第二章學生天文發現的啟迪1
1.“日心說”的發現
1543年5月的一天，一位白發蒼蒼的老人奄奄一息地躺在病榻上。他的學生把剛剛出版的凝結著他畢生心血的《天體運行論》送到他的手中，但他已經沒有力氣翻開這本書，隻是用手摸了摸，不久，就與世長辭了。
他沒有想到，在他死後，他的這本書在世界上掀起了軒然大波。有人咒罵它是異端邪說，不惜使用暴力禁止它的傳播；有人讚美它是科學真理，為了捍衛它獻出自己的生命。
這本書的作者，就是偉大的天文學家哥白尼，在《天體運行論》這部不朽的著作中，哥白尼向世界莊嚴宣布：地球是繞著太陽旋轉的!
哥白尼的“日心說”是向封建教會發出的檄文，它第一次把科學從神學的桎梏中解放出來，拉開了近代科學史的帷幕，掀起了人類認識論上的一場偉大革命。
地心說
在哥白尼的那個時代，“地心說”已統治世界一千多年了。那時候，在各個大學中，天文學教授的都是托勒密的“地心說”。
“地心說”並不是托勒密的發明。自古以來，人們看到太陽、月亮、星星從東方升起，向西方落下，就開始思索一個問題，到底是天旋還是地轉。
公元前三百多年以前，古希臘的哲學家亞裏士多德提出，地球是不動的，日月星辰都繞著地球旋轉。這種看法與人們的感覺相符，因此被世人所接受。
另一位古希臘哲學家阿利斯塔克提出地球是繞著太陽轉的。可惜他的理論沒有引起人們的重視。
托勒密是公元2世紀的古希臘天文學家，同時也是一位數學家、地理學家。他集前人之大成，寫成了《天文大全》一書，把“地心說”發展為一個完整的體係。
托勒密主張，宇宙是一個有限的球體，地球處於宇宙的中心，巋然不動。月亮、太陽還有其他行星一方麵繞著自己的小本輪作勻速圓周運動，另一方麵又沿著均輪繞地球作勻速圓周運動。它們距地球的位置依次是月球、水星、金星、太陽、火星、木星、土星，行星之外是恒星天。托勒密建立了一套嚴密的數學計算方法，可以比較精確地算出行星的位置，預報日食、月食。
托勒密的“地心說”本來是作為一種科學理論提出來的，後來卻被教會利用了。
中世紀(公元5世紀到15世紀)，歐洲處於最黑暗的封建時代。代表封建主的基督教會統治著歐洲，他們不僅橫征暴斂，而且不準人們自由的思想，聖經上怎麼說的，人們就得怎麼想，誰要是敢於懷疑和反對，就會被宗教法庭處以殘酷的刑罰。
教會本來也反對托勒密的地心說，可是後來他們卻發現地球處於宇宙中心不動的觀點，可以為上帝創世說服務。
聖經中說，上帝創造了宇宙萬物，同時又按著自己的形象創造了人，讓人來管理地上的萬物。因此，上帝自然對人格外恩寵，把人安排在宇宙的中心——地球上。日月星辰的位置也是上帝安排的。地球外邊包著九重天，最低的一重天是月亮天，然後是水星天，金星天，太陽在第四層上，接著是火星天、木星天、土星天，第八層天是恒星天，全部恒星像寶石一樣鑲在這層天界上。在恒星天之上還有最高的一重天——原動天，上帝就居住在這裏，統治著整個宇宙。
於是，地心說成了維護教會統治的重要理論支柱，被教會奉為金科玉律，不準人們超越雷池一步，變成了阻礙科學進步的“緊箍咒”。
科學反對神學
15世紀，隨著生產技術的發展，資產階級誕生了。那些新興的商人們迫切希望開辟新的海上航線，到海外通商貿易，尋找財富。特別是13世紀有個叫馬可·波羅的意大利人，他曾從陸路到過中國、印度，在他的遊記中，把中國、印度等東方古國描繪成遍地是黃金的寶地，這對那些商人們來說，更是一個巨大的誘惑。
在“黃金夢”的驅動下，一些商人、航海家開始了大規模的航海冒險。葡萄牙人達·伽馬繞過非洲好望角，開辟了到達印度的新航線，哥倫布穿過大西洋，發現美洲新大陸，麥哲倫率船隊進行環球航行……
