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内容简介：

望远镜发明之前，人们只能凭借肉眼观察和理解可见天空中的现象。那么，十六世纪的四个人——他们分属不同的民族、年代、宗教和阶级——又是如何协作得出地球绕太阳旋转的结论的呢？凭借这个“颠倒乾坤”的发现，他们为当代的世界创造了条件，也为现代社会埋下了种子。

《地球的天空 : 哥白尼、第谷、开普勒和伽利略如何发现现代世界》一书是对这个“天文学之家”——尼古拉·哥白尼、第谷·布拉赫、约翰内斯·开普勒和伽利略·伽利莱伊——的近距离考察。作者巧妙地把这几位天文学家置于他们所在的时空之中，展现了历史上推动科学不断发展的知识巨擘们深刻的代际关联，同时也揭示了他们独特的个性，以及如何在彼此互动的过程中为我们带来了日心说的宇宙模型。

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生于旧世界的哥白尼

年少的尼古拉·哥白尼看上去身材瘦长、相貌平平，此时的他没什么远大理想，也无意打扰任何人。哥白尼酷爱数学，寡言少语，不喜欢剪头发。

1491年秋，哥白尼收拾行装，准备离开打小生活的托伦（Toruń），开启一段沉思之旅。此时，他的心中已经埋下了一个令人不安的想法，这个想法与他酷爱的天文学相关，即地球可能在动。哥白尼此前也没有时间深入琢磨这个问题，但现在他正准备上大学，而大学是中世纪为数不多能够提升知识水平的地方之一。哥白尼的外表并不出众。如果流传下来的他的画像多少有些靠谱的话，那他看上去憨憨的，小嘴得自母亲，眼睛周围一大圈的白色，映衬得脸部其他地方看上去好像没洗干净似的。哥白尼的外表实在是不惹眼，就连他骑马沿波兰的村镇往南走了两天都没引起他人注意。接下来，他将在克拉科夫大学（University of Kraków）开启自己的成年生活。

我们与哥白尼身处不同时代，比起空间上的陌生感，他生活的时代更让我们感到陌生。哥白尼沿途经过的是旧世界：局促、粗鄙、荒诞不经。这些地方没有鳞次栉比的建筑，没有大城市，也没有冒着浓烟的工厂。当时还没有唤作“美国”的地方，也没有灯泡、疫苗和廉价的钢材，更没有民族主义、世俗的国家、精准的钟表和女权主义，也几乎没有枪支、咖啡，书籍也很少，更谈不上民主。但至少，一个经济繁荣的城镇会配备新式机械驱动的谷物磨坊来满足居民的需要，而顽童、麻风病人和声名狼藉的妇女也能在树荫下闲逛；此番景象可算作现代性诞生的第一丝迹象。 ^[1]

途经肥沃的维斯瓦河（Vistula River）附近时，哥白尼看到身后远去的世界满是棚屋堆砌的乡村，此情此景令人感慨。村里多数都是农民，而多数农民又相当贫困。哥白尼发现，他们几乎一无所有：一头奶牛、一头猪、一只母山羊和一袋谷物，这些能够给他们带来的只是自制奶酪和黑面包这样的粗茶淡饭。 ^[2] 农民们这点微薄的收入中，每周劳作一天才能交上的那点儿食物税，径自流进了忘恩负义的贵族阶层的腰包。有新婚的农民在妻子的鼓动下，双双逃离村庄去外面寻找更好的生活，但总是不到半年就沮丧而归，被罚去耕种那些荒芜、贫瘠的土地。他们别无选择。

贫困的境遇让许多农民快要揭竿而起，在远离天主教大本营罗马的国家和地区尤甚。中世纪的欧洲正是在罗马天主教信仰下有序组织起来的。在当时，所有欧洲人生来便是天主教教徒，少数被各国强制要求从事银行业的犹太人除外，他们被禁止从事其他“正当”行业，不得不从事被基督教国家认为是“罪孽”的银行业。所有贫困的小镇都建有矮小的石头教堂，其高度仅能容人站立，窗户上也没有彩色玻璃，普通平民挤在这里聆听圣言。对普通人来说，教会不仅仅是宗教组织，更是他们理解自身社会属性的场所。从神圣的婚礼到国王的加冕礼，从孩童的洗礼再到神职人员的任命，在每一场公共仪式和典礼上，上帝均与众人同在，每个周日，上帝都会用《圣经》里动人的话语为众人带去安慰。教会抚慰着农民的心灵，并引导他们带着虔信过上了诚实、平静而喜悦的宗教生活。

