哥白尼时代的天文学

哥白尼时代的天文学

在讨论中世纪后期对亚里士多德和托勒密传统的修正时，我们几乎未谈及发展了的行星天文学。事实上，在整个中世纪的欧洲它几乎没有发展，这一方面是因为数学文本的内在困难，另一方面是因为行星问题看上去太深奥。亚里士多德的《论天》以相对简单的术语描述了整个宇宙；而托勒密精致的《至大论》大部分牵涉的只是行星位置的计算。因此，尽管亚里士多德和托勒密的著作都在12世纪末被翻译出来，亚里士多德的逻辑学、哲学和宇宙论要比发展了的托勒密天文学更快地被接受。13世纪的形而上学在深度上可以与亚里士多德的相匹敌；14世纪的物理学和宇宙论在其理论深度与逻辑融贯性上都超过了亚里士多德。但是直到15世纪中期，如果不算后来的话，欧洲人没有创造出本土的可以与托勒密相匹敌的天文学传统。最早的广为人知的欧洲天文学论著是在1233年左右由荷里武德的约翰写成的，它毫无独创性地抄自一部阿拉伯人的初级论文，只有一章讨论行星，而托勒密用了九章讨论行星。接下来的两个世纪中，只出现了一些对荷里武德这本书的注解，以及一些不成功的反对者。直到哥白尼1473年出生前的20年，才有了充分技术化的行星天文学的具体迹象。它出现在德国人乔治·皮尔巴赫（Georg Peuerbach，1423—1461）和他的学生约翰内斯·缪勒（Johannes Miiller，1436—1476）等人的书中。

因此，对于哥白尼那一代的欧洲人来说，行星天文学几乎是一个新的领域，并且它所处的思想和社会环境与以往天文学所经历的非常不同。这种差别部分是由我们在阿奎那和但丁的著作中考察过的那种神学对天文学传统的壮大所引起的。而更为基本的变化是由布里丹和奥瑞斯姆这些人的逻辑和宇宙论批判导致的。但这些都是中世纪的贡献，而哥白尼并不生活在中世纪。他生于1473年，卒于1543年，占据了文艺复兴和宗教改革的核心时期，这个时代新颖的特征对于开创和塑造他的著作也有影响。

由于老套的东西很容易在普遍骚乱的时期被抛弃，所以文艺复兴和宗教改革时期欧洲的动荡本身就有利于哥白尼的天文学革新。一个领域里的变化降低了其他领域内旧有传统的控制力。科学中的激进变革已经一再地发生在国家或国际形势剧烈动荡的年代，而哥白尼正生活在这样的时候。再度威胁要占领大片欧洲领土的穆斯林现在受到了改朝换代的震撼，通过改朝换代，民族国家取代了封建君主政体。伴随经济体制和技术的迅速变化而出现的新的商业贵族阶级，开始挑战旧有的教会贵族和地主阶级。路德和加尔文领导了对罗马天主教宗教霸权的第一次成功的反叛。在这样一个被政治、社会和宗教生活明显的翻天覆地的变化打上烙印的时代，行星天文学中的变革可能在开始时根本就不像一场变革。

那个时代的独特特征对天文学有着更为具体的影响。举例来说，文艺复兴时期也是航海和大发现的时代。在哥白尼出生前50年，葡萄牙人沿非洲海岸的航行开始激发了欧洲人的想象力和贪婪。哥白尼19岁那年哥伦布首次踏上美洲大陆，只是将此前的一系列探险推向了高潮，并且为新的系列奠定了基础。成功的航行要求改进了的制图和航海的技术，而这些又在一定程度上依赖于增加对天的了解。航海家亨利王子是早期葡萄牙航海事业的组织者和指导者，建造了欧洲最早的几座天文台之一。因此，探险事业有助于产生一种对专业的欧洲天文学家的需求，并且这样做也部分地改变了天文学家对他们领域的态度。每一次新的航行都会发现新的疆域、新的成果和新的民族。人类很快便意识到古代对地球的描述是多么错误。特别是他们知道托勒密可能犯怎样的错误，而他曾经是古代最伟大的地理学家、天文学家和占星家。天文学家意识——我们很快会在哥白尼的身上发现这种意识——即那种文艺复兴时期的人至少能够纠正托勒密地理学的意识，为他在与自身密切相关的领域里的变化做好了准备。

