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1、伽 利 略 事 件(兼 聊 世 界 天 文 史)炸馍片 发表于 2008-06-18 09:49:08 转贴：色影无忌网友 iamanewbee 原创 原文链接：http:/ 1992 年 11 月 1 日，纽约时报(New York Times)报道：“天主教皇约翰*保罗二世(Pope John Paul II)在罗马天主教堂发表讲话，承认 359 年前教会谴责伽利略日心说是错误的，地球确实是围绕太阳旋转的。”任何一个有小学文化水平的中国人都读过伽利略力斗罗马天主教会的故事：“科学和神学不可调和的斗争爆发了。1633 年在审讯和刑法的折磨下，伽利略被迫在法庭上当众表示忏悔，同意放弃哥白尼学说
2、，并且在判决书上签了字。但是他毕生捍卫的真理却与世长存。”所以，作为一个有稍高于小学文化水平的我，就有这样的疑问：为什么保罗二世吃饱了没事要翻 370 多年前的老帐？天主教的两千多年历史中，有三大污点，分别是十字军东征、西班牙宗教法庭迫害异教徒、以及审判伽利略。这些不光彩的事，天主教的态度是 Dont Ask,Dont Tell，你不提咱也不说，最好大家都忘记这几段不愉快。如果有人蓄意找天主教的麻烦，最简单的办法就是拿出这三件事中的任何一件在阳光下面抖一抖，一般来说天主教徒立刻会沉默无言。至于天主教徒们，是万万不会主动提起这三件事情的。保罗二世是谁啊？梵帝冈的现任教皇是本尼迪克特十六世(Pop
3、e Benedict XVI)，保罗二世是他的前任。他是波兰人，1978 年登基教皇的时候，年仅 58 岁，是 1846 年皮乌士四世(Pius IX)以来最年轻的教皇。保罗二世果然是年轻有为，在位期间访问过 100 多个国家，精通 10 门语言，直到 2005 年逝世。在位 27 年，时间之长，仅次于皮乌士四世，排名第二。当保罗二世去世后，红衣大主教们在梵帝冈关门投票选新教皇。天主教的 11 亿教众也非常好奇，想看看谁能够接替这个一代明主的地位。结果选出了年龄高达 78 岁的现任教皇本尼迪克特十六世。这等于是红衣大主教们向世界宣布，当世的 50、60 岁的主教里面没有任何出类拔萃的人物可以继
4、位，只有先选一个垂死的老头做过渡，在他活着的这几年继续慢慢寻找。保罗二世之受推崇，可见一斑。作为天主教的一代英主，保罗二世当然不会吃饱了没事找事，更不会蓄意向自己的天主教发难。保罗二世的讲话，其实是对一个长达 13 年的调查做的总结，因为早在 1979 年他就责成教会的科学参议员(Pontifical Academy of Sciences)开始对迫害伽利略这件事做调查研究。调查的目的，并非是决定日心说的正确与否，而是搞清整个事情的来龙去脉，搞清究竟是什么原因导致天主教被扯入天文学争论，最终弄出一个跨世纪的大污点。换言之，教皇发火了，后果很严重，需要找出那些办砸事的人骂娘，哪怕是死了几百年的也
5、要拉出来骂！一个调查长达 13 年，如果不是那些调查员们人浮于事、效率低下，只能说明被调查的事相当复杂。伽利略事件远非小学课本写的那么简单。(1)小学课本里，大凡提到伽利略，必定会提到他的对立面，“万恶的”亚里斯多德(“2.8”同学在26 贴指出，“国内的课本从来没有说过亚里斯多德是“万恶的”)；提到日心说，必定会提到它的对立面，“万恶的”地心说。就像每个童话故事，坏蛋越坏，才显得主人公越好。所以，地心说给小学生们的印象，就是“腐朽没落”四个字，和清政府、蒋家王朝是一个级别的。天文学被地心说统治了 1800 年，简直是老天瞎眼，人类不幸。当然，实际的情况恰恰相反，地心说不但不是腐朽没落，而且是
6、一个非常先进的天文学说。怎么先进？这样说吧，就在 300 多年前地心说被日心说取代的时候，它都遥遥领先亚、非、美洲的任何国家和文化。不信？好吧，让我们用中国天文学做个简单的比较。常常读到中国古人晚上看天空，比如三国里的“亮夜观天象，曹贼未合身亡。”等等。孔明“夜观天象”是在看什么？天上所有的恒星位置都是固定的，如果是万里晴空，那么孔明每天晚上看的夜空就是一模一样的，没啥可观的。所以，值得“观”的，肯定是在夜空中有变化的，换言之，在没有望远镜的年代，孔明看的只会是七样游走天空的东东：日、月、金星、木星、水星、火星、土星。有诸葛亮这样水平的人很快就能够看出，天空中这七样东东无论如何行走，都是沿着同
