千米小说网

40 西方黎明（第1页）

40。西方黎明

插图65：尤斯图斯·苏斯特曼斯，《伽利略·伽利雷》，1636年，佛罗伦萨，乌菲齐美术馆

第谷·布拉赫：庇护的幸福

《天体运行论》的序言为世界史上最重要的科学动**之一提供了先决条件。哥白尼写道，正是对古代天文学的研究激发了他的灵感。他阅读古老而纯粹的文献资料，研究古代宇宙学并继续思考。通过这种方式，他的模型中保留了均匀的宇宙和天体的循环运动。人们可以把他的计划看成在亚里士多德物理学的基础上借助托勒密的数学来拯救托勒密，并通过上述二者拯救古代的宇宙观的一次尝试。这样看来，哥白尼可能是文艺复兴时期天文学家的典范。但如果仅仅将他看成是一个复兴过时理论的人，并不能公正地评价他的贡献。从数学角度来看，他改变的那些前提可能只是为“拯救现象”服务的一些小小伎俩，但从神学和哲学的角度来看，情况却大相径庭——它们意味着大规模的颠覆。对一个虔诚的天主教徒而言，如此颠覆世界绝对需要勇气和激进的思想。所以人们可以明白，虽然哥白尼的先驱只有萨莫司的阿利斯塔克一人，但哥白尼却从未援引他——因为据记载，这个希腊人在当时因为无神论的观点被起诉。

哥白尼的理论导致了可怕的后果：人——创造物中的王者，上帝按照自己的样子创造出的生物，神圣救赎计划的对象——突然发现自己被抛弃到太阳和土星之间的虚无之地。从这一点来说，这个把地球赶出中心的弗龙堡教士遗世而独立，与除阿利斯塔克之外的所有天主教前辈、阿拉伯宇宙学和其他所有已知的世界观都不一样。在伊斯兰世界中，地球的优越地位甚至继续保持了几个世纪。中世纪晚期的伟大天文学家在伊斯兰世界没有找到拥护者。哥白尼的太阳升起的地方不是东方的伊斯兰世界，而是西方的拉丁欧洲地区。欧洲要完成范式转换，还有艰难的路要走。“争议”原则对新理论产生的重要意义在对哥白尼世界观的讨论中最明确地展现出来。哥白尼的门徒雷蒂库斯将这场争论比喻成希腊人和特洛伊人争夺美丽的海伦。印刷术让新行星理论的知识广泛传播，从而也让越来越多的人加入讨论。哥白尼的书在1616年被教会禁止，但这几乎没有阻碍欧洲天主教地区的辩论，在新教地区更是如此。在拉丁欧洲的每个角落都可以对这一理论进一步思考、进一步润色。

突破之前的一个关键人物是丹麦贵族第谷·布拉赫（TychoBrahe，1546—1601）。他是16世纪哥白尼之后一代中最重要的天文学家之一，他信赖仪器，对天空进行有规律的细致观测。布拉赫曾在哥本哈根和德国的多所大学学习。他云游四方、博览群书，与很多学者进行广泛的通信并整理出版——这是科学史上的一个新奇事物。在奥格斯堡，钟表匠克里斯托弗·席斯勒（ChristophSchi?ler）为他打造了铜质天球仪和其他设备。在卡塞尔，他得到了天文学爱好者黑森-卡塞尔的威廉四世（WilhelmⅣ。vonHessen-Kassel）的支持，后者将他推荐给丹麦的弗雷德里克二世。国王给了布拉赫贵族待遇，把汶岛赏给他作为封地，并拨款建造两个天文台。除了许多封地带来的收入，布拉赫作为罗斯基勒大教堂的教士会成员也领俸禄。他的庇护人甚至给他一艘王家舰队中的船。如圣谕所说，它应该“像新的一样，不能太旧”。

在现代早期的欧洲，可能没有哪个天文学家有布拉赫那么多的研究设备可供调用。国王选了一个通过占星得出的好日子为天文台奠基，四年后一座异乎寻常的建筑在乌拉尼堡竣工，又过了四年，建在地下的星堡天文台封顶。据第一批为布拉赫写传记的作家称，他的随从像王侯一样多，只不过围绕他的不是骑士和士兵，而是相当聪明的数学家、观察员和仪器工人；他的武器不是矛和弓，而是仪器和印刷机。乌拉尼堡似乎实现了培根对大型研究机构的设想。布拉赫在这里一直研究到1596年，他最重要的职责是每年为王室提供星座运势。

他想依靠强大装置消除计算与夜空观测之间的矛盾。他注意到木星和土星交会的日期要比预计提前一个月。所以他着手修改哥白尼的行星图，并使用自己精心改进的仪器。他在《机械学重建的天文学》一书中绘制了赤道圈，书中附有布拉赫与哥白尼的肖像，这意味着他认可新天文学，并证明他对自己很有信心。布拉赫属于第一批使用机械钟为天文观测精确计时的人。这样，欧洲中世纪的另一个传家宝为人类历史上最伟大的科学革命之一提供了重要工具。

