小編整理: 尼古拉·哥白尼是一位波蘭天文學家和教會法博士,他是日心說的創(chuàng)立者,也是近代天文學的奠基人。他的貢獻在于提出了太陽系中心說的理論,推翻了地球是宇宙中心的傳統(tǒng)觀念,對天文學和科學產生了深遠的影響。
尼古拉·哥白尼 尼古拉·哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473年2月19日~1543年5月24日),教會法博士, 波蘭 天文學家,日心說的創(chuàng)立者,近代天文學的奠基人。
基本信息
主要成就
從事天文學研究。創(chuàng)立了科學的日心地動說體系,著有《天體運行論》,推翻了長期統(tǒng)治西方科學和思想界的地心說
人物生平
早年求學 1473年2月19日,尼古拉·哥白尼出生在波蘭托倫市的一個富裕家庭,父親在當?shù)厥且晃挥忻纳倘思孀h員,母親是托倫城市議長的女兒,父母從小即給予哥白尼良好的家庭環(huán)境,接受愛國主義教育和熱心公益事業(yè)。1483年,父親因病去世,哥白尼和哥哥安杰伊進入托倫城最好的“圣揚”學校讀書,初次接觸到了 天文學普及知識; 不久母親去世,舅舅 烏卡什·瓦茲洛德 從意大利羅馬回到 波蘭 ,承擔起照料哥白尼的任務。瓦茲洛德是波蘭瓦爾米亞地區(qū)文藝復興運動的先驅,也是崇尚科學的人文主義者,他的新思想和博學對哥白尼一生影響很大,是哥白尼科學教育的啟蒙者之一。 在瓦茲洛德的安排下,哥白尼在海烏姆諾讀完了中學;1491年,已擔任瓦爾米亞主教的瓦茲洛德把哥白尼送到首都克拉克夫大學讀書,學校的數(shù)學與天文學是歐洲最高水平的學科。在克拉科夫大學,哥白尼得到 波蘭 天文學家、數(shù)學家沃依切赫的教導,受其影響,哥白尼對天文學產生了興趣,并系統(tǒng)學習了天文學基礎課程,閱讀了大量天文學著作,參與了一些天文學的觀測研究工作。
留學意大利 1496年,哥白尼前往意大利博洛尼亞留學,主修教會法,但他的主要精力和興趣還是放在天文學上,并且開始研究德國天文學家 雷吉蒙騰 所著《天文集評述》中關于地球的運動問題,為后來研究古代天文學提供了有益的資料。 在 博洛尼亞 ,哥白尼結識了意大利天文學家、文藝復興運動領導人 達·諾法臘 教授,他始終懷疑地心說理論,給青年哥白尼以較大的影響;哥白尼和諾法臘經(jīng)常共同研究和探討天文學的重大問題,開展重要的天文學觀測,哥白尼從中學到了天文觀測經(jīng)驗,并為后來撰寫《天體運行論》積累了基礎資料。在諾法臘的指導下,哥白尼學習和閱讀了大量古希臘羅馬哲學著作,從中找到了地心說的不同解釋,啟發(fā)他開始探索宇宙結構新體系問題。 1501年,哥白尼回到 波蘭 經(jīng)過短暫休整后,再次到意大利帕都亞大學攻讀醫(yī)學,按照約定畢業(yè)后將回國擔任主教和佛龍堡神甫的專職醫(yī)生。當時的醫(yī)學課程與天文學有著密切聯(lián)系,很多藥物的使用方法需要依靠行星 的位置確定,哥白尼把二者結合起來學習,他對生物學更加偏愛,同時閱讀古典文學、哲學、天文學著作,收集整理并開展研究。1503年,哥白尼獲得 費拉拉大學 教會法博士學位。在意大利留學七年,哥白尼的“ 太陽中心說 ”理論已初具雛形。