在这个贫困的国家，一个教区有位能读会写的教士是一件幸事。在理想情况下，教士是天主教社群的智慧之源，上帝将知识托付给他们，这些知识混杂着淳朴信仰里的道德和习俗。哥白尼早已精通拉丁语，他身边的人都期待他的大学冒险之旅能让他顺利地在教会中谋得职位。到十八岁时，哥白尼已经满脑子都是普通人不愿相信的知识。

哥白尼知道，毕达哥拉斯（Pythagoras）是第一位提出数学是理解自然的枢机的古人。 ^[3] 这个观念让信奉希腊神秘主义的毕达哥拉斯激动不已，他甚至还组建了一个与此相关的异教派别。这个教派告诉所有成员永远不要吃豆子，据说某个成员还因为证明2的平方根不是分数而被教派淹死了，所以人们自然会认为他们有些疯狂。不过，他们的“数学可以用来理解自然”的这一学说却是理智的产物。紧随其后的是柏拉图（Plato）及其学生亚里士多德（Aristotle），他们流传下来的作品涵盖了所有的学科分支，每一位钻研拉丁语和希腊语的学生都会阅读。亚里士多德的哲学与中世纪的释经学繁复地交织在一起，唯有哥白尼所做的研究才能将二者明确区分。亚里士多德把世界划分为物理学和形而上学等领域，前者研究流变的现象，后者研究不变的现象，形而上学就像教会一样充当着沟通物质世界和超然的神性之间的神圣媒介。亚里士多德甚至把形而上学唤作“神学”。他说，物理学关注地上的生灵，它们肮脏、散发着难闻的味道且易朽；形而上学则关注月亮之上的完美事物。月亮之上的事物可能会运动，但运动方式已被“第一推动者”〔first mover，也作“不动之动者”（古希腊语：ὃ οὐ κινούμενον κινεῖ；直译：动而不动的东西）或“原始推动者”（拉丁语：primum movens）是一个由亚里士多德提出的概念，作为第一个因果关系的原因，或称“第一自存因”“宇宙内所有运动的推动者”“第一推动力”。正如名称中隐含的那样，不动之动者可以在本身并不被任何此前的动作所影响的前提下，移动其他事物。——译注〕先行决定了，因而不会发生改变。希腊人称第一推动者为“理法”（Logos）、“理性”（Reason）、“上帝的神圣之言”（Divine Word），而虔诚的天主教教徒称之为“上帝”。

亚里士多德还认为，太阳绕着地球转，但他并未对此进行过多解释，因为就连小孩子都能明白这一事实。只要举头一望便知，太阳显然在移动。

哥白尼继续出发向南前往克拉科夫，头顶的太阳也跟着在巨大的弧形轨道上移动着。阳光穿过褐色的枫树林，斑驳地洒在维斯瓦河静谧的蓝色水面上。农民们沿着犁沟踱着步子播撒秋天可以收获的啤酒花和大麦种子，他们比其他人都更清楚太阳是如何移动的。农民的作息深受太阳日常移动的影响，他们认为太阳这个巨大的圆盘每24小时绕地球一圈，由此产生了昼夜交替。他们还相信，太阳每年也会绕另外一个圆形轨道运动，因此，一年中某些日子的昼长会比其他日子短一些。这个年度轨道产生了四季轮回，产生了四季中的寒雪、翠绿的植物、潮湿的夜晚和红叶。天文学家偏爱花哨的名字，他们把太阳每年走过的轨道称为黄道（ecliptic），因为只有在这条轨道上才会出现日食（eclipse）。黄道又名黄道十二宫（zodiac）或者“圆形动物园”，因为它是由十二个动物命名的星座组成的圆形环带。如果一个农民对太阳的移动和季节的交替毫无察觉，那么他将面临庄稼歉收、家人饿死的风险。