1572年在仙后座发现了一颗“新星”——这一事件在整个欧洲，甚至在中国都引发剧烈反响——布拉赫认为，这颗行星一定是在月球上空，而根据亚里士多德的说法，在那片天体领域本应该一成不变。斯塔基拉的纪念碑上又有一块石头掉落。布拉赫最重要的贡献是天体图和行星运动模型，它们比之前所有天文学家的观测结果都更精确。哥白尼的学说在许多方面都优于托勒密，但布拉赫认为，把地球从中心移除与造物主的智慧相矛盾。此外，土星与恒星之间“毫无意义的”巨大距离让他心烦。因此，他设计了自己的世界模型，将地球留在中心位置。太阳和星星都要围绕地球运行，但其他行星围绕太阳转动。观测数据又让他做出让步，太阳可以成为行星轨道的中心，这样土星另一侧就不必存在浪费的空间。但这一模型有个缺点，太阳轨迹必须两次交会火星轨道，水星和金星的轨道也会如此。布拉赫得出一个激进的结论：目前的行星分布不支持这样的双重交会，所以应该放弃这个观点——关于行星如何产生、天空中的物质是否与地球类似等问题，依旧是众说纷纭——相对应的，他提出天体悬浮在“以太”[67]中的观点。布拉赫的妥协宇宙论仍然非常复杂，但是许多人愿意接受，因为他们更愿意与《圣经》的说法保持一致，厌恶哥白尼的模型，而且这种天体运行论是基于最精确的观测，比托勒密的模型更有说服力。

布拉赫是欧洲庇护人体系中最经典的受资助案例。1596年，他失去了丹麦国王的支持，此后辗转多处，最终来到热爱天文学的皇帝鲁道夫二世身边。他被允许在布拉格附近的贝纳茨基设立一个天文台。但他没有多少时间了，因为1601年就是他的大限之时。去世前，他曾请求他的同事约翰内斯·开普勒完成他未竟的观测工作。

开普勒战胜火星

1571年，开普勒生在符腾堡的威尔德斯达特镇。1600年他逃亡到布拉格时几乎身无分文，布拉赫接纳了他。在此之前，他曾是蒂宾根神学院的数学家，后来在施泰尔马克担任占星家并制定日历。内奥地利大公斐迪南，未来的皇帝斐迪南二世（FerdinandⅡ）肆无忌惮地反对宗教改革。例如，开普勒以新教仪式把他的女儿安葬在邻近一处地方，那里甚至都不归这个哈布斯堡的宗教狂管辖，但他还是不得不支付罚金。天主教徒斐迪南智力有限，统治相对严苛，与他相比，皇帝鲁道夫在宗教事务上相对宽容，宫廷的气氛也比较轻松，为开普勒提供了大展身手的空间。

开普勒把布拉赫数不胜数的遗作进行排序。在接下来的200年里，他制定的《鲁道夫星表》一直为计算行星和月球轨道提供基础。这个施瓦本人具备以往缺少的东西：数学天赋。但思考只是基础之一。另一项则是艰苦的工作，并且还要经常对自我进行批判性的反思。

开普勒不仅是天文学的先驱，也是物理学的开创人。他发现光度学的基本定律——光强度的测量标准——并发展出一种视觉理论，首次超越了阿尔哈曾。例如，他认识到眼睛就像一个镜头。但他最大的妙招是确定了行星围绕太阳运行的规律，他的出发点是火星那令人捉摸不透的环形轨道。开普勒确定，布拉赫和他的同事们观测到的这颗红色星球的一些轨道位置与他本人假设的那些点偏离了8角分——约等于360度的轨道的12700。实际上，这是一个微小的差异，在古代天文学允许的范围内。但是开普勒不接受这一点，他认为这点微不足道是“上帝的礼物”。他后来指出，就是这预示不祥的8角分将会指引整个天文学走向变革。对造物主的精密的信赖战胜了希腊的理性主义。

这种重构开启了知识“思潮”的时代，并带来第一批以数学为基础的自然法则。开普勒自己曾说，历经“极其复杂”的运算，以及一遍遍地与观测数据对照，他终于通过一个蛋形模型确立了火星轨道的椭圆形状。另外，与布拉赫和哥白尼不同，他的出发点是地球不断移动，只有通过这两个假设才能够解释火星明显的旋转轨迹，开普勒把它比作椒盐卷饼。以前假设的本轮和其他庞大的设想，比如行星可能存在的横向运动（又称“纬度”），现在都变得多余。1609年6月4日，开普勒骄傲地向皇帝鲁道夫宣布他战胜了火星，这也意味着战胜了亚里士多德：“我向尊贵的陛下呈上一个狂妄的俘虏，我经过一场艰苦而漫长的战争将他俘获，承蒙陛下庇佑……这就是那个可怕的战神。”他为了解决这个运算任务耗费了10多年，尝试了70多次，而一台现代计算机在几分之一秒内就可以完成。

