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），教会法博士，波兰天文学家，日心说的创立者，近代天文学的奠基人。^[1]

1473年2月19日，尼古拉·哥白尼出生在波兰托伦市，早年在当地的优质学校就读中小学，接触到天文学启蒙知识。^[10][11]1491年，哥白尼进入克拉克夫大学读书，在波兰天文学家、数学家沃依切赫的教导与影响下，对天文学产生了浓厚兴趣，并系统学习了天文学基础课程。^[12][13]1496年，他前往意大利留学，先后在博洛尼亚，帕都亚大学、费拉拉大学主修教会法和医学，1503年获得教会法博士学位，^[1][14]毕业后回到波兰，从事教区事务工作；1510年，他在弗伦堡正式履行神父的义务。此后的二十一年间，哥白尼担任瓦尔米亚教区及神父会的一系列职务，从事政治、外交活动以及教区的经济管理和行政工作。^[15][16]在此期间，哥白尼坚持天文观测，并根据观测结果开始构思论文，撰写了《天体运行论》，至1533年基本完成。考虑到宗教迫害等因素，该著作当时并未公开发行。^[1][6]1543年5月24日，哥白尼逝世，终年70岁，此时《天体运行论》刚刚出版。^[17][18]2010年5月22日，哥白尼遗骨在波兰弗龙堡大教堂重新下葬。^[19]

哥白尼经过近40年的天文学观测与研究，创立了科学的日心地动说体系，著有《天体运行论》。^[7][1]哥白尼认为，太阳是宇宙的中心，地球作为普通行星，除绕轴自转外，还同其它五颗行星一起围绕太阳作匀速圆周运动；^[20]昼夜交替源自地球绕轴自转，而年月推移则是地球绕日公转的结果；月亮是环绕地球运动的一颗卫星。^[5]哥白尼还构建了太阳系的组成框架，解决了太阳和行星的排列次序问题。^[21][22]他创立的日心说体系推翻了长期统治西方科学和思想界的地心说，对中世纪宗教神学宇宙观构成了挑战，继而打破了作为地心说基础的亚里士多德^[注1]宇宙物理学，为近代天文学和物理学的革命打开了缺口。^[1][7][24]

1473年2月19日，尼古拉·哥白尼出生在波兰托伦市的一个富裕家庭，父亲在当地是一位有名望的商人兼议员，母亲是托伦城市议长的女儿，父母从小即给予哥白尼良好的家庭环境，接受爱国主义教育和热心公益事业。1483年，父亲因病去世，哥白尼和哥哥安杰伊进入托伦城最好的“圣扬”学校读书，初次接触到了天文学普及知识；^[10]不久母亲去世，舅舅乌卡什·瓦兹洛德从意大利罗马回到波兰，承担起照料哥白尼的任务。瓦兹洛德是波兰瓦尔米亚地区文艺复兴运动的先驱，也是崇尚科学的人文主义者，他的新思想和博学对哥白尼一生影响很大，是哥白尼科学教育的启蒙者之一。^[11]在瓦兹洛德的安排下，哥白尼在海乌姆诺读完了中学；1491年，已担任瓦尔米亚主教的瓦兹洛德把哥白尼送到首都克拉克夫大学读书，学校的数学与天文学是欧洲最高水平的学科。在克拉科夫大学，哥白尼得到波兰天文学家、数学家沃依切赫的教导，受其影响，哥白尼对天文学产生了兴趣，并系统学习了天文学基础课程，阅读了大量天文学著作，参与了一些天文学的观测研究工作。^[12][13]