临近克拉科夫时，城市的气息扑面而来：教堂越来越敞亮，人也越来越富有，道路变得破旧，空气中也满是商业气息。穿过繁华的城郊，哥白尼来到了城北高耸入云的红顶防御工事前，另一头的远方是位于托伦的故乡。克拉科夫老城方圆不过1英里（约1.6千米），但这座城市的思想意味着无限的未来。哥白尼进了城，来到了大学。他要找寻新的生活方式。

1491年的克拉科夫大学已是欧洲名列前茅的大学之一。 ^[4] 它同其他大学相比并没有什么特别之处，几栋狭窄的建筑挤在城市的西北角，来此求学的学生至多不过数百名。中世纪大学的前身是修道院，它首先是研究神学、保存文化的地方。其次，大学也研究语言学和修辞学，这是学习《圣经》和古典文献翻译的基础学科。这个令人崇敬的知识阶梯的底层是科学（当时称“自然哲学”）和数学，它们并不附带什么文化价值。尽管学科之间存在等级制度，但所有的学科都受人尊敬，它们笼统地被称为“博雅教育”（liberal arts），因教授对象为自由人而得名。在博雅教育里，教堂赞美诗或宗教圣像的美学价值，会体现在匀称的多边形中；分析哲学的强大逻辑也体现在诗歌的韵律中。世界的知识曾被粗暴地分割为不同的范畴，但人对世界的经验并非如此（这里指的是知识有类别，但人对世界的经验却无法做出这种区分，哲学家们经常从这个角度对比经验和知识）。

和每一位早期的人文主义者一样，哥白尼拥抱着跨学科的博雅教育。他这样写道：“多样性带来的愉悦胜过一切。” ^[5] 在如此氛围之中，他去参加天文学讲座又有什么值得大惊小怪的呢？克拉科夫大学有一位怯生生的教授，脸上长满了喧宾夺主的胡子，他与哥白尼是同一类学者。 ^[6] 这位教授开设了一门理论天文学课程，该课程断言地球静止不动，并解释了该世界观隐含的令人畏惧的所有细节，其中最令人不寒而栗的，是行星那诡秘的行踪，用浪漫的基督徒们的说法则是“神圣的运动”（the divine revolutions）。

十五世纪的天文观察者们尚未发现透镜的作用，他们仅凭肉眼观测这些神圣的运动。仰望星空，天文观察者们能看见除太阳外还有六颗漫游的行星 ^[7] ：水星、金星、火星、木星、土星以及月球。这六颗行星并不像太阳那样以正圆轨道绕地球运行，而是表现出各种恼人的运动：纵横交错、静止、变大以及远离等。这些恼人的运动被称为逆行（retrogression），相应的拉丁语表示为“倒退”。毫不夸张地说，这种现象从一开始就困扰着天文学家。古埃及人认为“行星”喝醉了酒。

哥白尼为优美的托勒密体系所倾倒。托勒密体系流畅、灵活，“完美，几近完美”，哥白尼感叹道。 ^[8] 一代代天文学家不断完善托勒密体系，增删一些本轮，其实，每颗行星搭配一个本轮，就足以提供连贯且令人信服的天文学预测了。

哥白尼越是学习天文学知识，内心的怪异感就越发强烈。身为一名颇有成就的天主教神职人员，花些时间熟悉天文学是明智的，但哥白尼花在天文学上的时间之长，足以见得他远非为了宗教事业和信仰去追求天文学。哥白尼喜欢数学纯粹出于兴趣。“所有好的学问和知识都能让我们远离罪恶，”他写道，“天文学和数学知识还能为精神提供意想不到的愉悦。” ^[9]

哥白尼对天文学课程的喜爱程度远超其他学科，他渴望从天文学的起源汲取这门学科知识，但他遗憾地发现，熟练掌握古希腊文并非一朝一夕的事情。托勒密《至大论》拉丁文译本很少，但哥白尼还是决定去市中心的一家书店碰碰运气。他在这里购得了古希腊几何学经典，即欧几里得（Euclid）的《几何原本》（Elements）的首版拉丁文译本 ^[10] ，还买到了《方位表》（Table of Directions），作者是雷吉奥蒙塔努斯（Regiomontanus），封面上印着耶稣的婴儿时期形象。 ^[11]

