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星星离我们有多远
作者 卞异林
演播 米安
精彩继续建造
关于两大宇宙体系地球中心说和日心地动说
托勒梅和哥白尼这两个名字在前面出现过好几次
现在呢
我们还要再加上一段由他们主演的雄伟插曲
那就是两大宇宙体系
地球中心说和日心地动说
听了这段插曲
我们再往下读
便会明白测定恒星的距离在历史上起过多么巨大的作用
在很久很久以前
人们看见日月星辰每天东升西落
很自然的便会认为
他们都在绕着大地旋转
地球则是宇宙的中心
这种看法是很朴素的
丝毫也没有什么邪恶成分
古希腊的大学者亚里士多德使这一种观念变成了一种哲学学说
由于他的权威地位
在相当长的时期内
任何人对此提出异议
都会被认为要么是疯人异语
要么是推理中发生了谬误
其实啊
亚里士多德本人并不盲从权威
他有一句名言
无爱无失无由爱真理
至今仍为人们所乐道
他有许多独创的思想和见解
医生的演讲啊
收集起来约有一百五十卷
堪称当时的百科全书了
他不仅谈论科学
还研究政治
文艺批评和伦理学
他传世的著作约有五十种
形而上学
物理学
工具论
政治学
师学都是其中的名篇
亚里士多德提出了论证大地呈球形的多种方法
最有力的证据是
如果你到北方去
那么就会看见新的星星出现在北方的地平线上
而原先可以看见的一些星星则隐没到南方的地平线下
如果设想大地是平的
那就应该在任何地方都能看到同样的那些星星
亚里士多德赞同毕达哥拉斯的观点
认为天地各受不同的自然规律所支配
天上的一切是永恒不变的
而地上的一切呢
都是可变可朽的
还有
接受古希腊哲学家恩培多克勒的四元素说
主张万物皆由水
土 火
气四种元素组成
这四种元素又由物质的四种基本属性冷
热 干
湿组合而成
例如冷与湿结合成水
热与干组合成火
四种元素各有龟宿
运动就是为了达到龟速
土居中央
水在其上
空气又在水之上
火则在地上一切物质的最高处
因此啊
一个主要由土构成的物体如果悬浮在空中
就会下落
而水下的气泡则会上升
再如雨要下落
火则上升
另一方面
天体却并不寻求任何归宿
只是做永恒
稳定
均匀的圆周运动
例如日月星辰的东升西落
因此
亚里士多德认为必有一种特殊的第五元素
它称之为以太
是一切天体的组成部分
然而
近代科学证明
这种观念终究还是错了
中世纪的基督教会利用亚里士多德学说赋会自己的教义
使之近乎神圣
后人对亚里士多德的过分奉承
久而久之
倒使他成为了谬误的象征
甚至被视为科学的敌人
事实上
亚里士多多德是一位伟大的学者
后人将他神话而造成的恶果不应归罪于他本人
从天文学的角度
建立完整的地心宇宙体系的是古希腊的最后一位伟大天文学家托勒梅
他在自己的主要著作天文学大成里面详尽的阐述了这种理论
这本书的希腊文原本早已经失传了
全靠他的阿拉伯文译本流传下来
并于一一七四年从阿拉伯文转译为拉丁文
在整个中世纪里面
欧洲人将这本书奉为天文学中至高无上的经典
人们正是从托勒梅的著作中
才知道伊巴古和希腊早期其他天文学家的许多工作
然而
在很长的时间内
人们都误以为书中的各种发现都应该归功于托勒美本人
其实他主要还是总结和发展了前人的成果
人们对于托勒梅的个人生活其实一无所知
甚至国籍都很难确定
他有可能是埃及人
而不是希腊人
除了天文学大成
托勒梅还有一部重要的地理学著作
这本书以古罗马军团进军欧亚非三洲的情况为基础而写成
并附有精心标记经纬度的地图
但是在估计地球大小的问题上
托勒梅犯了严重的错误
采纳了波西东尼斯的数据
而没有接受埃莱托瑟尼的观点
天文学大成中确立的地心宇宙体系最主要的内容是
地球静止于宇宙中心
日月星辰均绕地球转动
每个行星以及月亮各在自己圆圆的本轮上均匀转动
本轮就是这种运动的轨道
同时