1496年，哥白尼在意大利博洛尼亚大学和帕多瓦大学攻读法律、医学和神学。^[25]并且开始研究德国天文学家雷吉蒙腾所著《天文集评述》中关于地球的运动问题，为后来研究古代天文学提供了有益的资料。^[26]在博洛尼亚，哥白尼结识了意大利天文学家、文艺复兴运动领导人达·诺法腊教授，他始终怀疑地心说理论，给青年哥白尼以较大的影响；哥白尼和诺法腊经常共同研究和探讨天文学的重大问题，开展重要的天文学观测，哥白尼从中学到了天文观测经验，并为后来撰写《天体运行论》积累了基础资料。在诺法腊的指导下，哥白尼学习和阅读了大量古希腊罗马哲学著作，从中找到了地心说的不同解释，启发他开始探索宇宙结构新体系问题。^[26][27]1500年，哥白尼由于经济困难，到罗马去担任数学教师。^[28]1501年，哥白尼回到波兰经过短暂休整后，再次到意大利帕都亚大学攻读医学，按照约定毕业后将回国担任主教和佛龙堡神甫的专职医生。当时的医学课程与天文学有着密切联系，很多药物的使用方法需要依靠行星的位置确定，哥白尼把二者结合起来学习，他对生物学更加偏爱，同时阅读古典文学、哲学、天文学著作，收集整理并开展研究。1503年，哥白尼获得费拉拉大学教会法博士学位。在意大利留学七年，哥白尼的“太阳中心说”理论已初具雏形。^[1][26][29]

1503年秋，哥白尼放弃罗马大学教授职位，回到波兰，以瓦尔米亚主教的私人医生兼秘书的身份从事教区事务工作，协助主教瓦兹洛德参与并处理复杂的政治、经济、外交以及教俗之间的矛盾问题。他担起医生的职责，为贫穷患者治病，甚至很多知名人士也慕名求医。^[15][30]1503年，哥白尼在法腊罗大学取得教会法博士的学位。^[31]这期间，哥白尼仍然坚持天文观测，并根据观测结果开始构思论文，1512年，他终于完成第一篇天文学论文《浅说关于天体运动的假设》，这篇论文初步概括了哥白尼关于天体结构运动的雏形，阐述了“日心说”的基本思想，批驳了托勒密^[注2]的“地心说”理论。^[15][33]

1510年，哥白尼搬迁到瓦尔米亚神会所在地弗伦堡，正式履行神父的义务。从1510年开始的21年间，哥白尼担任了瓦尔米亚教区及神父会的一系列职务，包括视察员、办公厅主任、财产管理人、神父会行政主管、瓦尔米亚专员、瓦尔米亚教区主管等，并被提名为主教候选人。这期间，哥白尼从事过一系列的政治、外交活动以及教区的经济管理和行政工作，还为教徒和附近居民看病。1516年至1521年，哥白尼当选为神甫会财产管理人，他为此做了大量的经济工作，提出经济和财政管理改革措施。1520年至1521年爆发的波兰和十字骑士团的战争，在仅剩一名神职管理人员的情况下，哥白尼坚守城堡，亲自参加战斗，并指挥士兵和留守人员打退了敌人多次进攻，被誉为战斗英雄和爱国主义者。^[15][16]

1514年，哥白尼买下弗龙堡大教堂城墙上的一座角楼，利用顶上的平台开展天文观测工作，他记录在案的观测任务有60多个，其中一半均在这里完成。^[1]次年，哥白尼在《浅说关于天体运动的假设》论文的基础上，开始撰写《天体运行论》；至1533年，这部与宗教神学以及地心说体系根本对立的著作基本完成，考虑到宗教迫害和著作需进一步修改，哥白尼并未急于出版，他根据一系列最新的观测事实，对著作进行了修订、补充和完善。^[17][18]

1539年，哥白尼唯一的弟子、德国威登堡大学天文学教授雷蒂克慕名来访，撰写专著，宣传哥白尼关于天体运动的主要论点，重点强调了学说的新颖性，同时鼓励哥白尼将《天体运行论》公开出版。在此情景下，哥白尼终于下定了出版的决心。为了稳妥起见，哥白尼按照当时的教会法令申请了出版许可，并且以一篇给教皇保罗三世献词作为全书的序言，希望在这位比较开明的教皇庇护下，著作能够顺利出版。此时的哥白尼已重病在身，正逢雷蒂克需要到莱比锡大学任教，新书的出版督导工作交给路德派教士安德烈·奥塞安德尔负责。奥塞安德尔为了出版顺利，未经哥白尼同意，自行加了一个标题为《关于本书的假说告读者》的前言，指出书中的理论并非代表行星在空间的真正运动，只是为了编算星表、预推行星的位置而拟定的人为假设。这篇前言完全违背了哥白尼的原意，但却减少了著作在宗教方面的敏感性。^[1][6]