历法改革的鼓动对文艺复兴时期的天文学实践有着更为直接和戏剧化的影响，因为历法研究使得天文学家直接面对现有计算技术的不足。儒略历所累积下来的错误在此前更早就被意识到了，并且历法改革的计划从13世纪或更早就被提出。但这些计划一直无实质性影响，直到16世纪，此时政治、经济和行政单位不断增大的规模激励人们去找寻一个有效而统一的计算日期的方法。于是改革成为教会的官方计划，对天文学所产生的后果在哥白尼本人的传记中得到了很好的展示。16世纪早期，哥白尼被要求向教皇提供有关历法改革的意见。他倾向并极力主张历法改革应推迟，因为他感到现有的天文观察和理论还不允许设计一个真正合适的历法。当哥白尼开列当时的天文学中那些导致他考虑他的激进理论的诸方面时，他这样开始，“首先，那些数学家们对日月的运行很不了解，他们甚至连季节年的恒定长度都无法加以解释和观测。”（见后面的第137页）哥白尼说，历法改革要求天文学中的改革。他在《天球运行论》前言的结尾处提出，他的新理论可能会带来一种新的历法。1582年开始实行的格里高利历，实际上是以利用了哥白尼工作的诸多计算为基础的。

对已有天文学计算技术的不足性的认识，通过文艺复兴生活的另一侧面得到了加强。在15世纪，欧洲经历了与古典原型的第二次被发现相联系的第二次伟大的思想复兴。与它的12世纪的前辈不同，文艺复兴时期的学术复兴首先不是科学复兴。新近发现的大部分文档展示了古代的文学、艺术和建筑，这些伟大的传统在西方几乎无人知晓主要是因为伊斯兰文化对它们漠不关心。然而，在15世纪所发现的手稿中，的确包含一些重要的希腊化数学作品，并且更重要的是，包含大量从前只能从阿拉伯文了解的真正希腊文版的科学经典。结果，托勒密对天象运动预测的那些公认的失败之处，不再能归咎于由传播和翻译积累下来的错误。天文学家不再相信天文学自托勒密以来已经衰落的说法。

例如，皮尔巴赫就是从研究由伊斯兰传入的有关《至大论》的二手翻译来开始他自己的天文学生涯的。从它们当中，他可以重构一个比任何以前所知的都更恰当和更完善的对托勒密体系的说明。但是他的工作只是让他相信一个真正充分的天文学不可能从阿拉伯人那里得到。他感到，天文学家要从希腊原典处工作，于是在他于1461年去世的那一年，他打算动身到意大利去考察那里被发现的手稿。他的后继者，特别是约翰内斯·缪勒确实从希腊文本开始工作，他们于是发现即便是托勒密的原始公式也是不充分的。通过使古代作者完善的文本变得可用，15世纪的学者帮助哥白尼的直接先驱者认识到是时候改变了。

像上面讨论的那些发展有助于我们理解哥白尼革命为什么会在那个时候发生。它们是形成天文学剧变的氛围中不可或缺的部分。但文艺复兴还有其他一些更具思想性的方面在这场革命中起到过不同的作用。它们与人文主义相关，而人文主义是那个时代占主导地位的学术运动，它们对这场革命的影响更多的是规模上的而非时机上的。人文主义基本上不是一场科学运动。人文主义者自己经常强烈地反对亚里士多德、经院哲学以及整个大学学术传统。他们的资源是新近发现的文学典籍，并且和其他时期的文人一样，他们中的许多人从整体上拒绝科学事业。早期的人文主义诗人彼得拉克写过一段有代表性的注释，奇怪而又充满意味地让人回忆起奥古斯丁从前对科学的贬斥，“即使所有这些都是真的，它们对于幸福的生活也无所补益，它有利于我们的是让我们熟悉动物、鸟类、鱼类和爬虫的本性，但我们却对我们所属的人类的本性一无所知，并且不知道或不关心我们从何处来向何处去”15。如果人文主义是文艺复兴时期唯一的一场思想运动的话，那么哥白尼革命就会被推迟很长时间。哥白尼及其天文学同事们的工作直接属于那种备受人文主义者嘲笑的大学传统。

