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科技史第三讲求美的革命：新宇宙的构建一，哥白尼与天文学革命天文学革命代表性的一年1543年：科学史上从中世纪到近代的过渡期中最有代表性的一年桑戴克在《世界文化史》中说，若是我们要指定中世纪科学终结是哪一年，我们就推举1543年，那年根据实验方法而确立的两本基本的近代著作出世了，一本是维萨留斯所著《人体结构》，一本是哥白尼所著《天体运行论》。哥白尼《天体运行论》：日心说，与托勒密不同。萨维留斯《人体结构》人体的构造与盖伦不同，提出左右心房心室血液循环思想也与盖伦不同，盖伦的是两个。维萨留斯被后人称为“解剖学之父”。在当时神学一统天下，由于他进行了被教会所禁止的人体解剖，指出了盖仑学说的错误，触犯了教会的权威，因而遭到了教会的指责和迫害。维萨留斯最终被流放而死于路上。天文学革命大师辈出的时代哥白尼第谷伽利略开普勒牛顿天文学革命的社会背景：宗教迫害的时代1540年罗耀拉设立耶稣会1553年解剖学家塞尔维特因“异端思想”罪被烧死；1600年布鲁诺因“异端思想”罪被烧死；1633年伽利略在宗教法庭上被迫公开宣布放弃自己关于地动的学说。（一），哥白尼和他的《天体运行论》尼古拉·哥白尼NicolasCopernicus1473年2月19日生于波兰托伦的一个富商之家。10岁丧父，由兼任主教的叔父抚养。早年教育：数学和绘画意大利游学1496年起在意大利，十年内先后在波洛尼亚、帕多瓦和斐拉拉等三所大学里攻读医学和宗教法规。在波洛尼亚期间，与该校天文学教授迪·诺瓦拉（deNovara）有密切的接触，后者正是在自然哲学中复兴毕达哥拉斯思想的领袖。托勒密体系的缺点：1，与观测有很大误差。AD145年的体系，1400年过去了，学者们讨论托勒密学说的错误和改进它的可能性。2，解释周围天体的运动需要越来越多的本轮3，大大背离了毕达哥拉斯派的柏拉图主义所追求的数学上的简单性和完美性。哥白尼的思考：完美的运动和完美的数学哥白尼在思想上倾向于毕达哥拉斯派，认为天体应该有简单完美的运动，也应该有简单完美的数学描述。在哥白尼看来，托勒密体系在这一点上还不能算“合格”。所以他想到如果宇宙的中心是太阳而不是地球，那么对天体运行的理解和描述就可能会简单得多。哥白尼《天体运行论》产生的过程：1，作为爱好的思考1505年哥白尼返回波兰，任弗洛姆布克天主教堂的教士。在繁杂的行政事务工作之余，他开始思考如何把宇宙中心移到太阳上去。从1512年起他开始在新假说基础上推算行星的位置。哥白尼《天体运行论》产生的过程：2，学说的流传与出版1530年左右哥白尼将他的学说写成概论，以手稿的形式在欧洲学者间广泛流传。在数学家雷梯库斯（Rheticus）的强烈要求下，哥白尼同意出版他的全书，敬献给罗马教皇保罗三世。第一本书送到哥白尼手里几小时之后，他就与世长辞了，那是1543年5月24日。《天体运行论》初版名称《托伦的尼古拉·哥白尼论天体运行轨道（共六册）》后来一般简称为《天体运行论》ONTHEREVOLUTIONS《天体运行论》革新内容：哥白尼学说的革新内容主要在《天体运行论》的第一册中得到描述。哥白尼描绘了他的宇宙图景：1，太阳位于宇宙的中心：水星、金星、地球带着月亮、火星、木星和土星依次绕着太阳运行，(欧多克斯（Eudoxus，约409-356BC）在柏拉图的原则指导下提出了天体的同心球理论。)最外围是静止的恒星天层。2，各行星详细的公转周期：见图《天体运行论》优越性：哥白尼声称他的宇宙体系比托勒密体系优越，是因为他的体系更简单和完美。这点在《天体运行论》的第一册中得到了淋漓尽致的体现。本轮数：34对80但从第二册开始到第六册中的论述却在简单和完美性方面打了折扣。哥白尼共引入34个本轮来推算行星的运动，这比托勒密体系最多时的80个本轮少多了，但是推算工作仍不能称简单。