亚里士多德的世界观

17世纪以前，人们对运动和变化知之甚少。因为它们不仅研究难度很大，而且极其不受欢迎。柏拉图曾教导学生说，几何学的目标是了解“永恒存在的事物，而不是转瞬即逝的东西”。他对转瞬即逝事物的藐视态度，在他最杰出的学生亚里士多德的宇宙论中得到了更加充分的体现。

亚里士多德学说主宰西方思想近2 000年（在托马斯·阿奎那删去了其中涉及异教徒的内容后，天主教也接受了这一学说），它认为天空永恒不变且完美无缺，地球静止不动地处于神创世界的中心，太阳、月亮、恒星和行星等天体伴随着天球的自转，沿正圆形轨道绕地球旋转。根据这种宇宙论，在地球上被月光照到的地方，万物都会腐烂、死亡和衰败。生命的变幻莫测就像落叶一样，本质上是转瞬即逝、反复无常和混乱无序的。

虽然地心说看似令人安心且合乎常识，但行星的运动却提出了一个棘手的问题。行星的英文单词“planet”的原意是“流浪者”（wanderer）。在古代，行星被称为流浪的恒星，因为它们会在天空中缓慢移动，而不像猎户座和北斗星中的那些恒星一样，在天空中的位置保持不变。每过几周或者几个月，它们就会从一个星座行进至另一个星座。相对于恒星，尽管行星大多数时候都是向东移动，但似乎偶尔也会减速、停下，然后向西倒退，天文学家把这种现象称为逆行。

以火星为例，人们观测到它在接近两年的公转周期里，有大约11周的时间在逆行。今天，我们可以用摄影的方式来捕捉它的逆行轨迹。2005年，天体摄影师唐克·特泽尔拍摄了一组火星快照，共35张，前后两张照片的拍摄时间均间隔一周左右。他将这些照片背景中的恒星对齐后进行了图像合成，最终生成图片上的中间11个点表明火星在逆行（图3–1）。

图3-1

今天，我们知道逆行是一种错觉。当经过移动速度相对缓慢的火星时，我们在地球上所处的有利观测位置使我们产生了这种错觉（图3–2）。

图3-2

这就像你在公路上超车一样。想象你驾车行驶在沙漠中的一条长长的公路上，远处群山起伏。当你从后面接近一辆速度较慢的车时，在群山背景的衬托下，它看起来正在向前移动。但当你驾车追上并超过它时，它似乎会短暂地相对于群山向后移动。而一旦你超过那辆慢车的距离足够远，它看起来又在向前移动了。

这种观测结果引导古希腊天文学家阿利斯塔克提出了最早的日心说，比哥白尼早了大约2 000年。它巧妙地解开了逆行之谜，但日心说也有它自身的问题。如果地球在移动，为什么我们没有掉下去呢？为什么恒星看起来是固定不动的呢？这不应该啊，当地球围绕太阳旋转时，远处恒星的位置看起来应该稍有改变才对呀。经验表明，如果你看着远处的某个物体，然后换个地方再看一次，那么在一个更远背景的衬托下，这个物体的位置看上去似乎有所改变，这种效应被称为视差。想要体验它，你可以把你的手指放在你脸前方的尽量远处。闭上一只眼，然后睁开，再闭上另一只眼。当你换眼睛的时候，你的手指似乎在背景的衬托下向旁边移动了。同样地，当地球在轨道上围绕太阳旋转时，在更遥远恒星的衬托下，较近处恒星的视位置应该会发生改变。解决这个悖论的唯一方法（阿基米德在回应阿利斯塔克的日心说时就意识到了这一点）是，假设所有恒星都极其遥远，与地球的距离达到了有效的无穷远，那么行星的运动将产生不可探测（因为视差太小而无法测量）的位移。这个结论在当时很难被人们接受。没有人能想象出宇宙会如此巨大，恒星会如此遥远，甚至比行星还要远得多。尽管今天的我们知道事实的确如此，但在那个时代这是难以想象的。

所以，尽管地心说存在各种缺陷，但它似乎是一种更加合理的图景。古希腊天文学家托勒密用本轮、偏心匀速圆和其他经验系数对这个理论进行了适当的修正，使它能相当好地解释行星的运动，并让历法与季节周期保持一致。尽管托勒密体系笨拙而复杂，但直到中世纪晚期它都行之有效。

1543年出版的两本书成为一个转折点，并标志着科学革命的开始。在那一年，比利时医生安德烈·维萨里报告了他对人类尸体进行解剖的结果，而这种做法早在几个世纪之前就被禁止了。他的发现驳斥了14个世纪以来关于人体解剖学的公认观点。同一年，波兰天文学家尼古拉·哥白尼终于准许公开出版他的激进理论，即地球围绕太阳转动。他之所以一直等到濒死之际才做这件事（就在这本书即将出版时他去世了），是因为他担心天主教会被他否定地球处于神创世界中心的言论激怒。他的担心是有道理的，乔尔丹诺·布鲁诺就是他的前车之鉴。布鲁诺在提出宇宙无限大且包含无穷多个世界等“异端邪说”之后，遭到宗教裁判所的审判，于1600年在罗马被处以火刑。