7、一条道路在星空绕圈圈。这就是所谓的“黄道”，以区别于垂直于天空旋转轴的那条“红道”(就是天赤道啦)。因为中国古人没有全球地理的概念，所以赤道完全是条在天空的线道。它的存在只是为了表明黄道和赤道有个明显夹角，所以没有任何重要性：你只听说过“黄道吉日”，没有听说过“红道吉日”吧？现代天文学解释了为什么日、月、金、木、水、火、土“看上去”都沿着黄道运行的原因：地球和月、金、木、水、火、土基本上在一个平面上围绕太阳公转。现代天文学也解释了黄道和赤道为什么“看上去”有个 23 度半的夹角：地球的自转轴不是平行于公转轴，而是有个 23度半的夹角。当然，中国古人并不知道这些道理，他们只是观察到表面(appa
8、rent)现象。中国古人对黄道的研究是很充分的。比如，你一定听说过二十八宿。什么是二十八宿？月亮沿着黄道走，大约 27 天多一点绕完一周，所以中国人把沿着黄道的恒星分成 28 组。月亮每晚(每宿)走过一组，所以称为二十八宿。又比如，春分秋分，其实就是太阳沿着黄道走到黄道红道的两个交叉点的日子。当太阳走到交叉点时，那天的白天和黑夜都正好是 12 个小时，等同长度。所以标志着冬去春来(即白天将越来越长)，或者夏去秋来(即白天将越来越短)。其他的节气也无非是太阳沿着黄道走到其他位置的日子。这也解释了为什么二十四节气能够非常准确地嵌入西元阳历，却在中国阴历里头乱七八糟，需要天官通过“夜观天象”年年更新
9、。所以，如果有人要求你造一个能够指示日月年的万年历机器，你会怎么做？最简单的方法是造 3 个轮子：最外圈的一个轮子模拟周天的星空背景；里面的两个轮子，一个模拟月亮相对于星空背景的移动，也就是每天走 1/27.x 个圆周；另一个模拟太阳相对于星空背景的移动，也就是每天走 1/365.25 个圆周；这样，“月轮”走一圈就是一个阴历月，“日轮”走一圈就是一个公历年。不难吧？如果你的技术足够高，让星空轮向真实的天空一样缓缓转动，让日轮、月轮建造得和日月轨道一样的倾斜于赤道，那么你的机器就很象浑天仪了。但是，和希腊人相比，中国的天文水平就非常末流了。无论是天文理论、还是测量精度，中国人都落后希腊人数千年
10、。先说天文理论。中国的天文理论是什么？主要是三个，浑天说，盖天说，以及宣夜说。盖天说就是“天圆地方”说。就是天空如同一个碗倒扣在方形的地面，很直观，但问题也来了：天地交界的地方是怎么回事？圆形的天空扣在方形的地面，那么那些扣在外面的地是怎么回事？所以，后来在周比算经中改成天地平行，其间相距八万里，解决了天地交界这个棘手的问题。但是这个“八万里”的距离比较搞笑，地球赤道的周长都有 8 万里，天离地也太近了一些。宣夜说认为天是无限而空虚的，星辰就悬浮在空虚之中，日月星辰自由自在地运行，没有运行规律。这个学说就太激进了，说天上星辰在无限的虚无之中胡乱行走飞腾，几乎就是“不可知论”。这两个理论，与浑天
11、说相比都有很大差距，当然更加不能拿出来和希腊人的相提并论。中国的天文理论中最成熟的，要算是浑天说了。东汉张衡，公元 78-139 年的人，就是制造浑天仪的那位大哥，写过一篇浑天仪注，非常好地总结了浑天说：“天如鸡子，地如鸡中黄，孤居于天内，天大而地小。天表里有水，天地各乘气而立，载水而行。周天三百六十五度四分度之一，又中分之，则半覆地上，半绕地下。”其中比较先进的思想有三条：1。地球说：大地如蛋黄据于世界中央。相对于盖天说的“天圆地方”，这是非常先进的。2。地心说：天空如蛋壳围绕地球旋转。这也是非常先进的，而且对旋转机理也有解释(虽然是错的)：蛋清分为上下两部分，上半部分是气，下半部分是水，地
12、球是浮在水(即大海)上，所以天空(蛋壳)可以自由绕地球(蛋黄)旋转，符合“日月升落”的日常常识，也符合“走到大地尽头肯定是大海”的日常常识。3。公历年：张衡说一年有 365.25 天。(葱农同学在 33 贴补充，“秦始皇统一中国后颁行的 颛顼历定义的回归年已经是 365.25，和儒略历都属于四分历，颛顼历源于何时还未知，但肯定早于儒略历。中国的干支记日已经连续了 2700 多年；据说根据对甲骨卜辞研究，3000 年前的干支记日也是靠谱的，这些是西历不可比的”)张衡造水运浑象，即漏水转浑天仪，是在公元 117 年。他能够写出如此定性且定量的浑天说论文，说明在公元后 117 年浑天说已经相当成熟。