《天体运行论》与托勒密的关系：采用《至大论》的观测数据和几何方法，以及编制星表的资料；有些问题的处理完全因袭《至大论》。比托勒密还接近古希腊的天文学家和哲学家，坚持用匀速圆周运动这种天体所应有的“完美运动”来描述行星的运动。《天体运行论》与其说是在解释宇宙，还不如说是在解释托勒密。哥白尼的态度：只是数学模型：《天体运行论》初版的序言称该书只是提供了一种解释行星运动的数学方法。把哥白尼体系看成是一种数学模型，还是一种宇宙的真实图景，这将直接影响教会对《天体运行论》的态度。《天体运行论》影响有限《天体运行论》出版之后，有少数数学家接受了哥白尼的学说，而一些著名学者如弗朗西斯·培根等则明确表示反对地动说。因此哥白尼学说的影响还很有限，并未构成对纳入经院学派的托勒密学说的冲击。《天体运行论》成为信仰按照当时的物理学和天文学知识还无法理解地球在运动这一事实。哥白尼学说遭受着各种“合理”的责难。如果地球在绕太阳运动，那么：恒星的位置应该有一个周年的变化，上抛的物体不该掉到原地，地球有被瓦解的危险，乔尔丹诺·布鲁诺（GiordanoBruno）是文艺复兴时期著名的自然哲学家。1548年他出生于意大利那不勒斯附近的小镇诺拉。（二），乔尔丹诺·布鲁诺的思想18岁时，布鲁诺进圣多米尼克修道院学习，他承认对托马斯·阿奎那保持了终生的尊敬。曾一度被引见给罗马教皇。1572年他任教士。由于布鲁诺阅读异端书籍，谈论异端思想，地方教会要审判他，1576年他逃亡了罗马，1578年他离开意大利开始了长期漂泊冒险的生涯。约1579年至1581年布鲁诺在法国图卢兹的一所大学任哲学教师，他拒绝按照校方的规定，把怀疑和思考带入了课堂，激起了同事们的极度愤慨，以至“到处受到憎恨、谩骂和侮辱，甚至不无生命之虞。”1958年夏，布鲁诺来到巴黎，享利三世国王对他公开演讲的记忆术产生了兴趣，任他为皇室神学教师。1583年由于政治局势的变化，布鲁诺离开法国前往英国，享利国王向法国驻伦敦大使写了一封介绍信，凭着这封信布鲁诺得到大使的庇护。伦敦时期是布鲁诺创作的高峰年代，2年多的时间，共发表了6部著作，书中表达了他对宇宙、上帝和当时社会的思考，他的书激起了众怒，以至他认为几乎所有的人都要攻击他、威胁他、抓捕他、消灭他。1585年秋天，布鲁诺回到法国，1586年他又逃往德国，专心地写作，研究鲁尔艺术和巫术（英文的magic，含有巫术、魔术、幻术、炼金术、占星术和其它许多神秘不可解释的手段所做出的事情）。1591年他回到意大利，次年被捕，经过长达8年的监禁和审讯，宗教裁判所指控他犯有8条异端罪，将他交给世俗军队，1600年2月8日布鲁诺被活活烧死在罗马的鲜花广场。布鲁诺对《天体运行论》的传播：布鲁诺在《论不可度量者与不可数者》一书中承认：哥白尼的《天体运行论》是一部“丰碑似的著作”，“在青春初显的年代震撼了我们的心灵。”布鲁诺热情讴歌哥白尼“你智慧卓绝、才华横溢，你应受尊荣、堪当赞誉。”他用文章和公开辩论的方式，坚决宣传和捍卫日心体系，与当时的神学家、亚里士多德学派进行了顽强的斗争。然而正如布鲁诺自己说的：“凡是涉及结构和定义的东西，他既不是用哥白尼的眼睛，也不是用托勒密的眼睛，而是用他自己的眼睛来看。”布鲁诺对《天体运行论》的传播：布鲁诺认为哥白尼仅是位数学家，哥白尼不懂得日心体系的深远意义，而布鲁诺另一本书中，他把哥白尼学说看作是古代真理和真正的哲学，经历长期被埋葬在盲目、无耻、嫉护、愚昧的黑暗洞穴中，即将复活的曙光。日心体系在古代就有人提出过，哥白尼在著作中也提到他的古代前辈，但布鲁诺预言的古代真理的复兴，既不是天文学意义上的也不是数学意义的，而是巫术真理、埃及真理，以及赫尔墨斯把太阳作为可见神的真理。布鲁诺捍卫的是什么真理？他宣传哥白尼的日心体系是出于什么理由？他提出宇宙无限的思想基础是什么？他能超越他的时代具有现代科学意识吗？恰恰相反，他的思想是在文艺复兴的历史背景中形成的，他批判经院哲学、抨击教会，他竭力想要复兴的却是古埃及赫尔墨斯主义。