1543年，《天体运行论》终于在德国纽伦堡出版问世。当印好的《天体运行论》送到哥白尼手中时，他已病入膏肓，处于弥留之际。在这部著作中，哥白尼系统论证并阐述了宇宙的中心、地球月球和太阳的关系、行星的运动规律、地球的公转和自转等关系，科学回答了当时被认为最尖锐、最敏感的问题。^[18][1]

1542年秋，哥白尼因中风陷入半身不遂的状况。1543年5月24日，哥白尼在东普鲁士的弗劳恩贝格与世长辞，终年70岁，在他去世的当天，《天体运行论》刚刚出版。根据历史记载，哥白尼被安葬在弗龙堡大教堂。^[8][3]

2008年11月20日，波兰考古宣布，在华沙以北290公里处的弗龙堡大教堂疑似发现哥白尼的坟墓。科学家根据缺失下颌的颅骨，通过电脑面部修复技术复原相貌，此人与哥白尼自画像高度相似；经与哥白尼书籍中找到的两根头发进行DNA比对，确认遗骸即是哥白尼。此后考古学家根据头骨绘制出哥白尼的面部复原图。^[34][35]

哥白尼经过近40年的天文学研究，在分析前人大量资料和自己长期观测的基础上，建立了一个完备的日心体系。与前人相比，哥白尼以截然不同于地心说体系的方式，提出全新的宇宙图景，并列出了大量用于计算天体位置的天文历表，日心说也第一次由哲学性的猜想变为可以进行推算的几何天文学。^[7][22]哥白尼不仅推翻了长期统治西方科学和思想界的地心说，同时也打破了作为地心说基础的亚里士多德^[注1]宇宙物理学，为近代天文学和物理学的革命打开了缺口。^[1]

从亚里士多德到托勒密^[注2]，人们一直认为地球是宇宙的中心，所有的行星、太阳、月亮以及众多恒星都围绕地球运转。哥白尼推翻了这一错误观点，提出了太阳是宇宙中心的理论，他指出，太阳位于宇宙的中心，地球、月球乃至所有的行星均环绕太阳运行，地球不再有任何特殊的地位，只不过是众多大行星中的其中之一。因此，地球并不是宇宙中心，而是一颗普通行星，太阳才是宇宙中心。他进一步探讨了行星绕日运行的问题，他认为所有行星都在围绕着太阳运转。与托勒密的地心体系相比，哥白尼的日心体系能够更好地解释一些天文现象。^[7][5]

托勒密认为地球不仅是宇宙的中心，而且还是静止不动的，太阳、月亮及众星辰绕地球自东向西运动，对于行星的运动包含一年周期的成分，却无法作出合理解释。哥白尼则认为，行星运动的一年周期成分实际上是地球每年绕太阳公转一周的反映。他指出，行星和地球绕太阳运转是比较规则的，但由于行星与地球是相对运动，从地球上看过去，就会显出不规则的情况。^[20]天上星宿看上去似乎在运动，其实这不是天动，而是由于地球在转动。哥白尼指出，昼夜交替是由于地球的绕轴自转，人们看到的太阳每天由东向西的运行，不是太阳在移动，而是地球自转的结果，自转一周的时间是一昼夜；而年月的推移是地球绕日公转的结果。其它行星也属于太阳系的成员，它们的运行用哥白尼学说均可以得到比较严整的说明。^[5]在说明人们为何会产生天动的错觉时，哥白尼引用了维尔吉耳在史诗《艾尼斯》中所说：“我们离开港口向前远航，陆地和城市悄悄退向后方。当船舶静静地行驶，船员们从外界每件事物都可看到船的运动的反映。而在另一方面，他们可以设想自己和船上一切东西都静止不动。与此相同，地球的运动无疑地会产生整个宇宙在旋转这样一种印象。”哥白尼以此例，说明了地球自转的存在。^[7][36]

