2023年是著名天文学家哥白尼诞辰550周年，也是《天球运行论》出版480周年。

12月2日晚八点，由北京市科委、中关村管委会科普专项经费资助的科学传播公益项目“高山科学经典”邀请到了清华大学科学史系系主任、清华大学科学博物馆馆长吴国盛，清华大学天文系教授毛淑德，清华大学科学史系博士研究生严弼宸，于哥白尼诞辰550周年之际，一起导读《天球运行论》，看看哥白尼是如何开启了一套新的思想范式，使“地心说”在其后百余年间被逐步推翻，并使日心体系最终获得成功。

究竟是太阳绕着地球转，还是地球绕着太阳转？在如今，“地球绕着太阳转”是一个学龄儿童都能脱口而出的科学常识。然而这个常识的获取背后是一场意义非凡、影响深远的科学革命，这场革命是如何开始的呢?

天球相对于地球进行周而复始的永恒旋转，是希腊数理天文学的基本假定。它向人类指示了天界运动的周期性与稳定性，同时也指示了大地的中心位置。柏拉图、亚里士多德、欧几里得和托勒密都认同天球概念，并以此作为构建宇宙论的基础。托勒密通过一系列数学工具模拟行星的不规则运动，从而建立了具有强大解释力的地心体系，这种理论一直延续了1500年而无人打破。

直到1543年，这个不同寻常的年份，哥白尼的《天球运行论》正式出版，他在这部巨著中向统治西方思想千余年的“地心说”发出挑战，提出了“日心说”，从而在根本上颠覆了人类对宇宙的传统观念。

“这本书具有很强烈的戏剧色彩，它具有双重品格，既保守，又革命。”导读嘉宾吴国盛教授介绍到，“哥白尼是希腊数理天文学的正宗传人，他之所以挑战托勒密的‘地心说’，是因为他嫌弃托勒密背离了希腊天文学的基本假定，即宇宙（Cosmos）是和谐完美的。同时，《天球运行论》是革命性的，体现在用日心取代地心，重构宇宙秩序，而且更大的革命性在于它开辟了物理学。”

吴国盛教授在高山科学经典导读现场

希腊天文学的基本问题是行星问题，他们将天上所有的星分为两类，一类是恒星，步调一致，相对固定，周日旋转。第二类是日月五星，它们的黄道运动不均匀，具体表现在速度不均匀、偏离黄道、逆行。

对于尊崇宇宙和谐完美的希腊人来说，日月五星不均匀的黄道运动令人烦恼。柏拉图便对他的学生说，一定要想办法将行星的表观不规则运动还原成规则运动，这便是“拯救现象”。

“欧多克斯是希腊天文学的开创者，他是完成柏拉图任务的第一人，他用天球的层叠模拟行星的表观运动，基本上可以模拟日月五星不均匀的运动。”吴教授解释道，“但这个模型有个缺点，行星离地球的距离保持不变，就意味着没法解释行星亮度的变化。”

为了进一步解决这个问题，人们又发明了“本轮+均轮”模型，可以模拟行星逆行，而且可以解释亮度的变化。“这个方法一直沿用到了公元150年左右，出生在埃及的希腊天文学家托勒密做了一个大综合，在‘本轮+均轮’的基础上加了‘偏心圆’，还加了一个新技术‘偏心匀速点’，这三种技术混合使用，就可以合成非常复杂的行星运动，能很好地解释、预测行星位置。”但托勒密体系也有不足之处，成为了哥白尼革命的原因，吴教授在导读时介绍到，“托勒密体系中的行星方案各自独立，缺乏统一性；托勒密引入equant，破坏了cosmos的对称原则和均匀原则；托勒密体系是复数不是单数，众说纷纭莫衷一是，违背了宇宙唯一性原则。”

吴教授认为，“哥白尼完全继承了希腊人对天文学的基本预设、基本问题和基本方法，他是行星天文学者，只关注行星方位问题，用天球几何的重叠方式模拟不规则运动。甚至当他认为地球是公转的时候，他也是让地球镶嵌在一个天球上转。天球这个概念在哥白尼这里是不能忽略的，离开这一点就没法理解它为什么要让地球这么转。”

哥白尼揭开了科学革命序幕，太阳成为“宇宙中心”，为现代科学体系的形成开辟了道路。

哥白尼革命是什么时候胜利的？

吴教授认为，哥伯尼不是靠自己取得胜利的，是靠他的后续追随者们持续不懈的努力胜利的。“第谷体系部分吸取了哥白尼的成果；开普勒发现了椭圆轨道，升级了哥白尼日心体系；伽利略的望远镜解开了哥白尼的不少困难，伽利略的运动学帮助破解了运动困难；最后，哥白尼体系随牛顿力学的成功而最后成功。”

Tags：体系(65)行星(4)科学(89)哥白尼(1)

转载请标注：信息网——他改变了全人类的宇宙观，高山科学经典导读《天球运行论》