然而，人文主义者并未成功地阻止科学。在文艺复兴时期，大学之外的一种占主导地位的人文传统与大学高墙之内连绵不绝的科学传统比肩而立。结果，人文主义者教条式的反亚里士多德主义在科学上的第一个成效，就是方便了另一方摧毁亚里士多德科学的基本概念。第二个但是更重要的成效，是通过人文主义思想那种特有的强烈的超验世界的气质令人吃惊地为科学提供了沃土。某些文艺复兴时期的科学家如哥白尼、伽利略和开普勒，似乎已从人文主义的这一方面——这一方面的第一个线索包含在前述彼得拉克的引文中——引出了两个明确的非亚里士多德观念：一种新的信念，相信在自然中发现简单的算术和几何规则的可能性和重要性，以及一个新的观点，把太阳看成宇宙中一切活力原则和力量的来源。

人文主义的超验世界来自于一个定义明确的哲学传统，它曾对圣奥古斯丁以及早期教父有着巨大的影响，但是在12世纪被亚里士多德著作的重新发现所暂时遮盖了。那种传统和亚里士多德的不同，要在不变的精神世界中而不是日常生活的流变事务中去发现实在。柏拉图是这种传统的最初来源，他似乎经常把这个世界中的客体看作只是一个永恒的理想客体（或存在于空间和时间之外的“形式”）的不完善的影子而不予理会。他的追随者，所谓的新柏拉图主义者，强调他们师祖思想中的这一倾向，而将其他思想排除在外。他们被许多人文主义者加以仿效的神秘哲学只承认一个超验的实在。但也正是其神秘主义，使得新柏拉图主义中包含着给予文艺复兴时期的科学以重要的新方向的因素。

新柏拉图主义者从一个可变的、易腐败的日常生活世界立刻跳跃到一个纯粹精神的永恒世界里，而数学家向他显示了如何实现这一跳跃。对他来说，数学在地上世界的不完善和变动不居的现象之中示范了永恒和真实。平面几何学中的三角形和圆是柏拉图所有形式的原型。它们不在任何地方存在——任何画在纸上的线或点都不能满足欧几里得的公设——但它们被赋予了某些永恒和必要的属性，这种属性可以被心灵所独自发现，而且一旦被发现，就可以在现实世界的客体中朦胧地发现它们的镜像。毕达哥拉斯主义者同样把现实世界设想为永恒的数学世界的影子，他们发现，长度符合简单的数字比例1∶¾∶⅔∶½的均匀琴弦会产生和谐的声音，他们以此为地上科学的理想例证。新柏拉图主义思想中的数学偏好经常被归于毕达哥拉斯，并与新毕达哥拉斯主义相等同。

柏拉图自己强调数学在训练心灵去追求形式方面是必要的；在他的学园（Academy）门上据说写着“不懂几何学者禁止入内”16。新柏拉图主义者则走得更远。他们在数学中发现了开启上帝、灵魂以及世界灵魂即宇宙之基本本性的钥匙。5世纪的新柏拉图主义者普罗克鲁斯（Proclus）的一段典型的言论，极好地显示了这一神秘数学观的部分观点：

因此，决不能把［世界的］灵魂比作一块光滑的石碑，缺乏所有的理性；相反，她是一块被书写过的石碑，她自己在自己身上刻上了字符，这石碑是她从理智那里得到的永恒的充实……因此，所有的数学种类都在灵魂中有一个基本的实体：在可感觉到的数之前，可以在她的最幽深处找到自我运动的数；活生生的图形先于表面可见的图形；理想的和谐比例先于和谐的声音；看不见的圆周轨道先于在圆周上转动的物体……［我们］必须把所有这些理解为就像可见的数字、图形、理性和运动的原型一样永远鲜活和理智的存在。在这里我们还必须追随蒂迈欧的理论，他从数学形式中获得了灵魂的起源，完成了灵魂的结构，并且将所有存在物的原因寄托在她的本性之中。17(https://www.daowen.com)