哥白尼认为所有的行星，包括地球在内，均围绕太阳这个中心旋转，唯独月亮是绕地球的轨道运行。他说“在一切天体中只有月球的运转与地心有最密切的联系，尽管月球运转非常不规则。”“在阐述月球的运动时，我并不反对古人关于月亮绕地球运行的信念。” 他揭示出地球是带着月亮轨道，在其他行星轨道之间，沿着一定的轨道绕日运行的真理。针对月亮与地球之间距离经常有大的变化，但月亮的亮度和视直径却并没有观测到对应的大的变化，根据哥白尼的理论，也可以作出科学合理的解释。^[7][37]

哥白尼构建了他心目中的太阳系，从而解决了太阳和行星的排列次序问题。他指出，宇宙中由远及近的是恒星天、土星、木星和火星，接着是地球、金星、水星。哥白尼描述道：离太阳最远的是土星，三十年绕太阳运转一周；其次是木星，十二年转一周；第三是火星，两年一周；第四是一年转一周的地球和同它在一起的月亮；金星居第五，九个月转一周；第六为水星，八十天转一周。居中央的是太阳，如同坐在王位上统率着围绕它运转的行星家族。在所有这些行星之外，叫作“恒星天球”，离太阳最远，包罗一切。此外，哥白尼从数量上确定了太阳系行星轨道的大小、秩序和运行规律，有效地解决了行星视运动速度不等、行星运动的不规则等问题。^[21][22]

1512年，哥白尼完成了第一篇天文学论文《浅说关于天体运动的假设》，初步介绍了日心说的概括思想。^[15][33]他认为，应当把太阳看作宇宙的中心体，地球和行星均绕太阳运行，只有月亮跟着地球回旋运转。哥白尼在论文中简略提出了天体及其轨道和运动的七项原则：一是对所有天体及其轨道而言，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轨道中心；三是宇宙的中心处于太阳附近，所有天体都围绕太阳运转；四是地球到太阳的距离同天空高度之比，就如同地球半径同地球与太阳间距之比一样悬殊；五是地球在24小时不停运动（自转）；六是太阳运动的现象并非自身造成，而是由地球及大气层的运动所引起；七是地球运动的本身造成了人们的观测错觉。

哥白尼通过这篇论文，抨击了托勒密的“地心说”，引入了运动相对性的概念，初步提出了地球自转与公转的理论，使地球成为一颗不断运动的行星。哥白尼将论文以信函的形式寄给朋友和熟悉的天文学家，受教会权威等因素影响，并未引起过多重视；随着时间推移，哥白尼的论文思想在欧洲越来越受到关注，引起不同反应。^[38][39]

哥白尼的论文《浅说关于天体运动的假设》局限于定性的描述，此后他利用二十多年时间进行了定量化论证，完成天文学专著《天体运行论》，于1543年在德国纽伦堡出版。^[1]《天体运行论》除了一篇写给教皇保罗三世的序言以外，共分六卷，著作中首先谈到了天文学的研究对象和目的意义，第一卷是宇宙概念，主要叙述了日新说的基本思想，提出世界和大地均为球形、天体处于永恒的匀速圆周运动、太阳静止于世界中心、地球作为一个行星在自转的同时围绕太阳公转等观点，是全书的精华所在；第二卷是用三角学研究天体运行的基本规律；其余四卷详细论述了太阳、地球、月亮和各个行星的运动。^[6][40]

哥白尼的天体运行理论证明了地球只不过是围绕太阳运转的一个普通行星，完全改变了它作为上帝安排在宇宙中心的特殊地位，对中世纪宗教神学宇宙观构成挑战；同时，他在对自然现象和已有研究分析推演的基础上，创造性地提出新的宇宙观，为近代科学革命铺平了道路。^[24][20]

1543年，哥白尼提出了日心宇宙体系，掀起天文学革命。他对宇宙体系所确立的新学说，实质上是把基督教的神圣不可侵犯的教义置之于科学的怀疑与考查之下，而否定了圣经的权威。^[5]科学史研究表明，在哥白尼的影响下，其后继者们从天文学革新引出以物理学革命为主的科学革命。^[20][41]