投身工作 1503年秋,哥白尼放棄羅馬大學教授職位,回到 波蘭 ,以瓦爾米亞主教的私人醫(yī)生兼秘書的身份從事教區(qū)事務工作,協(xié)助主教瓦茲洛德參與并處理復雜的政治、經(jīng)濟、外交以及教俗之間的矛盾問題。他擔起醫(yī)生的職責,為貧窮患者治病,甚至很多知名人士也慕名求醫(yī)。 這期間,哥白尼仍然堅持天文觀測,并根據(jù)觀測結果開始構思論文,1512年,他終于完成第一篇天文學論文《淺說關于天體運動的假設》,這篇論文初步概括了哥白尼關于天體結構運動的雛形,闡述了“日心說”的基本思想,批駁了 托勒密 的“地心說”理論。 1510年,哥白尼搬遷到瓦爾米亞神會所在地 弗倫堡 ,正式履行神父的義務。從1510年開始的21年間,哥白尼擔任了瓦爾米亞教區(qū)及神父會的一系列職務,包括視察員、辦公 廳主任、財產管理人、神父會行政主管、瓦爾米亞專員、瓦爾米亞教區(qū)主管等,并被提名為主教候選人。這期間,哥白尼從事過一系列的政治、外交活動以及教區(qū)的經(jīng)濟管理 和行政工作,還為教徒和附近居民看病。 1516年 至1521年,哥白尼當選為神甫會財產管理人,他為此做了大量的經(jīng)濟工作,提出經(jīng)濟和財政管理改革措施。1520年至1521年爆發(fā)的 波蘭 和十字騎士團的戰(zhàn)爭,在僅剩一名神職管理人員的情況下,哥白尼堅守城堡,親自參加戰(zhàn)斗,并指揮士兵和留守人員打退了敵人多次進攻,被譽為戰(zhàn)斗英雄和愛國主義者。
出版專著 1514年,哥白尼買下弗龍堡大教堂城墻上的一座角樓,利用頂上的平臺開展天文觀測工作,他記錄在案的觀測任務有60多個,其中一半均在這里完成。 次年,哥白尼在《淺說關于天體運動的假設》論文的基礎上,開始撰寫《天體運行論》;至1533年,這部與宗教神學以及地心說體系根本對立的著作基本完成,考慮到宗教迫害和著作需進一步修改,哥白尼并未急于出版,他根據(jù)一系列最新的觀測事實,對著作進行了修訂、補充和完善。
1539年,哥白尼唯一的弟子、德國威登堡大學天文學教授雷蒂克慕名來訪,撰寫專著,宣傳哥白尼關于 天體運動 的主要論點,重點強調了學說的新穎性,同時鼓勵哥白尼將《天體運行論》公開出版。在此情景下,哥白尼終于下定了出版的決心。為了穩(wěn)妥起見,哥白尼按照當時的教會法令申請了出版許可,并且以一篇給教皇 保羅三世 獻詞作為全書的序言,希望 在這位比較 開明 的教皇庇護下,著作能夠順利出版。此時的哥白尼已重病在身,正逢雷蒂克需要到 萊比錫大學 任教,新書的出版督導工作交給路德派教士安德烈·奧塞安德爾負責。奧塞安德爾為了出版順利,未經(jīng)哥白尼同意,自行加了一個標題為《關于本書的假說告讀者》的前言,指出書中的理論并非代表行星在空間的真正運動,只是為了編算星表、預推行星的位置而擬定的人為假設。這篇前言完全違背了哥白尼的原意,但卻減少了著作在宗教方面的敏感性。 1543年,《天體運行論》終于在 德國 紐倫堡出版問世。當印好的《天體運行論》送到哥白尼手中時,他已病入膏肓,處于彌留之際。在這部著作中,哥白尼系統(tǒng)論證并闡述了宇宙的中心、地球月球和太陽的關系、行星的運動規(guī)律、地球的公轉和自轉等關系,科學回答了當時被認為最尖銳、最敏感的問題。
逝世 1542年秋,哥白尼因中風陷入 半身不遂 的狀況。1543年5月24日,哥白尼在 東普魯士 的弗勞恩貝格與世長辭,終年70歲,在他去世的當天,《天體運行論》剛剛出版。根據(jù)歷史記載,哥白尼被安葬在弗龍堡大教堂。 2008年11月20日, 波蘭 考古宣布,在華沙以北290公里處的弗龍堡大教堂疑似發(fā)現(xiàn)哥白尼的墳墓??茖W家根據(jù)缺失下頜的顱骨,通過電腦面部修復技術復原相貌,此人與哥白尼自畫像高度相似;經(jīng)與哥白尼書籍中找到的兩根頭發(fā)進行DNA比對,確認遺骸即是哥白尼。此后考古學家根據(jù)頭骨繪制出哥白尼的面部復原圖。
