哥白尼诞辰550周年:“日心说”的得与失

2023-03-03 11:12:17    来源:第一财经    

一只青蛙在井底上蹿下跳,水里水外自由腾挪:“出跳梁乎井干之上,入休乎缺之崖;赴水则接腋持颐,蹶泥则没足灭跗;还虾、蟹与蝌蚪,莫吾能若也。”——这是《庄子·秋水》里说的,青蛙自称虾蟹蝌蚪都不如他。接着,一只来自东海的鳖初心了,语重心长地跟他讲大海是什么样的:千里之遥不足以形容其宽广,千仞大山不足以形容其深,不论旱涝,海平面都不见丝毫的升降,等等,说得青蛙一愣一愣,“适适然惊,规规然自失也”。


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井底之蛙的故事尽人皆知。庄子有一句总结:“井蛙不可以语于海者,拘于虚也。”什么叫“拘于虚也”?我不知道庄子的研究者如何来解释它,但就我所见,一般都把“目光短浅”这样的贬义词套到井蛙这个动物身上。

是时候推敲一下这个成语了。首先可以推敲的是故事的修辞术。青蛙是弱小的,井又是拘束的,为此,青蛙的自我认识才特显得骄傲、狂妄,不知天高地厚,我们觉得它不配骄傲。可故事里的动物若是一只老虎又当如何?它统治着一个山头,也不知道外界的高山多高,大海多深,它可以骄傲吗?

更可以体会的一点是:青蛙狂妄自傲虽然不好,却来得很自然,源于它感受到的自由:在自己的领地上,能自由自在地游弋,不缺食不少水,它凭什么不自傲呢?他又有什么动力去井外看看,以发现自己的无知呢?在大地上生活的人类,绝大多数群体,一旦感到自身比较安稳地定居下来,就会产生骄傲,哪怕在一个在文明人看来社会发展水平十分落后的岛屿,岛上土著人都会视自己为大地的中心。

550年前,当哥白尼出生的时候,世上能经常做长距离移动、能领教世界之大的人是很稀少的,也就是商人海员和一些具有探险热情的旅行者。每个人本质上都是井蛙,国王、大公、伯爵、地主们尤其如此,他们特别需要把自己生活的地方视为中心,而为他们服务的劳动者,也都懂得效忠于领地和领主,从而将自己的价值最大化。

那时的人已经知道世界是个球体,但是地球之外是什么样的,人们就无法做持久细致的关注了,何况,他们就像井蛙一样,也看不出这么做的必要性。基督教牢牢地确立了上帝创世的观念,人们在各处建立教堂,社区围绕教堂成型,这种共同体格局鼓励人们安土重迁,视自己的居住地为中心。进而,天文学理论,正如托勒密的“地心说”所表现的,也把地球这个人类生活的星球看作寰宇的中心——没有不这样做的理由。

看上去,肉眼能识别出的星体都围绕着我们,而太阳东升西落,星体的光芒白天被掩盖,夜里又出现。其实,“东升西落”这个词就意味着我们位于“中”,在这个问题上,不管处在何等社会层级里,所有人的直觉都会得出一样的结论。但话说回来,《圣经》里也可以说潜藏着日心观点,经文中多次强调了太阳照耀万物,人们读到这些,不难把太阳跟上帝联系起来,敬奉上帝的行为,同对太阳的古老崇拜之间,从精神上来讲可以说是一致的。

哥白尼的人生契机,会跟一般人有何不同呢?他生于1473年2月19日,按罗素在《西方哲学史》中所讲,他的身份是一个“教士”。他的确干了许多年的教士,而且安分守己,很是虔诚,不管谁来写他,都会说到他一生都安静,恪守宗教人员应有的低调规矩的道德,保持独身,规规矩矩地做着他应该做的工作,从法事到公务,去向农民收租,处理农民之间的纠纷,巡查教区内的农场,等等。