丹麦天文学家第谷^[注3]分别于1572年、1577年观测到仙后座超新星爆发和大彗星，用实例否定了实体天球的存在。第谷在长达近四十年的工作中，由于没有观察到哥白尼理论所预言的周年视差，他没有接受日心说理论，而是尝试折中哥白尼学说与地心体系，发展了“日心地不动”理论，即地球在宇宙中心，静止不动，太阳和月亮绕地球运动，五大行星依次绕太阳运行。第谷的这一理论体系推动了亚里士多德宇宙学和托勒密地心说体系的瓦解。^[7][22]

布鲁诺^[注4]推崇哥白尼学说的哲学意义，对教会的神学教条产生了怀疑。他指出，如果地球不是宇宙的中心，那么太阳也不是宇宙的中心，宇宙是无限的。基于这个立场，布鲁诺抨击地心说，并于1584年在伦敦出版《论无限、宇宙和世界》一书，捍卫哥白尼的理论，阐明宇宙无限的思想。1592年，布鲁诺在意大利威尼斯遭到逮捕，囚禁八年后，他始终坚持自己的学说，终被宗教裁判所判为“异端”，烧死在鲜花广场。^[43][5]

伽利略^[注5]深受哥白尼的日心说影响，并为之作出了贡献。他根据1609年的天文观测，捍卫了日心论，出版著作《星际使者》《关于太阳黑子及其性质的纪实与推演》，用自己的观测结论，公开为日心说辩护，却遭到宗教界人士的攻击和反对。之后他又写成《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，更加证实了哥白尼的太阳中心说。1633年，伽利略因传播哥白尼学说而受到教会迫害，他以七十岁的高龄在法庭上受到严刑威胁，被迫宜称放弃哥白尼学说。^[44][5]

法国天文学家开普勒根据第谷在天文观测中所获得的记录，在所著《新天文学中》确定了行星绕日运行的轨道不是圆，而是椭圆，并且开始接触到天体间的引力问题。英国物理学家牛顿发现了万有引力定律，为之提供了科学的数学证明，彻底解决了天体运行之谜。至此，日心说获得了严格证明而完全确立。 到了十八世纪，哥白尼学说获得了普遍的承认，真理战胜了教会的权势。^[7][5]

中国人知道哥白尼的名字，是在十七世纪三十年代，但哥白尼学说被介绍到中国却是此后约130年，究其原因，当时来华传教的耶稣会是中世纪神权与教权的维护者，哥白尼的日心说正是他们竭力反对的理论，根本不可能将之传到中国。在耶稣会士参加编译的《崇祯历书》(1634年)中虽然大量引用了《天体运行论》中的资料，却隐瞒了哥白尼的日心地动说。^[45]

1760年，法国人蒋友仁向清乾隆皇帝敬献一幅名为“坤舆全图”的世界地图，附有文字解说和精美插图，主要内容包括哥白尼学说和开普勒三定律，以及欧洲天文学的最新发展等。此图锁在深宫三四十年后才以《地球图说》之名出版，却让一向反对日心说的封建官僚阮元作序，被阮元批驳为“上下易位，动静倒置，离经叛道，不可为训。”直到1859年，李善兰、王韬等学者批判了阮元的谬论，正确介绍了哥白尼学说，经过长期斗争，哥白尼学说在中国得以广泛传播。^[20][45]新中国成立后，第一卷中译本于1973年出版，截至2022年4月，中国共有叶世辉、张卜天、徐萍三个中译本。^[37]

1999年，华北电力大学杜平等发表《哥白尼的革命与胆怯》一文，文章指出，身为教会成员的哥白尼，建立日心说的动机与他的宗教信仰有关，目的是维护神学的权威，但日心说难以满足他的愿望。为了得到教会支持，哥白尼努力寻找神学论据的支持，却因日心说直接违背了“大地永远不再动荡”的圣经条文，冲突难以避免，导致哥白尼违心地长期压制日心说的发表。^[46]

当代职业科学史家詹姆斯·E·麦克莱伦第三和哈罗德·多恩并不认为哥白尼是冲破宗教束缚的科学革命开创者，他评价说：“哥白尼是最后一位古代天文学家，而不是第一位近代天文学家。他其实是一个很保守的人，他是回头盯住古希腊的天文学家，而不是要向前开拓新传统。他是托勒密的后人，而不是开普勒和牛顿的前辈。”^[47][48]