主要成果 哥白尼經(jīng)過近40年的天文學研究,在分析前人大量資料和自己長期觀測的基礎上,建立了一個完備的日心體系。與前人相比,哥白尼以截然不同于地心說體系的方式,提出全新的 宇宙圖景,并列出了大量用于計算天體位置的天文歷表,日心說也第一次由哲學性的猜想變?yōu)榭梢赃M行推算的幾何天文學。 哥白尼不僅推翻了長期統(tǒng)治西方科學和思想界的地心說,同時也打破了作為地心說基礎的 亞里士多德 宇宙物理學,為近代天文學和物理學的革命打開了缺口。
太陽是宇宙中心 從亞里士多德到 托勒密 ,人們一直認為地球是宇宙的中心,所有的行星、太陽、月亮以及眾多恒星都圍繞地球運轉。哥白尼推翻了這一錯誤觀點,提出了太陽是宇宙中心的理論,他指出,太陽位于宇宙的中心,地球、月球乃至所有的行星均環(huán)繞太陽運行,地球不再有任何特殊的地位,只不過是眾多大行星中的其中之一。因此,地球并不是宇宙中心,而是一顆普通行星,太陽才是宇宙中心。他進一步探討了行星繞日運行的問題,他認為所有行星都在圍繞著太陽運轉。與 托勒密 的地心體系相比,哥白尼的日心體系能夠更好地解釋一些天文現(xiàn)象。
地球是運動的 托勒密 認為地球不僅是宇宙的中心,而且還是靜止不動的,太陽、月亮及眾星辰繞地球自東向西運動,對于行星的運動包含一年周期的成分,卻無法作出合理解釋。哥白尼則認為,行星運動的一年周期成分實際上是地球每年繞太陽公轉一周的反映。他指出,行星和地球繞太陽運轉是比較規(guī)則的,但由于行星與地球是相對運動,從地球上看過去,就會顯出不規(guī)則的情況。 天上星宿看上去似乎在運動,其實這不是天動,而是由于地球在轉動。哥白尼指出, 晝夜交替 是由于地球的繞軸自轉,人們看到的太陽每天由東向西的運行,不是太陽在移動,而是地球自轉的結果,自轉一周的時間是一晝夜;而年月的推移是地球繞日公轉的結果。其它行星也屬于 太陽系 的成員,它們的運行用哥白尼學說均可以得到比較嚴整的說明。 在說明人們?yōu)楹螘a生天動的錯覺時,哥白尼引用了維爾吉耳在史詩《艾尼斯》中所說:“我們離開港口向前遠航,陸地和城市悄悄退向后方。當船舶靜靜地行駛,船員們從外界每件事物都可看到船的運動的反映。而在另一方面,他們可以設想自己和船上一切東西都靜止不動。與此相同,地球的運動無疑地會產生整個宇宙在旋轉這樣一種印象。”哥白尼以此例,說明了地球自轉的存在。
月亮是地球的衛(wèi)星 哥白尼認為所有的行星,包括地球在內,均圍繞太陽這個中心旋轉,唯獨月亮是繞地球的軌道運行。他說“在一切天體中只有月球的運轉與地心有最密切的聯(lián)系,盡管月球運轉非常不規(guī)則。”“在闡述月球的運動時,我并不反對古人關于月亮繞地球運行的信念。”他揭示出地球是帶著月亮軌道,在其他行星軌道之間,沿著一定的軌道繞日運行的真理。針對月亮與地球之間距離經(jīng)常有大的變化,但月亮的亮度和視直徑卻并沒有觀測到對應的大的變化,根據(jù)哥白尼的理論,也可以作出科學合理的解釋。
構建太陽系 哥白尼構建了他心目中的太陽系,從而解決了太陽和行星的排列次序問題。他指出,宇宙中由遠及近的是恒星天、土星、木星和火星,接著是地球、金星、 水星 。哥白尼描述道:離太陽最遠的是土星,三十 年繞太陽運轉一周;其次是 木星 ,十二年轉一周;第三是火星,兩年一周;第四是一年轉一周的地球和同它在一起的月亮;金星居第五,九個月轉一周;第六為水星,八十天轉一周。居中央的是太陽,如同坐在王位上統(tǒng)率著圍繞它運轉的行星家族。在所有這些行星之外,叫作“恒星天球”,離太陽最遠,包羅一切。此外,哥白尼從數(shù)量上確定了太陽系行星軌道的大小、秩序和運行規(guī)律,有效地解決了行星視運動速度不等、行星運動的不規(guī)則等問題。