阐明火星的椭圆轨迹以及后来其他行星的轨迹是与古代天文学及其教条的真正决裂，从前人们以为天上只有圆形轨道。通过确定火星轨道，开普勒确立了他的三条法则，其中前两条都出现在他1609年发表的《新天文学》（又名《论火星的运动》）中；10年后，他出版的《世界的和谐》中又提到了第三条。这三条法则是：所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行，太阳是它们的焦点；在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等；行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。

开普勒是第一个从物理学角度解决行星运动的人，并总结了行星运动的规律。其做法的全新之处在于，他不仅推导数学方程，还要确认运算结果是否与观测到的现实一致。吉尔伯特的《论磁》让他想到，天体运动背后有可预测的其他力量。开普勒仍然用传统说法来解释这种规模巨大的力，它们来自移动的“灵魂”或智慧，但在其他方面他都使用了抽象的物理概念。在他看来，轨道的椭圆形状是由吸引和排斥的对抗力引起的，还要考虑到太阳和行星的轴旋转。距离中心星越近，运行越快，距离远的行星运行更慢，如吉尔伯特所言，磁力随着距离的增加而减弱。开普勒还提到，太阳的轴旋转会引发一个“旋涡”，将行星引向自己的轨道，其中可能包含着对引力概念的认识。

开普勒划时代的《世界的和谐》是一本独特的书，数学证据链与上帝和有灵魂的宇宙形成鲜明对比。作者这一次并没有充分尊重观察数据的权威，而是试图挽救旧时论点，认为天体的安排完美和谐。他的宇宙依然回响着超世俗——确实在地球的尘世之上——的天体之乐，人耳是听不到的。既然现在证明了行星轨道的椭圆形状，这个奇特的理由让曾经推动星体的天使变得无所事事：谁让他们坚信轨道必须是完美的圆形呢？行星智慧也逐渐从新的天文学中隐去。

像培根一样，开普勒将自己与晦暗神秘的赫尔墨斯主义者和推崇帕拉塞尔苏斯的人区分开来。在开普勒看来，他们的行为有悖于数学清晰的光亮。在浮士德时代神奇的魔法猜想中，他将类比和因果关系之间、象征和被象征物之间的思维分开。“我实际上是与符号做游戏，但我玩的时候永远不会忘记自己是在玩。因为仅仅通过符号不能证明任何东西。”这样，信仰和天文物理之间的界限也日趋明确。开普勒曾经写道，他想证明宇宙的机器不是像一个有神性的东西，而是像一个钟。除此之外，他从古代汲取经验。佩尔盖的阿波罗尼乌斯在公元前3世纪下半叶已经开始研究圆锥曲线，为开普勒计算行星轨道提供了不可或缺的基础，而生活在公元前3世纪的亚历山大的帕普斯（PapposvonAlexandria）留下了《数学宝典》，让开普勒获得灵感并成为微积分的开拓者。

数学家上帝

作为科学革命的关键学科，数学在很长一段时间里都是大学的影子学科。它的主要作用是作为音乐或天文学的技术辅助，帮助画家确定透视结构，帮助水手确认方向，商人做买卖时要用到它，炮兵瞄准时需要它。直到15世纪下半叶，它才开始涉足科学领域。在接下来的世纪里，大学里设立了第一批数学教席。欧洲的算术艺术家现在能与印度和阿拉伯的大师平起平坐，这一切都始于新教德国。在天主教的欧洲地区，耶稣会士扮演了一个先锋角色，其中就包括克里斯托弗·克拉乌（ChristopherClavius，1538—1612）。他曾参与格里高利十三世的历法改革，是耶稣会中的领军人物。他为数学进入罗马耶稣会大学的课程作出了重要贡献。这所大学成为其他学校的标杆。大学应该着手研究经验事实，这是很新颖的看法。欧几里得的几何学中就包含数学原理，用数学证明的方法堪比亚里士多德的三段论，两者具有同样的价值。自然科学和数学相辅相成。