研究布鲁诺的著名学者耶茨说：“布鲁诺混杂着宗教使命的哲学思考，深深地浸透着文艺复兴时期的巫术和赫尔墨斯源泉。”赫尔墨斯·特利斯墨吉斯忒斯（HermesTrismegistus）是古埃及智慧之神，相传曾著有巫术、宗教、占星术、炼金术等方面的著作。赫尔墨斯宗教相信世界是活的，充满着生命，通过对一个超验神、世界和人的认识而求得人的神化和再生。布鲁诺对《天体运行论》的传播：耶茨对布鲁诺的研究表明，赫尔墨斯宗教对太阳的崇拜，以及菲西诺的太阳占星术都深深地影响着布鲁诺对哥白尼体系的态度。1960年初次公布的文献，是当年听过布鲁诺演讲的一位听众的信，信中表明布鲁诺在牛津大学的演讲中，为宣传、捍卫哥白尼体系，大量引用了菲西诺有关太阳占星术的言论。布鲁诺是站在赫尔墨斯宗教以及占星术的立场上拥护哥白尼的。耶茨认为布鲁诺对哥白尼体系的理解，惊人地显示了文艺复兴中真正的科学和赫尔墨斯主义之间边界的模糊，不确定性。《天体运行论》成为禁书其后伽利略满腔热忱的宣传使得亚里斯多德派占多数的学术界催促教会采取措施。1616年伽利略被禁止说话，并由红衣主教柏拉明宣布：哥白尼学说是“错谬的和完全违背圣经的”，《天体运行论》在未改正之前不许发行，哥白尼学说可以当作一个数学假说来讲授。不理会教廷的裁决科学界对哥白尼学说的接受不必理会教廷的裁决，也不必等到证明地球是在绕日运动的直接证据的发现。伽利略如此，开普勒如此，后来的笛卡尔和牛顿也是如此。正是这些科学巨匠的权威确立了哥白尼学说的地位。《天体运行论》迟到的证据事实上，1822年教庭正式裁定太阳是行星系的中心的时候，直接证明地球在绕太阳运动的证据并没有被发现。1835年白塞尔用精密的仪器发现了恒星周年视差，这是盼望已久的证据。可以直接证明地球确实是在绕太阳运动。三，《天体运行论》的意义：不是独创：从科学史的角度来看，哥白尼的地动日静学说不是什么独创。在古希腊天文学体系当中，并不是所有的体系都是“地心系”的。萨摩斯的阿利斯塔克（Aristarchus,约公元前310-230）就提出过一个日心宇宙体系。然而在托勒密体系在欧洲占统治地位长达千余年后，哥白尼再提出一个地动日静的学说，确实需要非凡的见识和勇气。从这一点来说，哥白尼学说在思想方法上给予后人的深刻启发，甚至大于它在天文学上的影响。哥白尼的影响：在哥白尼1543年去世后的一个世纪里，天文学发生了巨大的改变。哥白尼在其目的、方法和技术上都是一个传统主义者。但是他的《天体运行论》播下了革命的种子：何以稳定的地球不仅可以旋转，而且当它疾驰穿过空间时，它的乘客根本感觉不到正在发生的一切？地球何以成为球形？对亚里斯多德来说答案是简单的：任何土质的已离开了它们在宇宙中心自然位置的物体，都要自然地向其中心运动，因此，聚集成一个近似的球体是不奇怪的。哥白尼只能够提出这样的解释：地球质的物体聚集在一起形成作为行星的地球，就像金星质的物体聚在一起形成金星。新的问题为了解释地球的周日运动，哥白尼认为它是个天然的球，天然的球就会天然地旋转。他也许已经想到了地球是嵌入到一个巨大的看不见的球体里面的，这个球旋转带着地球在它的周年轨道上绕太阳旋转。但他的这种观点是不明确的。哥白尼改进了行星运动学问题的解决，但是产生了动力学上的新问题──是什么原因使得行星特别是地球运动起来的？四个关键人物在回答这些问题的过程中出现了四个关键的人物：第谷·布拉赫，主要贡献在于给出了精确和完备的观测。约翰尼斯·开普勒，将天文学从几何学的应用转换成了物理动力学的一支。伽利略，利用望远镜揭示了天体隐藏着的真相，并且发展了运动的新概念，巩固了哥白尼的主张。勒内·笛卡尔，构想了一个无限的宇宙，在这个宇宙里没有什么位置和方向是特殊的，太阳只不过是我们的区域性的恒星而已。二，第谷·布拉赫第谷·布拉赫（TychoBrahe，1546-1601），丹麦天文学家和占星学家。生于克努兹斯图普（