普罗克鲁斯以及赞成他的理想的那些人文主义者，离物理科学还有相当的距离。但他们偶然影响到了他们更有科学取向的同代人，其结果是许多文艺复兴后期的科学家的一种新的追求，即在自然中寻找简单的几何和算术规律。哥白尼在博洛尼亚（Bologna）的好友和老师多米尼克·马利亚·德·诺瓦拉就与佛罗伦萨的新柏拉图主义者有着密切的交往，那些人曾翻译过普罗克鲁斯和他的学派中其他作者的著作。诺瓦拉自己就是首批以新柏拉图主义立场批评托勒密天文学的人，他相信如此复杂且笨拙的体系不可能反映自然的真正的数学秩序。当诺瓦拉的学生哥白尼指责说托勒密派的天文学家“看上去违背了运动均匀性的首要原则”，以及他们不能“演绎出主要的东西——即宇宙的形状和它各部分间不可改变的对称性”（见下面的第138页）时，他就参与到同一种新柏拉图主义的传统之中。这种新柏拉图主义的气质在哥白尼伟大的继承者开普勒身上表现得更为突出。我们将会见到，对简单的数字关系的追寻贯穿和促成了开普勒的大部分工作。

新柏拉图主义和太阳崇拜之关联的起源更加模糊，但是从前面所引用的普罗克鲁斯的那段话中可以找到将它们联系在一起的某种提示。新柏拉图主义思想不可能完全无视现实世界。普罗克鲁斯在世界灵魂或上帝中所找到的“活生生的图形”和“看不见的圆周轨道”可能是基本的哲学实在，是仅有的拥有完全的实在性和存在性的事物。但是，新柏拉图主义者不可避免会承认由他的感官所捕捉到的不完善的物体也有某种存在性。于是他把它们看作是由“活生生的图形”产生的二手摹本。正如普罗克鲁斯所说的，决定世界灵魂之本性的数学形式也是“一切存在物的原因”。它们从它们自身纯粹的精神实体中产生出了无数有缺陷和物质化的摹本。新柏拉图主义者的上帝是一个自我复制的富有生殖力的本原，由他散发出来的非常多样的形式显示了他的巨大力量。在物质性的宇宙中，这一多产的神很适合由太阳来代表，它的可见和不可见的辐射给予宇宙以光芒、温暖和丰饶。

这种将太阳与上帝象征性的等同，可以一再地在文艺复兴的文学和艺术中找到。马西利奥·菲奇诺（Marsilio Ficino），15世纪人文主义者，也是佛罗伦萨新柏拉图学院的一位核心人物，在他的论文《论太阳》（On the Sun）中给了它一个典型的表述：

没有什么东西能比［太阳的］光更能完全地揭示出善［就是上帝］的本性。第一，光在可感觉物体中是最明亮、最清晰的。第二，没有什么东西像光一样如此轻松、广泛和迅速地散播。第三，它就像爱抚一样无伤害地、最轻柔地穿过所有事物。第四，与它相伴的热滋养了万物而且是万有的创造者和推动者……同样地，善自身散播到各处，它抚慰和诱引万物。它不是通过强制来工作的，而是通过与之相伴的爱，就像热［伴随着光］一样。这种爱引诱所有的物体使它们自由地拥抱善……也许光本身就是上天精灵的视线，或者是它看的动作，它从遥远处运作，将万物与上天相联，但却从不会离开天也不与外物混合……看着天空，我为你祈祷，天国的子民……太阳能够向你展示上帝本身，谁胆敢说太阳是虚假的。18

菲奇诺与普罗克鲁斯一样，都与科学相去甚远。菲奇诺好像并不懂得天文学。他当然也不会去尝试重建它。尽管太阳在菲奇诺的宇宙中有了新的重要意义，但它仍在原来的位置上。然而那个位置已经不再合适了。例如，菲奇诺写道，太阳第一个被创造出来并且居于天空的中心。当然，空间或时间中的次要位置不能与太阳的崇高和创造功能相配。但那个位置却不符合托勒密天文学，并且新柏拉图主义产生的困难可能促使哥白尼去构思一个以太阳为中心的新体系。不管怎样，它们为他的新体系提供了论据。一旦讨论太阳的新位置，哥白尼就立即谈到他的新宇宙论的恰当性（见后面的第179页）。他的根据直接是新柏拉图主义的：

太阳的王位雄踞在所有位置的中心。在这个最为壮美的殿堂里，我们还能把这个光芒四射的天体放在更好的位置使它可以立刻普照万物吗？他有权被称为神灯、心灵、宇宙的立法者；赫尔墨斯称他为看得见的上帝，索福克勒斯笔下的艾勒克塔称他为全视者（all-seeing）。所以太阳坐在神圣的王座之上，号令他的孩子，那些绕他转动的行星。