13、但是很可惜，比张衡早 462 年(差不多20 几代人吧)，希腊人亚里斯多德已经系统性地提出了地心说。(2)什么是亚里斯多德的地心说？地心说是否仅仅是日月和五大行星的轨道是离地球距离不等的同心圆共同绕地球旋转？错！这是亚里斯多德之前的希腊人的天文观，在亚里斯多德之前就存在几百年了。如果亚里斯多德只是归纳前人的观点，他就不是统治科学文化界 1800 年的一代宗师了。知道物理学的“大统一理论”吗？现在的人们发现微观粒子之间仅存在四种相互作用力，它们是万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释。进一步研究四种作用力之间联系与统一，寻找能统一说明四种相互作用力
14、的理论称为大统一理论。这是物理的终极目标，标志着物理学最终达到了解释一切的境界。亚里斯多德想做的，正是同样的一件事情。他企图建立起一套理论，能够解释所有事物，包括天上的日月星辰，包括天下的世间万物。根据维基百科的罗列，亚里斯多德涉猎的学问，分别是解剖学、天文学、经济学、胚胎学、地理学、地质学、气象学、物理学、生物学、美学、伦理学、政府、形而上学、政治学、心理学、修辞学、神学、教育、文学、诗歌等等。所以，亚里斯多德这个人，归纳起来就是两个字-全才。(至于他是柏拉图的学生，亚历山大大帝的老师，等等，这些名人关系就不重复了。有兴趣的可以自己狗狗。)简单地说，亚里斯多德认为，天下万物，每个都有其“最终
15、目的”，telos。每个的存在过程就是它企图达到“最终目的”的过程。比如空气的最终目的是升到最高处，所以空气总是想方设法往高处升，于是就解释了在水里的气泡为什么总是往上走而不往下走。同样的，瓦罐的最终目的是裂开，水的最终目的是往最低处走，农民的最终目的是种粮食，政治家的最终目的是领导全国人民。等等。最最重要的是，地球上的万物都是由水、气、火、土这四种元素组成。而这四种元素的当前存在形式并没有达到它们的最终目的，所以地球上的万物也没有达到它们的最终目的，所以地球上的万物都在变化、在挣扎，都在企图达到“最终目的”。换言之，都是不完美的。亚里斯多德的理论之强大，在于它很好地解释了几乎所有的日常现象，
16、所以很为广大平民百姓所喜闻乐见。但是亚里斯多德这样的千年一见的顶尖高手，怎么可能止步于“日常现象”？最起码，他要把看得见的天空也划入自己理论的管辖地！与地上的世界形成鲜明对比，天上的星空，加上日、月、金、木、水、火、土，显得非常完美。它们的轨道成正圆形，每天环绕地球，速度永远不变。这就表明，它们都已经达到了它们的“最终目的”，所以没必要继续变化。亚里斯多德说，这些完美物体，肯定不能是由不完美的水、气、火、土四大元素组成。于是亚里斯多德发明了第五元素(你是否联想到美国科幻片第五元素？)-以太(Aether)。以太是一个已经达到“最终目的”的元素，是一个没有必要继续变化的元素，所有已经达到 tal
17、os 的、完美的物体，必定是纯以太组成。因为天上所有物体都是完美的，所以天上所有物体都是纯以太组成。(Cu2+同学在 30 贴认为，“亚里士多德时代流行的哲学观点应该是六元素论，其中第五元素是“爱”，第六元素是“恨”，“爱“使万物相聚，“恨使万物分离。”这和我读到的有关以太的文字比较不同。)在亚里斯多德的努力下，地心说这个理论不再仅仅是说明天体“如何”运转，而是上升到解释“为何”天体如此运转的理论高度。“五大元素目的论”第一次把天上天下万物做了全面的总结和解释，统一了天文、物理等等所有学科。(3)张衡的浑天说，把日月星辰都看作是在天空蛋壳上运行的物体，而亚里斯多德认为日月和五大行星的轨道是离地
18、球距离不等的同心圆，其他固定不变的夜空是最外层的一个同心圆。所以亚里斯多德的的理论，不但完全超越了浑天说，同心圆这个概念更是一个质的飞跃。为什么？因为这个思想让希腊人很自然地迈出下一个进步的脚步：测量太阳-地球的距离，以及测量月球-地球的距离，等等，从而启动了先进的天文理论的数量化进程。测量，属于西洋的“奇技淫巧”，是中国人的大弱项。所以，中国古人在天文测量上，溃败得比天文理论更加彻底。1。地球的半径：希腊一个叫伊拉托森尼斯(Eratosthenes)(公元前 276 年-公元前 194 年)的人，数学家、天文学家、地理学家、历史学家、哲学家、诗人和运动员。虽然他涉猎的学科只有亚里斯多德的四分
19、之一，但是还是被冠以“五项全能”的雅号。他在埃及做学问之余，顺手测量了一下地球的半径。通过测量埃及两个不同地点的正午阴影的长度差别，他说地球的周长是 25 万 stadia，和现代测量数据的误差只有 10%！非常奇怪，在中国虽然张衡等浑天说的人士把大地看作球状，但是似乎没有人尝试著测量大地的曲率或者地球半径。(“还要吃”同学在 48 贴指出，“中国最晚在唐朝测过子午线长度。”应该是唐朝人南宫说、张遂/僧一行的事情吧。张遂/僧一行在公元 724-725 年利用南宫说在河南的测量数据，认为“北极高度相差一度，南北距离就相差 351里 80步(131.3公里)”。这相当于计算了北纬 34.5(河南)