从前的历史书上印有画师从画像上粗糙描下来的哥白尼肖像,看上去男女不明,头发乌黑,颧骨很高。他的母亲出身高贵,来自西里西亚,父亲做铜矿生意,在儿子十岁时去世,他跟儿子的姓名一样,也叫尼古拉·哥白尼。

不过哥白尼也曾到过欧洲其他地方。1891年,18岁的他像其他波兰贵族那样,离开自己被普鲁士占领的家乡出国游历。他到意大利著名的中世纪学府波伦亚大学学习法律和占星学,这引起了他对天文的兴趣。按照亚里士多德的概念,宇宙属于“月上”世界,这个提法其实也很强势地确立了地球才是中心,确切地说,谁开始探索自身之外的世界了,谁就掌握了主动权,有资格声称自己是中心。不过,亚里士多德的宇宙观与他的老师柏拉图是有冲突的。在哥白尼的时代,新柏拉图主义是流行的学说,它认为亚里士多德限制了宇宙的广度,这损伤了上帝的完美。科学和神学,在那时是混合在一起的,观测自然界和宇宙的人必须援引神学来“校准”自己的学说。

哥白尼曾和自己的老师多米尼克·马利亚·德诺瓦拉一起观测过月掩毕宿五。那时没有天文望远镜,可以观看的天文现象有限,可就是在这次观测中,哥白尼发现了月球的视差和托勒密的预测不一致。1500年,做了5年教士的哥白尼来到罗马,做数学老师。他在罗马干了什么事情,后人一无所知,只是在《天体运行论》中有一条记录说,他在1500年11月6日午夜过后看了一次月食。

三年后他回到故乡波兰的克拉科夫,帮着他叔叔做事——他有医学本领,也善于处理各种事务。那时波兰人正在对普鲁士的统治发起反抗,哥白尼似乎也为此做了一些事情,可他的兴趣无疑是在天文和数学上。在连续看到一些与现有的星表星图不相符合的天文现象后,从1506年开始,他着手用数学的手段来计算他的日心体系。

在一种通行的、简陋的教科书式的描述中,哥白尼一点一点发现了地心说的问题,然后提出了自己的日心说。但一本稍有深度的科学史著作会否认这么简单的路径。我们应该了解一些事实,比如,古希腊的亚里士达克是最早明确提出日心观点的人;比如,哥白尼自己受到了多种观念的影响,包括新柏拉图主义或毕达哥拉斯主义;再比如,托勒密的学说虽然被哥白尼颠覆,但也提供给后者以必要的对宇宙的想象,其权威著作《天文学大全》具有清晰明朗、易于接受的优点,不仅如此,托勒密还在书中承认宇宙邈远无边,人站在地上,与天上的恒星相距之遥难以想象,为此想要对恒星视差做出精细的测量几乎不可能。

这样的描述对哥白尼突破常人直觉是绝对重要的。从1508年开始,哥白尼在《短论》中写下一些当时可以视为异端的观点,其中之一说:“并不存在一个所有天体或天球的共同中心”——这句话不只是否定了地球为中心,而是站在想象宇宙的高度上,连太阳为中心都给一起否掉了。他的日心学说,仅仅是就地日关系的范围来说的,他用地球绕着太阳转动,来解释为什么太阳会有恒星视差。实际上,他还接受那时广为人信的天球说,认为地球挂在天球之上,天球也绕着太阳转动。

真正观察到恒星时差,要到19世纪以后,而哥白尼没有观测到,却做出了一个正确的断言。据此,托马斯·S.库恩才在1957年的著作《哥白尼革命》里,对观念引导实验这一点做了很大的文章。库恩暗示,科学的真理性是相对的,一个科学家的革命性成就,往往是源于某种偏执的“信”。这个观点引起了激烈的争议,但不可否认的是,哥白尼学说的成功具有相当的偶然性,像他这样一个安分守己的教士,怎么可能想到自己小心翼翼的断言会给世界带来什么呢?