本轮的圆心又在更大的圆周所谓的军轮上面
绕地球匀速转动
不过
地球倒并不是恰好在军轮的圆心
而是偏开一定的距离
换句话说
这些军轮其实都是一些偏星轮
日月行星除了沿着如上所述的轨道运行之外
还与满天的恒星一起
每天绕地球转一周
造成了它们东升西落的舟日式运动
托勒梅巧妙的选择了诸行星军轮与本轮的半径比率
行星在本轮与军轮上的运行速度
以及本轮平面与军轮平面相交的角度
终于使推算出来的行星动态与观测到的实际情况大致相符
当时的仪器不可能获得更高的观测精度
这使得托勒梅的理论显得相当成功
尽管托勒梅本人是无辜的
然而后来的宗教势力却发现
地心体系对他们的教义颇为有用
于是教廷便利用地心说来维护他的说教
上帝创造了人类
日月星辰乃至天地万物
而创造出天地万物的目的又是为了供人意识
所以人类应该居于宇宙的中心
罗马天主教廷长期全力庇护地心说
对他的任何怀疑均被视为异端邪说
地心说一直统治了一千多年
要冲破这重桎梏
不仅需要强有力的科学证据
而且还需要极大的勇气
随着天文观测仪器的改进和观测水平的提高
在托勒梅之后的漫长岁月里面
人们渐渐发现
按托勒梅的理论推算出来的行星位置
与天文观测得到的实际情况差得越来越远了
于是
托勒梅的追随者不得不在本轮之上再添上更小的小苯轮
以凑合观测的结果
这样圆上加圆
圈上天圈
结果把整个行星运动的图景搞得复杂不堪
却还是不能解决根本问题
因为无论它如何独具匠心
终究只不过是一件经不起实践检验的精雕细琢的工艺品罢了
直到十六世纪
近代天文学的奠基人
波兰天文学家尼古拉
哥白尼在前人和自己的大量天文观测的基础上
系统的提出了宇宙体系的日新地动说
这就是说啊
地球并不是宇宙的中心
它仅仅是一颗普通的行星
在自己的轨道上不停的环绕太阳旋转
每转一圈就是一年
月球是地球的卫星
它在以地球为中心的圆形轨道上
每个月绕地球转动一圈
同时又随着地球一起绕太阳公转
所有的恒星都比月亮
行星和太阳远得多
哥白尼一四七三年二月十九号出生在波兰维斯拉河畔的托伦城
他十岁的时候丧父
由舅父瓦琴罗德抚养
得到良好的教育
他在克拉科夫大学就读到大约一四九五年
学过天文学
数学和地理学
一四九六年秋天
哥白尼进入了意大利的博洛尼亚大学攻读教会法规
后来在帕多瓦大学攻读医学
一五零三年五月
他取得了费拉拉大学的教会法规博士学位
不久
哥白尼从意大利回到波兰
在瓦尔米亚定居
此后除了一些短期的旅行之外
再未离开过那里
哥白尼花费三十多年的心血
完成了阐述日心学说的不朽巨著天体运行论
正如恩格斯指出的那样
哥白尼用它来向自然事物方面的教会权威挑战
从此
自然科学便开始从神学中解放出来
科学的发展从此便大踏步的向前进
因此
我们可以说
天体运行论是自然科学的独立宣言
哥白尼明白
他的书一旦发表
必定会招致多方面的麻烦
主要攻击可能有两类人发起
顽固的哲学家们必定坚持亚里士多德的主张
他们绝不会从地球是宇宙的固定中心这块阵地上后退一步
另一类人是宗教的味道使他们一定会搬出圣经
他明白的指出
大地是静止不动的
据此便可以给哥白尼定下离经叛道的大罪
哥白尼对于是否公开发表天体运行论一书十分的犹豫
最后在朋友们的苦心劝说之下
才下定决心将手稿送出去
为了躲避教会的迫害
他干脆在序言中单刀直入的说
这本书是献给当代教皇保罗三世的
这真不失为一个擒贼先擒王的好办法
一五四二年秋天
哥白尼因为中风而半身不遂
一五四三年
天体运行论在德国纽伦堡出版
据传
同年的五月二十四日
当一本刚印好的天体运行论送到哥白尼的病榻前的时候
他已经到了向人世告别的最后一刻了
天体运行论一共分为六卷
已被译成世界各国的多种文字了
一九九二年
中国首次出版天体运行论的中文全译本
天体运行论的第一卷宇宙盖棺是全书的精华
从多方面论证了太阳是宇宙的中心
地球是环绕太阳运行的行星