20、的子午线长度，精度是现代测量数据(110.6 公里)的 20%。)2。太阳、月亮离地球的距离。伊拉托森尼斯顺手测量的，还有太阳、月亮离地球的距离。他说太阳离地球 8 亿 4 百万 stadia，和现代测量数据的误差只有 15%！但是他说月亮离地球只有 78 万 stadia，不到现代测量数据的 1/3，错到不及格。所幸的是，当年的希腊人才倍出，另一个叫希帕霍斯(Hipparcus)(公元前 190 年-公元前 120 年)的人算出来月亮和地球的距离是地球直径的 29.5 倍，和现代测量数据的误差小于 2%！中国关于太阳和地球距离的最高水平的研究论文，恐怕是(据传)周朝郑国人列御寇所作列子 汤问
21、里的两小儿辨日了，还拿孔子开涮。一个小孩说物体近大远小，所以早晨的太阳离地近；另一个说火焰近热远冷，所以中午的太阳离地近。反正写到最后也没有搞清太阳离地球究竟是早上更近还是中午更近。换言之，这篇论文没有论证出太阳围绕地球轨的轨道是一个同心圆，所以测量同心圆半径更是无从谈起。3。一年的长度。天文学里有两个“年”的定义。一个是回归年(Tropical year)，一个是恒星年(Sidereal year)。所谓回归年，就是太阳绕黄道一周所需要的时间。所谓恒星年(Sidereal year)，就是恒星夜空经过春夏秋冬恢复到原位需要的时间。张衡的浑天仪注清楚写道，太阳绕黄道一周天(就是一年)，是 36
22、5 又四分之一天。换言之，张衡在公元 117 年说，回归年是 365 天 6 小时。张衡的测量精确到 1/4 天。相对于回归年，恒星年是个非常没有用处的概念。回归年是根据太阳的位置制定，所以和季节、气温、日照、降雨等等息息相关，直接影响每年的风调雨顺、五谷丰登。而恒星年不过是夜空恢复原位而已，完全不影响老百姓的日常生活。所以中国古人对恒星年不感兴趣。希腊的阿里斯塔修斯(Aristachus)(公元前 310 年-公元前 230 年)就测量了恒星年，他说一个恒星年是 365 天 6 小时 53 秒，和现代测量数据的误差是 8 分 17 秒。希帕霍斯(Hipparcus)的测量更加精确，他说一个恒
23、星年是 365 天 6 小时 10 分钟，和现代测量数据的误差仅仅是50 秒。他还说，一个回归年是 365 天 5 小时 55 分钟 12 秒，和现代测量数据的误差是 6 分钟 26 秒。可见，希腊人的天文测量，不但比中国人早，而且比中国人精度高出几个楼层，已经达到秒级。希腊人的几何水平就一个字：“强！”4。地球北极的旋转。回归年和恒星年的差距，其实就是地球北极微小旋转的周期。地球的北极现在指向北极星，但是万余年以后就不再是，再过万余年会重新指回北极星。希腊的希帕霍斯(Hipparcus)，就是前面那个测量的精确度击败了伊拉托森尼斯(Eratosthenes)和阿里斯塔修斯(Aristachu
24、s)的人，得出结论，地球北极微小旋转的周期是 28000 年，在现代测量数据的 25800 年的 10%误差以内。这个测量精度整整保持了 1700 年才被文艺复兴时期的天文学家超过！与此形成鲜明对比的是，粗略指向南北极的指南针被列入中国有史以来最杰出的四大发明之一。这究竟体现了中国古文化的辉煌还是落后？(4)亚里斯多德理论的更加深层的含义是，宇宙万物是由基本元素遵守基本规律而组成的，换言之是机械的、被动的、形而上学的，只要人们了解这些基本元素和基本规律，就能够解释一切天上、地上的现象。这和中国人把天上异象归结为预兆、认为老天有主观意愿、是主动的，形成了鲜明对比。非常明显，现代所有的科学研究，虽
25、然把亚里斯多德的几乎所有具体结论、理论都推翻了，但是在科学精神上，都是继续着亚里斯多德的机械、被动、形而上学的客观主义作风。客观主义作风的一个直接结论是，亚里斯多德的理论是可以被推翻的，因为验证基本元素和基本规律的是大自然，而不是亚里斯多德或者任何个人。但是，在实际操作上，亚里斯多德的大统一理论，“五大元素目的论”，远远超出了天文学的范围，导致很大的问题：如果要推翻地心说，必须同时推翻贯穿所有其他学科的“五大元素目的论”。就好比赤壁之战的曹操水军，多条大船用同一根索链拴住，单条大船是不可能被风浪掀翻的。这就解释了为什么亚里斯多德的理论可以经历 1800 年而不衰，直到文艺复兴时期，人类所有文化