主要論著
《淺說關于天體運動的假設》 1512年,哥白尼完成了第一篇天文學論文《淺說關于天體運動的假設》,初步介紹了日心說的概括思想。 他認為,應當把太陽看作宇宙的中心體,地球和行星均繞太陽運行,只有月亮跟著地球回旋運轉。哥白尼在論文中簡略提出了天體及其軌道和運動的七項原則:一是對所有天體及其軌道而言,不存在共同的中心;二是地球中心并非宇宙中心,而是引力中心和月球軌道中心;三是宇宙的中心處于太陽附近,所有天體都圍繞太陽運轉;四是地球到太陽的距離同天空高度之比,就如同地球半徑同地球與太陽間距之比一樣懸殊;五是地球在24小時不停運動(自轉);六是太陽運動的現(xiàn)象并非自身造成,而是由地球及大氣層的運動所引起;七是地球運動的本身造成了人們的觀測錯覺。
哥白尼通過這篇論文,抨擊了 托勒密 的“地心說”,引入了運動相對性的概念,初步提出了地球自轉與公轉的理論,使地球成為一顆不斷運動的行星。哥白尼將論文以信函的形式寄給朋友和熟悉的天文學家,受教會權威等因素影響,并未引起過多重視;隨著時間推移,哥白尼的論文思想在歐洲越來越受到關注,引起不同反應。
《天體運行論》 哥白尼的論文《淺說關于天體運動的假設》局限于定性的描述,此后他利用二十多年時間進行了定量化論證,完成天文學專著《天體運行論》,于1543年在德國紐倫堡出版。 《天體運行論》除了一篇寫給教皇 保羅三世 的序言以外,共分六卷,著作中首先談到了天文學的研究對象和目的意義,第一卷是宇宙概念,主要敘述了日新說的基本思想,提出世界和大地均為球形、天體處于永恒的 勻速圓周運動 、太陽靜止于世界中心、地球作為一個行星在自轉的同時圍繞太陽公轉等觀點,是全書的精華所在;第二卷是用三角學研究天體運行的基本規(guī)律;其余四卷詳細論述了太陽、地球、月亮和各個行星的運動。 哥白尼的天體運行理論證明了地球只不過是圍繞太陽運轉的一個普通行星,完全改變了它作為上帝安排在宇宙中心的特殊地位,對中世紀宗教神學宇宙觀構成挑戰(zhàn);同時,他在對自然現(xiàn)象和已有研究分析推演的基礎上,創(chuàng)造性地提出新的宇宙觀,為近代科學革命鋪平了道路。
人物影響
國際影響與發(fā)展 1543年,哥白尼提出了日心宇宙體系,掀起天文學革命。他對宇宙體系所確立的新學說,實質上是把基督教的神圣不可侵犯的教義置之于科學的懷疑與考查之下,而否定了圣經(jīng)的權威。 科學史研究表明,在哥白尼的影響下,其后繼者們從天文學革新引出以物理學革命為主的科學革命。
丹麥天文學家 第谷 分別于1572年、1577年觀測到仙后座超新星爆發(fā)和大彗星,用實例否定了實體天球的存在。第谷在長達近四十年的工作中,由于沒有觀察到哥白尼理論所預言的 周年視差 ,他沒有接受日心說理論,而是嘗試折中哥白尼學說與地心體系,發(fā)展了“日心地不動”理論,即地球在宇宙中心,靜止不動,太陽和月亮繞地球運動,五大行星依次繞太陽運行。第谷的這一理論體系推動了 亞里士多德 宇宙學和 托勒密 地心說體系的瓦解。 布魯諾 推崇哥白尼學說的哲學意義,對教會的神學教條產生了懷疑。他指出,如果地球不是宇宙的中心,那么太陽也不是宇宙的中心,宇宙是無限的。