哥白尼对太阳和数学简单性的态度明显是新柏拉图主义的。在孕育了其宇宙观的想象的思想氛围中，这是至关重要的一个因素。但是通常很难说任一给定的新柏拉图主义态度在哥白尼的思想中究竟是先于还是后于他的新天文学的发明。在后来的哥白尼主义者中不存在这种类似的不确定性。比如，开普勒这位使哥白尼体系运作起来的人，对他偏爱哥白尼方案的理由是相当明确的，下面就是其中的一些：

［太阳］是光的源泉，有丰富的热量，在视线里最为清晰、透明和纯洁，是视觉的来源，一切颜色的描画者，尽管他本身没有颜色，因其运动被称为行星的王，因其力量被称为世界的心脏，因其美丽被称为世界的眼睛，我们应该认为他配得上至高神的称号，他喜爱一个物质性的居所，并选择了一个与神圣的天使同在的地方……因为，如果德国人把他选作整个王国中最具权势的凯撒王的话，谁会犹豫把天体运动的票投给他？通过完全属于他的光的恩惠，他已经管理了所有的运动和变化……［因此］以最高的权利我们返回到太阳，只有他以他的高贵和力量，显得适合这种驱动的任务，并且配得上成为上帝自身的家，虽还说不上是第一推动。19

直到哥白尼死之后，在开普勒的研究中表现得最突出的数学巫术和太阳崇拜，仍然是文艺复兴时期新柏拉图主义与新天文学之间明确接触的最主要的两点。但在16世纪晚期，新柏拉图主义的第三个方面与哥白尼主义相混合，并帮助重塑了哥白尼的宇宙结构。新柏拉图主义者的神的完美性是由他巨大的创造性来衡量的，与之不同，阿奎那和亚里士多德的上帝被想象成为一个设计师，他通过他的创造物的简洁和秩序来展示其完美。阿奎那的上帝很适合亚里士多德的有限宇宙，但新柏拉图主义者的上帝不那么容易被限定。如果上帝的完美性是由他所产生出的事物的广度和多样性来衡量，那么一个更大、人口更多的宇宙必定意味着一个更加完美的神。因此对许多新柏拉图主义者来说，亚里士多德有限的宇宙与上帝的完美性不相容。他们觉得，他的无限的善只能通过无限的创造活动来满足。甚至在哥白尼以前，由此而来的对一个多居民的、在广延上无限的宇宙的想象，已经是亚里士多德学说的重要分歧的来源。在文艺复兴时期，复活了的对上帝无限创造力的强调可能已成为引起哥白尼革新的舆论氛围的重要成分。当然，我们在后面会看到，它是文艺复兴之后从哥白尼的有限宇宙向牛顿世界机械的无限空间过渡中的主要因素。

至少就我们将要在这里考察的而言，新柏拉图主义为哥白尼革命搭好了概念舞台。对于一场天文学革命来说，它是令人迷惑的舞台，因为它所具有的天文学性质是如此之少。然而，正是由于它们的缺少才使得搭台变得重要。一种科学的革新并不一定完全是对这种科学内部的新生事物的回应。没有什么基本的天文学发现和新类型的天文观测来说服哥白尼相信古代天文学是不充分的或者有必要加以改变。直到哥白尼死后半个世纪，一些具有潜在革命性的变化才出现在天文学家能够得到的数据中。因此，对革命的发生时间和引发它的那些要素的任何可能的理解，必须主要从天文学以外寻找，在天文学家生活于其中的更广泛的思想环境中去寻找。就像我们在本章开始时提到的，哥白尼在非常接近亚里士多德和托勒密止步的地方开始他的宇宙论和天文学研究。在这种意义上，他是古代科学传统的直接传人。但是他所继承的东西花了差不多两千年才传给他。在过渡时期，正是重新发现的过程、中世纪对科学和神学的综合、数个世纪的经院批评以及文艺复兴时期的生活与思想中的新思潮，它们联合在一起改变了人们对待从学校里学到的科学遗产的态度。在下一章当我们开始研究哥白尼的革新时，我们将发现这种根本的改变是怎样的巨大但又是怎样奇怪的不起眼。