26、学科中的大师、巨匠一起联手，才彻底地突破了他的理论。如果亚里斯多德的理论在文艺复兴之前是不可推翻的，那么解决天文观测和地心说理论之间矛盾的唯一途径是修正亚里斯多德的理论，也就是修正主义啦。事实上，西方天文学对天文理论的要求已经超过了亚里斯多德的理论要求。亚里斯多德仅仅定性地说“因为以太是组成日、月、金、木、水、火、土的唯一元素，所以七大绕地行星的轨道是完美同心圆”，对天文学家来说，这基本等于没说。当时的天文学家已经认为，行星的轨道必须是量化的，可以计算的。这种计算，不但要能够符合过去的观测记录，而且要能够预测未来的行星位置。正是在这样苛刻的高标准严要求下，托勒密发动了对亚里斯多德地心说的最重大
27、的修正。托勒密(Ptolemy)(公元 85 年-公元 165 年)和东汉的张衡几乎是同一时代的人。他的手头有包括希帕霍斯(Hipparcus)在内的诸多希腊天文前辈对日、月、金、木、水、火、土的位置的精确观测，所以他一眼就看出，亚里斯多德“五大元素目的论”中所谓的“它们的轨道成正圆形，每天环绕地球，速度永远不变。”虽然非常蛊惑人心地完美，却根本经不起数学公式的推敲。行星不可能把地球当圆心做正圆形运动，行星的速度也不可能是恒定的。事实上，许多早于托勒密的希腊人都知道亚里斯多德的“地球圆心恒速论”不符合观测数据。希帕霍斯(Hipparcus)也是其中之一。但是，这些人拿不出一个新的理论、模型符合
28、所有的观测数据，所以也没法修正或者推翻亚里斯多德。这就更加显示出托勒密的前无古人的深厚功力：他居然搞出了一个数学模型，不但能够解释所有的观测数据，而且可以精确预测日、月、金、木、水、火、土的未来位置！托勒密对亚里斯多德的“地球圆心恒速论”做了两个修正：1。日、月、金、木、水、火、土七大行星的轨道是正圆形。但是，地球不在圆心。地球偏在圆心一侧，圆心另一侧对应于地球的那点叫等分点(Equant)。2。七大行星沿着正圆轨道作“恒速”运动。但是这个恒速并非是恒定的线速度，而是恒定的角速度。这个角速度，也不是从地球测量的，而是从等分点(Equant)测量的。因为托勒密的理论，无论是本轮还是均轮，都保留了
29、“正圆形”这个完美轨道形状，所以亚里斯多德“五大元素目的论”可以勉强支撑下去。但是，从他开始，所谓的“地心说”，其实是“地球偏在一侧、行星绕等分点、恒定角速度”这么一个奇怪的模型。托勒密没有任何解释，为什么行星会绕一个在太空中什么都没有的一个几何点 Equant 运行？为什么地球会偏在一侧？为什么角速度是恒定的？对所有质疑他的理论模型的人，他只有一个回答：“It works!”用他的模型能够计算七大行星的未来位置，预测所有日食、月食，完全满足当时天文、航海等等的需要。既然他的理论完全符合实际观测，在形而上学的精神下，这个模型就是对的。这就是伽利略面对的“地心说”，一个有丰富哲学支撑、复杂数学计
30、算、实际观测验证、领先中国数千年的先进天文理论。有谁还认为地心说是“腐朽没落”、“人类不幸”吗？(5)读到这里，你会问，“这个地心说和天主教好像没有什么关系嘛？”对啦，亚里斯多德-托勒密地心说和天主教本来就没有任何关系。亚里斯多德生于耶稣之前 300 年，托勒密也在罗马帝国君士坦丁大帝发布米兰敕令(313 年宣布基督教为合法宗教)之前 200 年，他们都不是基督教徒，只是古希腊人而已。至于天主教这个名字，其实是相对于 1054 年分家的东正教，比米兰敕令又晚了 700 来年。所以，罗马天主教捍卫古希腊地心说，听上去确实很古怪的。事实上，伽利略捍卫的日心说，也不是他的发明，而是来自尼古拉斯*哥白
31、尼(Nicholas Copernicus)。哥白尼是文艺复兴的群豪之一，但是属于武功比较低微的一个。事实上，日心说也不是哥白尼的发明，是从古希腊人阿里斯塔修斯(Aristachus)那里抄来的。前面说过，阿里斯塔修斯曾经精确测量了恒星年。但是，前面没有来得及写，他还提出了日心说，认为地球围绕太阳旋转。日心说有一个天生的死穴。前面写过希腊人已经知道，地球和太阳的距离是非常庞大的 8亿 4 百万 stadia(约 1.28 亿公里，一个比现代数据只差 15%的数字)。如果地球真的是围绕太阳运行，那么在冬天和夏天，地球到恒星的视角必定不同。换言之，从地球观察恒星，他们之间的相对位置应该会变化，会有