基于這個立場,布魯諾抨擊地心說,并于1584年在倫敦出版《論無限、宇宙和世界》一書,捍衛(wèi)哥白尼的理論,闡明宇宙無限的思想。1592年,布魯諾在意大利威尼斯遭到逮捕,囚禁八年后,他始終堅持自己的學說,終被宗教裁判所判為“異端”,燒死在鮮花廣場。 伽利略 深受哥白尼的日心說影響,并為之作出了貢獻。他根據(jù)1609年的天文觀測,捍衛(wèi)了日心論,出版著作《星際使者》《關于太陽黑子及其性質的紀實與推演》,用自己的觀測結論,公開為日心說辯護,卻遭到宗教界人士的攻擊和反對。之后他又寫成《 關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話 》,更加證實了哥白尼的 太陽中心說 。1633年, 伽利略 因傳播哥白尼學說而受到教會迫害,他以七十歲的高齡在法庭上受到嚴刑威脅,被迫宜稱放棄哥白尼學說。 法國天文學家 開普勒 根據(jù)第谷在天文觀測中所獲得的記錄,在所著《新天文學中》確定了行星繞日運行的軌道不是圓,而是橢圓,并且開始接觸到天體間的引力問題。英國 物理學家 牛頓 發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,為之提供了科學的數(shù)學證明,徹底解決了天體運行之謎。至此,日心說獲得了嚴格證明而完全確立。 到了十八世紀,哥白尼學說獲得了普遍的承認,真理戰(zhàn)勝了教會的權勢。
哥白尼學說在中國的傳播 中國人知道哥白尼的名字,是在十七世紀三十年代,但哥白尼學說被介紹到中國卻是此后約130年,究其原因,當時來華傳教的耶穌會是中世紀神權與教權的維護者,哥白尼的日心說正是他們竭力反對的理論,根本不可能將之傳到中國。在耶穌會士參加編譯的《 崇禎歷書 》(1634年)中雖然大量引用了《天體運行論》中的資料,卻隱瞞了哥白尼的日心地動說。 1760年,法國人 蔣友仁 向清乾隆皇帝敬獻一幅名為“坤輿全圖”的世界地圖,附有文字解說和精美插圖,主要內容包括哥白尼學說和開普勒三定律,以及歐洲天文學的最新發(fā)展等。此圖鎖在深宮三四十年后才以《地球圖說》之名出版,卻讓一向反對日心說的封建官僚阮元作序,被 阮元 批駁為“上下易位,動靜倒置,離經(jīng)叛道,不可為訓。”直到1859年, 李善蘭 、 王韜 等學者批判了阮元的謬論,正確介紹了哥白尼學說,經(jīng)過長期斗爭,哥白尼學說在中國得以廣泛傳播。 新中國成立后,第一卷中譯本于1973年出版,截至2022年4月,中國共有葉世輝、 張卜天 、徐萍三個中譯本。
人物爭議 1999年, 華北電力大學 杜平等發(fā)表《哥白尼的革命與膽怯》一文,文章指出,身為教會成員的哥白尼,建立日心說的動機與他的宗教信仰有關,目的是維護神學的權威,但日心說難以滿足他的愿望。為了得到教會支持,哥白尼努力尋找神學論據(jù)的支持,卻因日心說直接違背了“大地永遠不再動蕩”的圣經(jīng)條文,沖突難以避免,導致哥白尼違心地長期壓制日心說的發(fā)表。 當代職業(yè)科學史家詹姆斯·E·麥克萊倫第三和哈羅德·多恩并不認為哥白尼是沖破宗教束縛的科學革命開創(chuàng)者,他評價說:“哥白尼是最后一位古代天文學家,而不是第一位近代天文學家。他其實是一個很保守的人,他是回頭盯住古希臘的天文學家,而不是要向前開拓新傳統(tǒng)。他是 托勒密 的后人,而不是開普勒和 牛頓 的前輩?!?