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载《新发现》杂志2009年第5期
科学外史(35)

两百年的东方奇遇
——关于第谷的往事之五

江晓原
  

 

  1599年,第谷入主布拉格城外的贝纳特屈城堡,次年2月3日开普勒来到城堡,成为第谷的助手。第谷正准备在圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世的资助下,再展开一段帝国御用天文学家的如歌岁月,却想不到上帝竟提前召他去天国了。1601年10月他不幸染病,11天后就溘然长逝(10月24日),享年仅54岁。
  第谷的巨著《新编天文学初阶》(Astronomiae instauratae progymnasmata),生前未及完成,开普勒在1602年将它出版。还有以赞助人鲁道夫二世命名的《鲁道夫星表》(Rudolphine tables),第谷生前也未能完成,他在临终病榻上殷殷嘱咐开普勒尽快接着完成它,他还希望《鲁道夫星表》能够建立在他自己构建的宇宙模型之上——他的这个要求开普勒后来并未遵从。《鲁道夫星表》直到1627年方才出版,那时开普勒的行星运动三定律也已经发表多年,天文学已经进入开普勒时代了。
  
  第谷对于自己构建出来的宇宙体系模型,还是相当自信和珍爱的。他一直是哥白尼日心说的怀疑者。他在《《论天界之新现象》》(De Mundi,1588,来华耶稣会士的译名是《彗星解》)中提出自己的新宇宙体系,试图折衷哥白尼和托勒密的学说。他让地球仍然留在宇宙中心,让月亮和太阳绕着地球转动,同时让五大行星绕着太阳转动。
  第谷提出的宇宙体系模型,在当时和稍后一段时期内,获得了欧洲相当一部分天文学家的支持。例如雷默(N. Reymers)的《天文学基础》(Ursi Dithmarsi Fundamentum astronomicum,1588),其中的宇宙体系几乎与第谷的完全一样,第谷还为此和他产生了明权之争。又如后来丹麦宫廷的“首席数学教授”、哥本哈根大学教授朗高蒙田纳斯(K. S. Longomontanus)的《丹麦天文学》(Astronomia Danica,1622),也完全采用第谷体系。直到里奇奥利(J. B. Riccioli)雄心万丈的著作《新至大论》(New Almagest,1651),仍然明确主张第谷学说优于哥白尼学说。该书封面图案因生动反映了作者的观点而流传甚广。
  第谷体系至少在他提出之后数十年内,也经受住了天文学新发现的考验。
  1610年,伽利略在《星际使者》(Sidereus Nuntius)一书中发表他用望远镜观测天象所获得的新发现,造成巨大轰动。这些新天象对当时各家宇宙体系形成了严峻考验。伽利略的新发现则可归纳为六点:
  1、木星有卫星;2、金星有位相;3、太阳有黑子;4、月面有山峰; 5、银河由众星组成;6、土星为三体(实际上是光环造成的视觉形象)。
  当时相互竞争的宇宙体系主要是如下四家:
  1、1543年问世的哥白尼日心体系;2、1588年问世的第谷准地心体系;3、尚未退出历史舞台的托勒密地心体系;4、仍然维持着罗马教会官方哲学中“标准天文学”地位的亚里士多德水晶球体系。
  伽利略新发现的后四点与日心地心之争没有直接关系(但三、四两点对亚里士多德水晶球体系是沉重打击),木卫的发现虽然为哥白尼体系中把地球作为行星这一点提供了一个旁证,因为按哥白尼学说,地球也有一颗卫星——月亮,但这毕竟只是出于联想和类比,并无逻辑上的力量。最重要的一点是金星位相。地心体系不可能解释这一天象,而金星位相正是哥白尼日心体系的演绎结论之一。它对哥白尼日心体系来说是一曲响亮的凯歌。然而这曲凯歌却也同样也属于第谷体系——第谷体系也能够圆满地解释金星位相。所以在这一点上第谷体系也能与哥白尼体系平分秋色。
  
  在欧洲,《新至大论》或许已经是第谷体系最后的颂歌,此后第谷体系逐渐成为过眼云烟。但是第谷做梦也不会想到,他的体系居然会在遥远的中华帝国,成为帝国官方天文学说,并且长达二百年之久!
  1629年,明朝大臣徐光启奉命召集来华耶稣会士修撰《崇祯历书》,5年后修成。第谷宇宙模型被《崇祯历书》用作理论基础,在“五纬历指”之“周天各曜序次第一”中,有“七政序次新图”,即第谷的宇宙体系模型。而全书中的天文表全部以这一模型为基础编算。1644年明朝灭亡,耶稣会士汤若望(J. Adam Schall von Bell)将《崇祯历书》略加修订后,献给清政府,更名为《西洋新法历书》,清廷于顺治二年(1645年)颁行天下,遂成为清代的官方天文学。
  1722年,清廷又召集学者撰成《西洋新法历书》之改进本《历象考成》,在体例、数据等方面有所修订,但仍采用第谷体系,许多数据亦仍第谷之旧。《历象考成》号称“御制”,表明第谷宇宙模型仍然保持官方天文学理论基础的地位。
  1742年,清朝宫廷学者又编成《历象考成后编》,其中最引人注目之处,是改用开普勒第一、第二定律来处理太阳和月球运动。按理这意味着与第谷宇宙模型的决裂,但《历象考成后编》别出心裁地将定律中太阳与地球的位置颠倒(仅就数学计算而言,这一转换完全不影响结果),故仍得以维持地心体系。不过如将这种模式施之于行星运动,又必难以自圆其说,然而《历象考成后编》却仅限于讨论日、月及交蚀运动,对行星全不涉及。而且《后编》又被与《历象考成》合为一帙,一起发行,这就使第谷模型继续保持了“钦定”地位,至少在理论上是如此。此后清朝的天文学长期处于停滞状态,第谷体系的官方地位也就继续保持不变。
  第谷在中华帝国还有一段留存至今的华彩乐章——他的天文仪器。
  第谷晚年在离开汶岛后完成了《新天文学仪器》(Astronomiae Instauratae Mechanica,1589)一书,此书也是耶稣会士带到中国的重要参考书之一。1673年,耶稣会士南怀仁(F. Verbiest)奉康熙之命建造了6件大型天文观测仪器,依次是:天体仪、黄道经纬仪、赤道经纬仪、地平经仪、象限仪、纪限仪。这6件大型青铜仪器——至今仍完好保存在北京建国门古观象台上——几乎就是约一个世纪前第谷所建造天文仪器的直接仿制品。

  (完)


插图说明:
  《新至大论》封面图案:右面的司天女神正手执天秤,衡量第谷体系和哥白尼体系,天秤表明第谷体系更重。托勒密体系则已被委弃于地下。

 

                                            20090509加入