32、位移(Parallax)。没有任何人观测到这样的位移。直到 1838 年，德国天文学家费得里奇*贝塞尔（Friedrich Wilhelm Bessel）为了测量天鹅座 61 号双星(61 Cygni)离地球的距离时，用望远镜首次在人类历史上观测到 Parallax，半年间该星在天空的角位置移动了约 1/5000 度。用这一视差值，贝塞尔计算出天鹅座 61 号星的距离约为 946 万亿公里。没有这样精度达到万分之二度的高科技观测，就不可能看见位移(Parallax)，也就使得“日心说”没有任何说服力。因为除了位移(Parallax)，“地心说”和“日心说”都可以解释一切人眼可以看见的天象。加上
33、“地心说”非常符合人类的直觉，难怪“日心说”千余年算上哥白尼都没有几个粉丝。哥白尼的“日心说”复古理论一共有 7 条假设：第一条：对所有的天体轨道或天球，不存在一个共同的中心；第二条：地球的中心不是宇宙的中心，而是重力中心和月球轨道的中心；第三条：所有的天体都围绕太阳旋转，太阳俨然是在一切的中央，于是宇宙的中心是在太阳的附近；第四条：日地距离和天穹高度的比小于地球半径和日地距离的比。因此，与天穹高度比起来，日地距离就是微不足道的了。第五条：天穹上出现的任何运动，不是天穹本身产生的，而是由于地球的运动。正是地球带动著周围的物质绕其不动的极点作周日运动，而天穹和最高的天球始终是不动的。第六条：我们
34、看到的太阳的各种运动，不是他本身所固有的，而是属于地球和其所在的天球。就象任何别的行星一样，地球和其所在的天球一起绕著太阳运动；这样，地球就具有几种运动了。第七条：行星的视运动和逆行，不是他们在运动，而是由于地球在运动。因此，只要用地球运动这一点就足以解释天上见到的许多种不均匀性了。看到第 4 条假设了吗？对啦，你现在应该明白了，这第 4 条就是专门用来保护日心说死穴的。如果天穹高度接近无穷大，自然就没有可观测的位移(Parallax)现象了。这的确是个挡尽天下万招的招术，非常聪明。但是，哥白尼没有注明的是，阿里斯塔修斯(Aristachus)在 1800 年前已经用过这招，哥白尼日心说确实是
35、“复兴”而不是“创新”。所以哥白尼是我非常“不”敬佩的文艺复兴人物之一。波兰人哥白尼的“七条假设”记载于他 1510 年完成的短篇天体运行注解(De Hypothesibus Motuum Coelestium a se Constitutis Commentariolus)。这个直到十九世纪才被正式出版的短篇，在当时以手抄本的形式在哥白尼的亲朋好友之间传开。你会以为，作为一个天主教会主教的外甥、作为一个天主教在职的教士，他发表“大逆不道”的日心说，即使不被立刻揪出来批倒批臭，至少也会接到几箩筐的板砖。嘿嘿，事实刚好相反，哥白尼因为手抄本声名雀起，5 年之内变成了国际(至少是欧洲)名人，以至于
36、接到教皇的邀请修改公历历法。当时的公历立法比较烂，只是用了回归年，没有用恒星年。一些比较重要的宗教节日，有的是基于回归年，有的是基于公历，所以回归年和公历的差距在几百年中不断积累，导致这些节日看上去在不断漂移，非常不像话。(Cu2+同学在第 63 贴提醒得很对，“儒勒历法的累计误差是由于精度不够引起的，并非回归年和恒星年混淆。”)确实是这样。历法改革以前，公历只是简单定义为 365.25 天，和真正的回归年差了 11.25 分钟。这每年 11.25 分钟的积累，每过 128 年就是 1 整天的误差了。基督教的某些节日，比如复活节，定义为春分之后第一个满月之后的第一个星期日；另外的节日，比如圣诞
37、节，定义为 12 月 25 日。所以，复活节跟着准确的回归年走，圣诞节跟着公历走。这两个节日，每过 128 年就相差一天。基督教的 1500 多年里，这两个节日就已经相差了十几天了。如果不修正历法，教皇有理由担心，在未来的几千几万年后，复活节会从春天滑到六、七、八、九月等等，最终超过第二年的圣诞节，成为大笑话。所以教皇需要一个对天文学有研究的人，比如哥白尼，来修改公历历法。当然，哥白尼以一个名人的高姿态牛哄哄地拒绝了教皇的邀请。(Cu2+同学在 35贴补充，“1582 年教皇格利高里 13 改革历法，为了弥补年深日久的误差，宣布当年的 10月 4 日该为 10 月 15 日。（嗯，这不是少 1
