正文

解密哥白尼的日心革命(2)

失落的奥义 作者:陶淘


 

有没有可能连这场革命及其“重大影响”本身也是后人幻想出的故事内容?

创办了德国《数学文摘》(Zentralblatt MATH)以及美国数学会当家刊物《数学评论》(Mathematical Reviews)等权威学术杂志的数学大师、古代数学与天文史学家、普林斯顿高等研究院教授奥托·诺伊格鲍尔(Otto Neugebauer)在其最著名的学术作品《古代数学天文学史》(A History of Ancient Mathematical Astronomy)中如此严肃地写道:

“现代历史学家充分利用了事后认知的有利条件,一味地强调日心说体系及其所导致的简明性的革命意义。事实上,哥白尼体系行星位置的计算完全遵循了古代模式,而且所得结果亦是完全相同。哥白尼的太阳中心理论肯定是与实际的计算以及根本的投影式等观念背道而驰。对月球理论而言,应该有第二个本轮并以此代替等分点。我们现在已经知道,这些内容是与伊斯兰天文学的某一学派相似的方法。这种投影结构的美妙想法并不能够使人们更容易地想象行星运行。若不是第谷·布拉赫(Tycho Brahe)和开普勒等天文学家的辛苦努力,哥白尼天文体系,即所谓的日心说理论,只会有助于使托勒密体系以更加复杂但是能够令哲学家群体满意的形式永久地存在下去。”

哈佛大学学者、美国艺术与科学院院士欧文·金格利什(Owen Gingerich)曾潜心研究过哥白尼革命。作为一名职业天体物理学家,金格利什显然比从事相关研究的文科学者更具有发言权。他出版的科学史专著《追寻哥白尼及其他天文学历史的重大发现》(The Great Copernicus Chase and Other Adventures In Astronomical History)以及《天之眼:托勒密、哥白尼再到开普勒》(The Eye of Heaven: Ptolemy, Copernicus, Kepler)赢得过科学界的广泛赞誉。而通过其细致的研究,金格利什获得了与诺伊格鲍尔相同的结论。在历次学术会议上他都会谈及对日心革命的历史谬解:

插图3-6

“人们认为,在哥白尼所生活的黑暗年代,解释天体运动的托勒密学说就几何学而言,已经发展到了极为繁琐和复杂的程度,复杂到使得整个托勒密体系都到达了崩溃的边缘。而哥白尼之所以会大胆地提出日心说,或许是由于他觉得前人的理论模型过于繁琐复杂,因此需要采用一种新的模型取而代之。然而选取新模型时,我认为,他的信念出了问题。他坚信天体的运行轨道一定是正圆形,因而他在其体系上添加了许多复杂的东西,如圆,以满足行星预报的需要。这就使得他的体系比之托勒密体系既不简单亦不算准确,从而便招致了对该模型的抨击:既然这套新的模型并不比旧日的更加精准,为何要放弃已被人们信守了千年的旧模型呢?那种认为托勒密体系在十六世纪已近崩溃的说法根本就不成立!”

“哥白尼学说提出了太阳是宇宙中心,而非像传统观念所认为的那样地球是宇宙中心;他用数学方法证明了这一点。但是哥白尼仍然持有天体做匀速圆周运动的理念,这使得其理论先天地排斥椭圆形轨道,使用了以太阳为中心的匀速圆周运动用以描述行星的运行。因而其理论与旧式体系一样,都谈不上所谓的精确。至于传说中的明显改善了对行星预测的精准度则更像是无稽之谈。”

“据说是伽利略通过望远镜观测证明了地球运动,从而使哥白尼的日心说体系得以建立起来。然而,前者对于天体的观测,特别是对于金星的观测,发现的并不是地球的运动,而是金星有如月亮一般的相位变化。对观测到的这一相位变化所进行的几何学分析表明:该种变化只能用金星环绕太阳运转,而不是环绕着地球运转,才能得到最为合理的解释。但是,这并不等于说是伽利略证实了地球运动理论或日心说,因为当时还存在第谷提出的第三类模型。第谷的模型认为地球是静止的,五大行星围绕着太阳运动,太阳则围绕地球运转。因此,伽利略对金星相位变化的观测及论证,只证明了金星围绕太阳运转的事实,无法证明日心说的正确性——第谷模型同样可以说明该现象。认为是伽利略证实了哥白尼学说的习惯性观点并不对。”

“人们认为开普勒借助于第谷对火星运动的逐日记录数据,采用三角函数拟合法确定了火星的轨道,拟合出火星运行的曲线,进而发现了行星轨道的椭圆特征。然而这种说法是一个伪陈述。因为第谷并未针对火星的运动做出连续性观测,因此也就不可能存在这样的历史性数据。此外,开普勒喜欢用物理原理来解释观测现象,而不是用几何学方法。他是通过将第谷的数据与他自己提出的行星运动第一定律,也就是所谓面积定律相比较,进而发现只有承认行星运动轨道是椭圆的,前人观测数据才能得到合理解释,因此提出了行星运动遵循椭圆轨道这一特征。开普勒这项工作的重要性在于:只有对行星运动轨道的正圆模型加以适当修正,才能使其更好地说明观测的现象。”

创造历史的人总会被后人赋予太多不真实的光环,尤其是“击溃宗教独裁的科学巨匠”。然而还原历史真相是每一名知识分子的责任,即使这些行动将“指向科学伪造历史的肮脏”。有关于日心说革命的“造假”,其实远远不止对哥白尼一个人的“重新包装”。


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