航海活動帶來了地理大發現，促進了世界貿易，同時也直接推動了天文學的發展。在茫茫的大海中航行，隻有參照天空中星星的位置，才能確定船隻所在的經緯度。這樣，就需要編製精確的航海用的行星運行表。人們發現用托勒密的地心說為指導而編製的天體運行表，誤差太大，已滿足不了要求了。
資產階級在用火與劍為自己在經濟上、政治上開路的同時，也用筆與舌在思想文化領域與封建勢力展開了殊死搏鬥。最有名的就是歐洲的文藝複興運動，它的矛頭指向封建勢力的精神支柱——宗教與神學，科學與文化廣為傳播。
在這種情況下，僧侶們已無法用聖經來完全控製人們的思想了。作為基督教基本教義的亞裏士多德——托勒密體係也開始受到人們的懷疑。羅馬教會樞機主教庫薩的尼古拉就認為地球是個行星，不是宇宙的中心。達·芬奇也有太陽不動的想法。意大利天文學家、數學家諾瓦拉指出，托勒密的體係太複雜，不符合數學的和諧。
山雨欲來風滿樓，一場天文學的巨大變革已經醞釀成熟，科學反對神學的革命暴風雨就要來臨了。
哥白尼創立日心說
尼古拉·哥白尼於1473年誕生在波蘭托倫城的一個富商家裏。他10歲的時候父親就去世了，是由在教堂中擔任牧師的舅父把他撫養成人的。
哥白尼的少年時代是在教會學校中度過的。18歲時，舅父送他到克拉科夫的亞哥龍大學學醫，這所大學是歐洲有名的學術中心，很注重數學和自然科學。哥白尼在那兒對天文學開始發生了濃厚的興趣，學會了用天文儀器來觀測天體。
23歲時，哥白尼來到文藝複興的中心意大利，先後在波倫亞大學、帕多瓦大學、法拉臘大學學習數學、天文學、醫學、哲學。
哥白尼最早也是信奉托勒密的地心說的，但是在實際觀測中，他對此越來越感到懷疑了。為什麼行星有些日子亮些，似乎離地球近一些，有些日子又暗些，似乎離地球遠一些?它們為什麼有的日子跑得快一些，有的日子跑得慢一些，和繞著地球轉的月亮的情況完全不同呢?
用托勒密的學說計算星座的位置，需要列出那麼繁雜的算式。一次，哥白尼的一位朋友計算時竟引入了79個本輪、均輪，結果仍然是破綻百出。哥白尼斷定：“托勒密的體係不是忽略了必不可少的細節，就是塞進了毫不相幹的東西!”
在意大利，哥白尼深受文藝複興運動的影響。文藝複興是由複興古希臘的文化開始的，因為古希臘以工商業為主的城邦經濟及奴隸主民主政治與新興資產階級要求相一致，因此，他們掀起了一股研究古代學術的熱潮，文藝複興運動也由此而得名。哥白尼孜孜不倦地閱讀了他所能得到的古希臘、古羅馬著作，他發現古希臘哲學家中已經有人描述過地球繞太陽運動，這使他受到了極大的啟發。
那麼，怎麼樣解釋人們感覺不到“地動”而是天在運動呢?哥白尼引用了一位詩人的名言：“我們離港向前航行，陸地和城市後退了”。當船向前行駛時，坐在船上的人不感到船動，而是看到兩旁的景物後退。與這個道理相同，位於地球上的人，感覺不到地球在運動，而是看到日月星辰東升西落。
日心說的思想在哥白尼頭腦中形成了：如果把太陽看成是宇宙的中心，地球和其他行星都圍繞著太陽旋轉，那麼就可以構成一個美麗和諧的天文體係了。
光有新思想是不夠的，如果沒有大量的觀測和計算來證明日心說體係，那麼這一學說與古希臘學者所提出的地球繞太陽轉一樣，隻能算作是一種哲學推測。
1503年，哥白尼回到了波蘭，在波蘭的海邊的佛勞恩堡擔任牧師職務。在他供職的教堂牆垣的西北角有一座小閣樓，哥白尼就在這裏建起了一個簡易的天文觀測台。他親自動手製做了各種天文儀器，每天不斷地觀察，不斷地計算。在他的《天體運行論》一書中，記載有日食、月食、火星衝日、木星衝日、黃赤交角、春分點的移動等27項觀察實例，其中25項是他自己的觀測結果。