38、1 天吗）这个格里高里历就是沿用至今的所谓公历。”)受到“手抄本事件”的鼓舞，1536 年开始，哥白尼的朋友们撺唆他出版一本正式的书。终于在 1543 年哥白尼在临终病床上写完并出版了天体运行论(De Revoluionibus Orbium Celestium)。你又会以为，即使是万恶的天主教反对日心说，世界上的天文学家、有识之士、文艺复兴先锋们都会鲜花铺地迎接这个伟大理论的发表，都会争先恐后地加入“哥派”。嘿嘿，你又猜错了。当天体运行论出版以后，在天文界、科学界，几乎没有人从“地心说”投奔“日心说”。原因很简单，即便撇开宗教信仰，只从科学角度看，“日心说”没有提供任何优越于“地心说”的东西
39、。Parallax 观测不到，所有七大行星又都能用“地心说”计算预测，所以“日心说”充其量是一个另外的计算模型，仅此而已。“地心说”的三个支架，哲学支撑、数学计算、观测验证没有因为“日心说”而缺少任何一个，“日心说”倒是缺少当时流行的亚里斯多德哲学的支撑，只剩两个支架。你说有谁会“弃明投暗”？(6)踢倒亚里斯多德-托勒密“地心说”三角凳的，并非哥白尼，而是另有他人，包括德国的马丁*路德(Martin Luther)，意大利的尼可罗*马基亚维利(Nicolo Machiavelli)，比利时的安德烈*维萨里(Andreas Vesalius)，德国的约翰尼斯*开普勒(Johannes Keple
40、r)，意大利的伽利略*伽利雷(Galileo Galilei)，英国伦敦人爱德蒙*哈雷(Edmon Halley)，英国的爱萨克*牛顿(Issac Newton)，等等。前面提过，亚里斯多德的理论触脚延伸到几乎当时所有的人类知识领域，可谓是一荣俱荣，一损俱损。所以，对他的理论的全面突破，只有靠文艺复兴的各国、各学科的巨匠大师联手。(八国联军除了美国、日本大概都来了。)虽然波兰的哥白尼勉强可以算作天文学的反叛分子，但是他只是重炒阿里斯塔修斯(Aristachus)的冷饭，没有在理论上或者实践数据上有任何实质性的发展，所以和联手的大师相比，他顶多算个摇旗呐喊的。意大利的尼可罗*马基亚维利(Nico
41、lo Machiavelli)(公元 1469 年-公元 1527 年)发表王子(The Prince)一书，对柏拉图(Plato)-亚里斯多德的政治哲学发出挑战；比利时的安德烈*维萨里(Andreas Vesalius)(公元 1514 年-公元 1564 年)发表人体组织(De Humani Corporis Fabrica)一书，对亚里斯多德-格兰(Glen)的人体三魂解剖学发出挑战；德国的马丁*路德(Martin Luther)在 1517 年 10 月 31 日，在 Witternburg 的城堡教堂(Castle Church)张贴 95 篇大_字_报，打响新教(Protestan
42、t)革命的第一炮。这些都是在他们各自的文化领域里惊天动地的大事。因为本文主要讨论天文学，就不继续这些话头了。提及这些旁门大事的目的是要说明，这些邻居学科的革命，对亚里斯多德贯穿万科的哲学是一种蚕食，对天文学家的离经叛道是一种鼓励：如果亚里斯多德的“五大元素目的论”在政治学、解剖学等等都出错、破产了，那么在天文学他的理论同样可能是错的。踢倒亚里斯多德-托勒密“地心说”三角凳的第一条腿，哲学的支撑，即使没有被踢断，也已经开始有裂缝了。哥白尼之后，地心说没有轰然倒台的迹象。一个原因当然是哥白尼的武功低微、进攻不力，另一个原因是地心说阵营出了最后一位大将，丹麦贵族泰可*布拉许(Tycho Brahe)
43、(公元 1546 年-公元 1601 年)。(Singlemind 同学在 61 贴补充说，“天文学家 Tycho Brahe 的中文译名一般是用 第谷。”)泰可在 1572 年观测到了一颗新星爆发(Nova)。亚里斯多德的哲学，把月球轨道作为分界，凡是完美的都在月球轨道以外的太空，否则肯定是月球轨道以内的大气层。完美的以太星空不可能无中生有地出现新的恒星，所以这个天空中的新亮点一定是发生在比月亮轨道还要接近地球的大气层里。但是，当作为天文学家的泰可企图测量这个亮点的距离时，发现它的距离几乎是无穷远，远远超过月亮轨道。泰可在 1577 开始的 20年间，又观测到了多达 7 颗的彗星。根据亚里斯
44、多德的哲学，完美的以太星空不可能无中生有地出现彗星，彗星必定是大气层的现象。但是糟糕的是，当他企图测量这些彗星的距离时，得到的结论是这些彗星的距离也是远远超过月亮轨道。为了调和这些观测结果和亚氏理论，他继续了托勒密的修正主义路线。他说只有太阳和月亮是绕着地球旋转的，其他 5 大行星、所有彗星和不知所谓的新星都是绕太阳旋转，所以都在太空，都是比月亮遥远。这个修正，给亚里斯多德的以太星空里塞进了各种时有时无的东西，以太星空不再完美，除了月亮和地球，大家都是围绕太阳转，只是因为太阳也是围绕地球转，“地心说”才保存了最后的一点颜面。正是由于泰可的努力，哥白尼的临死著作 天体运行论并没有达到地震效应，绝