哥白尼在1510年后移居弗莱恩堡,从此彻底待在了教职上。他做的事情,零散地出现在后人的不同记述中,充满了传闻色彩。有一位医学博士亚历山大·利特尔说,哥白尼主持修建了一座水塔,塔有30多米高,用两个棱柱形的滚筒抽水;又有一个数学家马特拉克说,在那些年里哥白尼解决了当时的两个球面三角形难题,在三边边长已知的情况下求三个角的大小,以及反过来,在三个角已知的情况下求三边边长。搞数学和天文学的人需要特别安逸的环境,才不容易因为生命作为耗材而流逝感到恐慌,也不容易为了等待一个天文现象而焦虑。

哥白尼记录了他三次观测的月全食,和三次观测到的火星凌日。他在1515年开始写《天体运行论》。写书时,他的决心也许发生过多次动摇,在一封信里,他说自己预想到了别人的反应:“我害怕自己会遭到他们的蔑视,这种害怕几乎让我把写好的著作扔了。”不过由于介入了当时的历法改革,哥白尼的书写也在不同程度地继续:日和月,这两个与人类关系最密切的天体,决定了人类用什么样的单位来计算时间——月盈月亏的轮回成了“月”的概念,绕日一周的天数又构成了“年”的概念,这类伟大的关联足以使哥白尼感到天文学负有怎样的使命。

从柏拉图以来的西方天文学就讲求和谐,天体运动必须符合一定的审美,哥白尼对此不仅没有否认,而且更加坚持。他最突出的一个谬论,就是一切天体运动都必然是绕圆周的、匀速进行的,而圆,最迟自毕达哥拉斯起,就被看做是最完美的几何形状。在这方面,托勒密对行星运动的“偏心匀速”的解释似乎还比哥白尼稍微正确一点,可是哥白尼认为,否认天体的圆周运动,会有损于天文学这门“技艺”。

虽然《天体运行论》要写很久,但《短论》和哥白尼的各种理论早已流传出去了。幸运的是,他生活的年代的天主教会比较宽容,远比后来的特伦托宗教会议、耶稣会以及宗教裁判所一一登场后的教会宽容。1533年,当时的教皇听说了他的理论后没什么反应,更何况,哥白尼的数学知识还能对当时的历法改革有所贡献。

哥白尼的书直到他1543年去世时才出版,他死的时候手中就夹着一本。考察距今500年的人,总会觉得他们的生活内容过于简单,节奏过于缓慢,一生好像没做几件事。哥白尼把这本书题献给教皇,他的朋友奥先德在给此书写序时,又一次强调了这是一个“假说”,而书本身又难读得很,充满了一般人无法理解的数学运算过程。在伽利略的时代到来之前,天主教会一直没觉得它有什么不对劲的地方。这种“疏忽”对于教会来说恐怕是致命的,而地球,也因为这疏忽而从毫无疑义的宇宙中心的位置渐渐沦为普通一星。当伽利略和开普勒的发现一一问世,哥白尼“假说”得到证实时,人们必须承认,没有哥白尼的“突发奇想”,也许伽利略和开普勒的观测会找不准方向。

可是地球被“下放”带来的后续结果,恐怕不是哥白尼能接受的。托马斯·S.库恩赞扬哥白尼完成了一场“伟大的失败”,他认为,哥白尼是想要围绕地球转动这一点,设计一个本质上遵循亚里士多德理念的体系,但他失败了,他的追随者们接二连三地上,干脆毁掉了亚里士多德的体系。这个解释非常之高级,说出了科学进步、人类观念的进步中的吊诡的偶然性。

然而哥白尼若是再生,他会为另一个事实而遗憾:人类—地球的中心位置,是基督教神学所赋予的,一旦失去,再要收回就十分困难了。他毕竟是个正统的教士,可是出于某种执念,某种在多年以后常常被称赞为“追求科学真理”的执念,他成了正统信仰的掘根者。

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