

合在一个可以理解的系统里，使我们看出这些事件之间的关系。其次，一个　

好的理论应当能够提出一系列的探索问题，从而推动许多有成果的研究；在　

这些研究