数学研究的兴起得益于15世纪下半叶柏拉图学说的复兴。柏拉图和毕达哥拉斯的传统有一个出发点，即宇宙是按照衡量和数量建立的，而且神性就表现在宇宙的规律性和它的美丽之中。世界的建筑大师上帝突变为数学家。自然科学，尤其是天文学，最终就像是在寻找等式，造物主就是根据这些等式构建了存在。这个想法让当时最伟大的一群思想家灵感迸发。柏拉图学园的门楣上雕刻的铭文被哥白尼借用改换，他的代表作的扉页上写着一句希腊文：“不识几何者不得入内。”（Meteisageometretoseisito。）开普勒坚信自己被“神圣的愤怒”控制——柏拉图认为这是一种上帝的启示——他因而才认识到宇宙构建的原则。事实上，在所罗门的智慧中就曾提到，上帝把一切按照衡量、数量和重量排列。开普勒和其他人埋首计算的最深动机就是希望在宇宙的显现中破译造物主的语言。托勒密这个异教徒没能得到理解上帝伟大设计的钥匙，在开普勒看来，就是因为古代宇宙论与他的宇宙观之间的区别。

有时，对了解上帝几何学的渴望会驱使开普勒走上岔路。在当时已经众所周知的六颗行星之间存在着五个中间地带，这一发现让开普勒很激动：不是正好存在五个完美的柏拉图体，即正四面体、立方体、正八面体、正十二面体和正二十面体？开普勒当时是一个25岁的初学者，他试图证明每个行星轨道可以准确地归为某一个柏拉图体，彼此间都可以和谐相处。他在《宇宙的奥秘》中认为宇宙和谐、优雅又美丽。这种天文美学与阿尔贝蒂的标准不谋而合，虽然阿尔贝蒂的美学观是应用于一个完全不同的领域。人们无法在不丑化的前提下对一个美丽的建筑进行添加或删减，宇宙也是一样，在构建宇宙时不应该出现任何没有意义的东西。世界建筑显然与文艺复兴时期的建筑相似，它的经济学有美学原因，而美学又是基于宗教信仰。自然界中任何事物都不应该是无所事事的或多余的。意义无处不在，纯粹理性生效。

然而，数学的铁律甚至限制了神圣的创造力，上帝无法统治数学中的不可能。因此，宇宙结构在开普勒眼中似乎也不是随意的。“我差点要说，上帝创造他能创造的，”他写道，“他不能创造的就不去管。”他的这句话触及了一个引人入胜的谜团，当时意大利的人文主义者激烈探讨，宇宙学也受它驱使：不管人们的观察和实验多么先进，自然现象怎么可能是根据数学定律运行呢？也许上帝不是数学家，但宇宙是数学？就像后来的爱因斯坦，开普勒也确信“上帝”不会掷骰子。归根结底是造物主给人类机会去了解真相并使其明白何为完美，因此允许人类理解他的作品，包括自然和《圣经》，这种信念在文艺复兴时期仍然让人深信不疑，他们把这个当成答案。

开普勒的新宇宙确实比较清晰。本轮和均轮变得多余，行星运动的均匀性和圆形轨道也被抛弃。然而，他的宇宙比托勒密的宇宙扩大了2000倍。哥白尼的宇宙延伸到2470亿千米。1245年前后，梅茨的高苏昂（Gossuiz）在书中写道，第一个男人亚当以每天25英里的速度，用713年的时间到达了恒星，也就是说天空的直径约650万英里。伽利略计算出的从地球到恒星的距离是49，832，416千米，开普勒认为是142，746，428千米。布鲁诺认为宇宙无限的观点被开普勒否决，布鲁诺一直援引的库萨的尼古拉也不受开普勒待见。不仅是因为无限宇宙是不可见的、无法衡量的，也因为它是无法被证明的。更重要的是，无限因而无形的宇宙设想与开普勒的美学相矛盾。

他的《梦月》更加轻松欢快。这是有史以来第一部科幻小说，是新世界观的彰显。书中已经预想到后来可能出现的崇高一刻，1968年圣诞节，人们第一次从环绕月球的太空舱观察哥白尼的宇宙。开普勒还描写了虚构的宇航员经历的最盛大的奇观，地球从月亮后面升起。母星的形状不断变换，有时像一把镰刀，有时像一个球，“因为同一个原因，太阳能照到的和不能照到的地方”。

望远镜的发明

1609年7月的一个晚上，人类第一次接近月球，这个日期非常精确。当时在帕多瓦担任数学教授的伽利略·伽利雷将望远镜转向我们的夜月。大约在同一时间，英国人托马斯·哈里奥特（ThomasHarriot，约1562—1621）也在刚刚发明的望远镜的帮助下勾勒出一个令人震惊的精确的月球地形，但他从未公布过这一发现以及其他的发现。伽利略则不然。“我的这个小论文将展现一些伟大的事情，供各位进行研究调查和观察。”他1610年的《星际使者》这样开场，“我说是伟大的事情，首先是因为事物本身的重要性，其次是因为闻所未闻的新奇，最后是因为这个设备，在它的帮助下我才感知到这些事情。”这本书献给了托斯卡纳大公科西莫二世·德·美第奇，伽利略在他的宫廷任职。