/span> 2003年和2021年,西方科學史研究學者 吳國盛 分別發(fā)表《是“天球”不是“天體”》《迷人的哥白尼》,文章指出,哥白尼的著作De revolutionibus orbium coelestium應該譯成《天球運行論》而不是《天體運行論》。他認為,“天球”是希臘數(shù)理天文學的基本假定,哥白尼正是這一學說的正宗傳人,以現(xiàn)代的科學思維看待并不正確,但是對哥白尼來說,“orbium”一詞就是指假想的帶動天體運行的透明“天球”,并非現(xiàn)代普遍認為的“天體”。他進而指出:“從某種意義上講,哥白尼是一個極端的托勒密主義者,比 托勒密 還 托勒密 。”
人物評價 恩格斯 對哥白尼的著作《天體運行論》給予很高的評價,并指出哥白尼用這本書向自然事物方面的教會權威挑戰(zhàn),從此自然科學便開始從神學中解放出來。 伽利略 評價說:“依照哥白尼的方法,一個人必須否定自己的感覺。”“他們完全是靠理智力量對他們自己感官的破壞,從而相信理性所昭示給他們的真理,而不去相信感覺經(jīng)驗看上去顯然相反的那些事情。當我想到阿里 斯塔克斯 和哥白尼能夠使理性完全征服感覺,不管感覺表現(xiàn)為怎樣,依舊把理性放在他們信仰的第一位,我真是感覺到無限的驚異。” 美國科學史家、科學哲學家 庫恩 認為,從 托勒密 的地心說到哥白尼的日心說,具有一定的連續(xù)性。他說“由于率先建立了一個基于地動的天文學體系,哥白尼常常被稱為第一位近代天文學家。但正如《天球運行論》的文本所顯示的,稱他為最后一位偉大的托勒密派天文學家也一樣具有說服力?!?/span> 1973年2月19日, 中國科學院 紫金山天文臺 在《人民日報》發(fā)表紀念文章指出:“哥白尼是一位杰出的天文學家,他提出的日心學說,引起了宇宙觀的一次大革命?!?/span> 1973年,中國天文學家 程茂蘭 在紀念哥白尼誕生五百周年之際發(fā)表《自然科學的獨立宣言》一文,評價“哥白尼第一個在自然科學領域里樹起思想革命的旗幟,日心說的提出,是唯物主義認識論的偉大勝利,它宣告了自然科學首次從主觀愚昧的宗教桎梏中得到解放。”
人物紀念
哥白尼故居 哥白尼故居位于 波蘭 的古城 托倫 ,1473年2月19日,哥白尼誕生于托倫城哥白尼大街17號,并在此度過童年時光。后來。哥白尼大街17號連同隔壁15號,兩幢紅磚四層樓房,被辟為哥白尼故居紀念館。館內存列著哥白尼所著《天體運行論》的各種版本,同時展出他進行天文觀察所用的儀器、設備復制品。除此之外, 托倫 城內還有以哥白尼命名的大學(1945年成立),舊市政廳旁邊矗立著一座約兩人高的哥白尼青銅塑像,以及他觀測天象的地方被稱為“哥白尼塔”。
紀念活動 1973年,中國開展活動隆重紀念哥白尼誕生五百周年?!度嗣袢請蟆钒l(fā)表了 中國科學院紫金山天文臺 撰寫的“天文學的偉大革命”的文章;“紀念 波蘭 天文學家哥白尼誕生五百周年圖片展覽”在 北京天文館 開幕,主要展覽內容包括哥白尼生平簡介、日心學說的建立、兩種宇宙觀的斗爭等三部分,共展出油畫、圖片、照片等七十多幅;此外,中國科學院和中國天文學會在北京舉行座談會,紀念哥白尼對科學進步所作出的貢獻。
重葬儀式 1543年5月24日,哥白尼逝世后,被安葬在一處沒有任何標識的墓地,直到2008年,波蘭科研人員通過DNA檢測和面部復原等方式,才最終確定哥白尼的遺骸。2010年5月22日,波蘭弗龍堡大教堂為哥白尼舉行了隆重的下葬儀式。黑色花崗巖墓碑上裝飾著 太陽系 天體運行圖,即6顆行星環(huán)繞金色太陽。儀式中,神職人員噴灑圣水,抬棺人舉起棺木、穿過紅磚砌成的教堂,把哥白尼的遺骨重新葬于教堂墓地。