对于哥白尼来说，阅读雷吉奥蒙塔努斯的著作与阅读欧几里得、托勒密和亚里士多德的著作有些不同。雷吉奥蒙塔努斯并不是古板的希腊人；他是一位快乐的德国人，当时已过世近二十年。他与自己的老师格奥尔格·普尔巴赫（Georg Peurbach）用一生的时间共同书写了崭新的欧洲现代天文学家勇于质疑古人的神话，这个神话既寓意丰富，又变成了现实。

1453年，年轻的格奥尔格·普尔巴赫成了维也纳大学的教授。但学生们对天文学鲜有兴趣，无奈之下，他只好教起了拉丁文诗歌。格奥尔格酷爱阅读，他如饥似渴地阅读托勒密和阿拉伯科学家的著作，很快，听他讲课的学生就坐满了整间教室。1453年8月，三十岁的格奥尔格举办了欧洲第一场大型行星理论公开讲座。

雷吉奥蒙塔努斯坐在昏昏欲睡的听众中间，机敏而认真地做着笔记。在当时，乡下男孩儿鲜少接受大学教育，因此，雷吉奥蒙塔努斯算得上是另类，其父辈靠经营磨坊所得供他进入大学学习。有人揶揄其农村出身，给他起了个绰号叫“山腰”。雷吉奥蒙塔努斯本名是约翰·穆勒（John Muller），是格奥尔格最得意的门生。毕业之后，雷吉奥蒙塔努斯也在维也纳大学获得了教职，师生二人从此携手并进。在接下来的四年时间里，两位学士（雷吉奥蒙塔努斯曾获得硕士学位）相互扶持，并肩工作。他们合作的最终结晶就是《托勒密〈至大论〉摘要》（Summary of Almagest，下文简称《摘要》），旨在将托勒密那艰深的经典之作变得更容易为欧洲人所理解。《摘要》的编排颇费心思，不仅对托勒密的《至大论》进行浓缩，而且还对他的一些看法进行更改，抛弃了错误的观察结果，增加了详尽的数学证明。他们在小心翼翼地复述托勒密观点的同时，也在其书中添加了少许大胆的修正。

普尔巴赫教授一心扑在工作上，当二人的工作推进到书的第六章时，他居然丝毫没有注意到自己即将不久于人世。雷吉奥蒙塔努斯在《摘要》的前言里回忆了普尔巴赫教授离世时的情景，哥白尼不久之后就会读到以下这段话。雷吉奥蒙塔努斯写道：“回忆悲伤而苦涩……”

老师猝然离世之前，攥着我的手，头枕在我的腿上说道：“永别了，我亲爱的约翰。永别了，如果你往后还能记得老师，就请一定要完成我未竟的《摘要》。” ^[12]

书里的数学公式和抽象的哲学理论，一并升华为二人深厚而坚固的友谊，除了数学家以外，其他所有人都会感到震惊吧。在数学家看来，这些看似朴素的内容往往承载了厚重的情感寄托。

雷吉奥蒙塔努斯竭尽全力实现了普尔巴赫临终时的遗愿，独自完成了他们的合作结晶《摘要》剩余的整理工作。失去了挚友的雷吉奥蒙塔努斯四处游历，过着教书、写作和研究的生活。尽管后来他再也没能找到一个志趣相投的朋友，但他培养的一批学生日后也走上了教书育人之路。这些成为教师的学生来自德国、匈牙利和意大利；在雷吉奥蒙塔努斯的努力下，一个跨文化的学者群体逐渐形成。

哥白尼效仿雷吉奥蒙塔努斯也开始了游历。1496年，他从克拉科夫大学辍学，开始周游欧洲。哥白尼在位于意大利天主教核心地区的博洛尼亚大学（University of Bologna）重新注册学籍，开始攻读教会法博士学位，据说这是他为日后在教会任职做准备。然而，在攻读博士学位期间，他并未将研究方向转向宗教，恰恰相反，正是在博洛尼亚，他开启了与一位天文学家的友谊。