45、大多数天文学家依旧认为亚里斯多德-托勒密-泰可模型是最先进的理论。地心说阵营末代大将泰可于 1601 年谢世，他经过 40 年积累的庞大的精确的天文测量数据库，以及他的神圣罗马最高数学家和星象家的职位，都传给了他的得意弟子，德国的约翰尼斯*开普勒(Johannes Kepler)。泰可的数据宝库在手，数学大师开普勒如鱼得水，在 8 年后(1609 年)发表了关于行星运动的两条定律：第一定律：所有的行星轨道为椭圆形，太阳为其中一个焦点。第二定律：如果我们将太阳到行星之间连接一条线，这条线在单位时间扫过的面积是常数。又过了 9 年(可见第三定律的含金量比前两条高很多)，在 1618 年开普勒发表了
46、关于行星运动的第三条定律：第三定律：行星运动周期的平方和行星与太阳距离的立方成正比。这就是著名的“开普勒三大定律”。开普勒用椭圆形代替了亚里斯多德的“正圆形”，用椭圆形的一个焦点代替了托勒密的等分点(Equant)，用第二、三定律的计算代替了托勒密的“角速度恒定”。开普勒的计算公式和泰可的实际观测数据吻合得天衣无缝，69 年以后更是得到了牛顿力学的直接证明，从而把亚里斯多德-托勒密“地心说”三角凳的第二条腿，数学计算，完全踢断了！从开普勒发表三大定律的费劲难产程度可以看出，这三条经验公式是他对泰可的 40 年的天文观测数据遗产做了大量的数据挖掘(data mining)得出的经验公式。所以日心
47、说的最终崛起，泰可应该说是没有功劳也有苦劳。可惜，后人只记得他的学生，不记得他本人了。作为泰可继承人的开普勒，以其深厚的数学功底，本来是可以继续发扬光大“地心说”的。不幸的是，他交友不慎，终于里通外国、欺师灭祖，投奔了日心说阵营：事实上，当泰可还活着的时候，从 1595 年开普勒和意大利人伽利略的往来信件中已经可以看出，他站队到日心说那边了。(7)我们暂时不讲伽利略和天主教会的斗争故事，先说说伽利略是如何踢板凳的。伽利略生于 1564 年的意大利的佛罗伦萨，文艺复兴的大本营。年轻的时候他就是一个问题青年，喜欢挑战权威。在比萨大学读医学的时候，常常提出和教科书相反的意见，于是常常遭到教授的批评和
48、否决。和教授吵翻的他没有拿到学位，所以最终没有机会接过安德烈*维萨里(Andreas Vesalius)在解剖学的反叛大旗。被医学院教授赶出来以后，伽利略不但不反省自己的为人处世不够圆滑，而且得出一个结论：必须学习数学。因为只有数学的对错是可以算出来的，是不必看教授脸色、由教授说了算的。就报考了数学系。1590 年代的后半期，伽利略和数学高手开普勒通信甚密。前面说过，1595 年两个人的通信往来证明，这两个人已经是秘密的哥白尼分子了。此后的十来年，开普勒集中精力归纳三大定律，猛踢“地心说”第二条凳腿。伽利略却游手好闲，跑去做些无关天文的物理和光学试验，比如钟摆啦，等等，(但是他没有从比萨斜塔往
49、下扔铁球。这个传说始自伽利略的秘书 Vincenzio Viviani，但是任何其他文献都没有记载这件面向公众的实验。即使是伽利略自己的 两个世界体系的对话中也只是写了一个想象实验，没有提到比萨斜塔。)继续保持哥白尼分子的秘密身份，没有对日心说做出任何贡献。当开普勒发表第一、第二定律的 1609 年，在威尼斯做大学数学教授的伽利略听说荷兰人发明了一种叫望远镜的东西，只要用一片平凸透镜和一片凹透镜，就能够看清远处的物体。伽利略动手能力非常强，听个大概就知道自己能够造出望远镜，亲自磨镜片、做镜筒，造出了意大利的第一架望远镜。望远镜的放大倍数是 3，也就是说，物体看上去距离上近到 1/3，成像面积大
50、到 9 倍。紧接着伽利略又做出了一个放大倍数是 20 的望远镜，并于 8 月 29 日在圣马可广场(威尼斯最著名的旅游景点)给商界和军界做公开演示，说望远镜的最大卖点是可以看到威尼斯港口以外 2 小时船程的海面。结果收到整个城市的无数订单，伽利略的工资立刻翻番，相信他的助教、助研们也日夜开工赚外快。此后不久，一艘荷兰货船驶入威尼斯港，船上满载荷兰制造的质优价廉的望远镜，但是已经太晚了，“满城尽是望远镜”，整个威尼斯市场已经充斥了伽利略牌望远镜。伽利略发明(其实是荷兰人发明)、销售、制造望远镜的整个过程，包括温州式的模仿对手，包括先拿订单后制造的现代商业运作，包括抢占市场达到 first mov