2003年和2021年，西方科学史研究学者吴国盛分别发表《是“天球”不是“天体”》《迷人的哥白尼》，文章指出，哥白尼的著作De revolutionibus orbium coelestium应该译成《天球运行论》而不是《天体运行论》。他认为，“天球”是希腊数理天文学的基本假定，哥白尼正是这一学说的正宗传人，以现代的科学思维看待并不正确，但是对哥白尼来说，“orbium”一词就是指假想的带动天体运行的透明“天球”，并非现代普遍认为的“天体”。他进而指出：“从某种意义上讲，哥白尼是一个极端的托勒密主义者，比托勒密还托勒密。”^[49][50][51]

恩格斯对哥白尼的著作《天体运行论》给予很高的评价，并指出哥白尼用这本书向自然事物方面的教会权威挑战，从此自然科学便开始从神学中解放出来。^[52]

伽利略评价说：“依照哥白尼的方法，一个人必须否定自己的感觉。”“他们完全是靠理智力量对他们自己感官的破坏，从而相信理性所昭示给他们的真理，而不去相信感觉经验看上去显然相反的那些事情。当我想到阿里斯塔克斯^[注6]和哥白尼能够使理性完全征服感觉，不管感觉表现为怎样，依旧把理性放在他们信仰的第一位，我真是感觉到无限的惊异。”^[22]

美国科学史家、科学哲学家库恩^[注7]认为，从托勒密的地心说到哥白尼的日心说，具有一定的连续性。他说“由于率先建立了一个基于地动的天文学体系，哥白尼常常被称为第一位近代天文学家。但正如《天球运行论》的文本所显示的，称他为最后一位伟大的托勒密派天文学家也一样具有说服力。”^[22]

1973年2月19日，中国科学院紫金山天文台在《人民日报》发表纪念文章指出：“哥白尼是一位杰出的天文学家，他提出的日心学说，引起了宇宙观的一次大革命。”^[20]

1973年，中国天文学家程茂兰^[注8]在纪念哥白尼诞生五百周年之际发表《自然科学的独立宣言》一文，评价“哥白尼第一个在自然科学领域里树起思想革命的旗帜，日心说的提出，是唯物主义认识论的伟大胜利，它宣告了自然科学首次从主观愚昧的宗教桎zhì梏中得到解放。”^[52]

哥白尼故居位于波兰的古城托伦，1473年2月19日，哥白尼诞生于托伦城哥白尼大街17号，并在此度过童年时光。后来。哥白尼大街17号连同隔壁15号，两幢红砖四层楼房，被辟为哥白尼故居纪念馆。馆内存列着哥白尼所著《天体运行论》的各种版本，同时展出他进行天文观察所用的仪器、设备复制品。除此之外，托伦城内还有以哥白尼命名的大学（1945年成立），旧市政厅旁边矗立着一座约两人高的哥白尼青铜塑像，以及他观测天象的地方被称为“哥白尼塔”。^[55]

1973年，中国开展活动隆重纪念哥白尼诞生五百周年。《人民日报》发表了中国科学院紫金山天文台撰写的“天文学的伟大革命”的文章；“纪念波兰天文学家哥白尼诞生五百周年图片展览”在北京天文馆开幕，主要展览内容包括哥白尼生平简介、日心学说的建立、两种宇宙观的斗争等三部分，共展出油画、图片、照片等七十多幅；此外，中国科学院和中国天文学会在北京举行座谈会，纪念哥白尼对科学进步所作出的贡献。^[56]

1543年5月24日，哥白尼逝世后，被安葬在一处没有任何标识的墓地，直到2008年，波兰科研人员通过DNA检测和面部复原等方式，才最终确定哥白尼的遗骸。2010年5月22日，波兰弗龙堡大教堂为哥白尼举行了隆重的下葬仪式。黑色花岗岩墓碑上装饰着太阳系天体运行图，即6颗行星环绕金色太阳。仪式中，神职人员喷洒圣水，抬棺人举起棺木、穿过红砖砌成的教堂，把哥白尼的遗骨重新葬于教堂墓地。^[35][9]