多梅尼科·玛丽亚·达诺瓦拉本人就是名教授雷吉奥蒙塔努斯的学生，哥白尼立即对他产生了兴趣。一位合作者回忆说，哥白尼“与其说是学生，不如说是观测工作的助手和见证者” ^[13] ，但他的话并未说到点子上。哥白尼租住在达诺瓦拉宅邸的一个单间里，二人在3月的夜里待在一起，熬夜观察月亮。 ^[14] 几十年后，哥白尼仍会去查找当年与达诺瓦拉一起记录的观测资料。 ^[15] 在观测时，哥白尼专注地聆听着达诺瓦拉的教诲，尽管二人之间的交谈内容外人无从知晓，但达诺瓦拉被认为是托勒密学说的坚定批判者。

十五世纪与十六世纪之交时，哥白尼阅读专业的天文学著作，与专业的天文学家朝夕相处，就专业的天文学问题做讲座。不过，若以天文学为职业来谋生，并不适合哥白尼。天文学是一门无法给人安全感的学科。在当时任何一个人看来，夜空中没有黄金屋。如果观星者想要养家糊口（或者有口饭吃），他们就必须说服资助人相信，天空真的关乎人的生死，而这恰恰是占星术的领域。除了最华而不实的天文学家以外，其他天文学家对待占星术就像广告商对待广告一样：广告并不完全是虚构的，而且能大大促进产品销售。占星术报酬优渥，天文学家常常不得已开展一些占星术业务。从法律上讲，在大学拥有教职的达诺瓦拉也有义务开展占星术业务。哥白尼肯定学过占星术 ^[16] ，他的朋友们也对此推崇有加，但他本人的作品中丝毫没有占星术的影子。占星术是哥白尼所生活的世界的基础，但并不是他脑海里精心编制的天文学世界的基础。

尼古拉·哥白尼就这样开始了在意大利七年的生活。他身上的民族色彩逐渐淡化，变得越来越国际化，说的拉丁语比波兰语还多，甚至还前往罗马度假，欢庆1500年的大赦年庆典。也正是在罗马，他把自己的名字转写成了拉丁名，至少在称呼上——如果还谈不上在精神层面的话——成了哥白尼（Copernicus、Coppernicus或Copernic）。你或许可以称他为教士，在博洛尼亚大学学习一年后，他请人代自己接受了天主教会的第一份正式职务，回到波兰的瓦尔米亚省（Warmia）担任公职人员。这个职位是个闲差，薪水相当可观，而且不要求坐班，乃至哥白尼在接下来的十五年里都没有被安排什么工作。

但哥白尼闲不住，他向全体教士会议提出申请，请求允许他去帕多瓦大学（University of Padua）再接受两年的教育，全体教士会议批准了申请，批准文书上写道：“因为哥白尼承诺学习医学，并且将来会为教会成员提供有益的医疗服务。” ^[17] 这个承诺与其说是谎言，不如说是误导。哥白尼继续学习古希腊文，甚至学起了油画。至于天文学，这所大学以亚里士多德哲学学派闻名，哲学家们会公开谈论托勒密体系明显的不足之处。 ^[18]

亚里士多德哲学认为，匀速圆周运动是完美的天球运动的属性，因为它是最完美的一种运动。完美意味着简洁。托勒密通过应用数学“玷污”了亚里士多德的哲学，并了解到行星运动绝不如想象的那般简洁。为了便于模拟行星的逆行，他引入了偏心匀速点（equant，原文如此——译注），这是托勒密天文学体系的最后一个关键部分，他也由此被迫向亚里士多德发起了挑战。

在托勒密的天文学体系中，偏心匀速点是行星轨道内的假想点。行星通常绕地球做匀速圆周运动，添加偏心匀速点后，如果观察者站在偏心匀速点上观察，行星看上去依旧保持匀速圆周运动，而当本轮距离偏心匀速点越近时，行星的实际运行速度也越慢。