并解释了四季循环的原因
后面几卷分别详细讨论了各种天体运动的情况
并提出预报天体未来位置和运动的方法
起初
这本书没有受到罗马教廷的注意
因而流行了七十年左右
他猛烈冲击了反动腐朽的宗教统治
在思想界引起的影响甚至超出了哥白尼本人的预料
这自然会招致教会的仇视和恐惧
意大利杰出的哲学家和思想家乔达诺
布鲁诺坚定的捍卫并发展了哥白尼的思想
他还写了许多抨击基督教和圣经的作品
因而被押送到罗马的宗教来探索
他被幽禁了八年
接连不断的审问和拷打也持续了八年
但是布鲁诺绝不退让一步
最后终于被宗教裁判所判决为异端
被烧死在罗马的鲜花广场上
这个时候
日心说和地心说的斗争已经充满了刀光血影
起初
有些天文学家和数学家认为
哥白尼的理论只是一种巧妙的甚至是偷懒的方法
他推算和预告了天体的运动状况
要比托勒梅体系简洁方便
托勒梅派不时出击
要摧垮日新地动的这种危险的新理论
然而
布鲁诺死后不过八
九年
情况竟然开始大变了
一种新的仪器武装了天文学家的眼睛
用他看到的一切也武装了科学家与唯物主义哲学家的头脑
这种洞察宇宙的眼睛
便是天文望远镜
嗯
最早的天文望远镜是意大利科学家伽利略于一六零九年发明的
他把一块凸透镜和一块凹透镜装进了一根直径为四点二厘米的铅管两端
让凹透镜在靠近眼睛的一端用作目镜
凹透镜则靠近被观测对象的那一端用作物镜
伽利略的望远镜利用透镜对光线的折射来成像
因此称为折射望远镜
半个多世纪以后
英国科学家牛顿又发明了利用反射镜面成像的反射望远镜
一六零九年
伽利略将自制的人类历史上第一批天文望远镜指上了天空
人们的眼界顿时变得大为开阔了
伽利略看见
月亮像地球一样坑坑洼洼
坎坷不平
它的表面布满了环形山
就在地球近旁
便有这么一个与其相仿的世界
这无疑降低了地球在宇宙中的特殊地位
伽利略又看到了太阳上不时出现大小不等的黑斑太阳黑子
他们日复一日的从太阳东边缘移到西边缘
这明白的告诉人们
巨大的太阳竟然在不停的自转着
那么远比太阳小得多的地球也在自转
还有什么可以大惊小怪的呢
但是啊
波勒梅派的理论基石却正好与此相反
他们主张地尽天玄
一六零一年一月
伽利略从他的望远镜里面看到有四颗卫星正围绕着木星转动
这就是太阳系的缩影
他也明白无误的告诉人们
天体确实可以并不绕着地球转动
伽利略又看到金星原来也是像月亮一样有圆缺变化
而且峨眉状的金星比接近满月的金星要大得多
这正好说明金星是环绕太阳
而不是环绕地球旋转的
伽利略将他的望远镜指上银河
看到银河原来是由密密麻麻一大片的恒星聚集在一起形成的
他还看到了更多更暗的星星
由此可见
宇宙绝不像托勒梅时代的人们想象的那么简单
上述所有的这一切
都异常有力的支持了哥白尼的新学说
伽利略本人宣传哥白尼学说的活动使教会深感惶恐
因此
罗马教廷审讯了伽利略
一六一六年的三月五号
罗马教廷将天体运行论列入禁书目录
一六三三年
宗教法庭宣布伽利略为罪人
指定他居住在佛罗伦萨郊屈
不得离开
他在那儿一直受到监视
直到一六四二年去世
嗯
然而革命的新生事物是禁止不了的
日心学说依然在斗争中成长前进
一六一八年
开普勒以日心学说为基础
总结出行星运动的三大定律
再过半个多世纪
牛顿又在开普勒行星运动定律的基础上发现了万有引力定律
正是万有引力
使熟了的苹果从树端落到地面
驶向上抛的石头又回到手中
也正是万有引力
水月球绕着地球打转
又使地球和其他行星环绕着太阳运行不已
每一个新发现都成了日心说的一次新胜利
哥白尼的反对者们且战且退
然而他们还聚守着最后一个牢不可破的顽固堡垒
这便是恒星为什么没有视差位移
它正是我们接下来要谈论的主题
您刚才听到的是由米安演播的天文学普及读物星星离我们有多远
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