李志民：近代自然科学有三个重要代表性成就（一）―高校科技―中国教育和科研计算机网C

哥白尼 “日心说”

　　自然科学大致可分为近代自然科学和现代自然科学。近代自然科学是从古代自然科学发展起来的，是指从16～19世纪这一时期的自然科学，又称为近代实验自然科学。

　　从15世纪始，人类开始有意识地借助科学发现和发明，并合理利用自然现象、物质和规律，让自然界为人类造福。实验科学的兴起，更使自然科学有了独立的实践基础，这一时期是人类对自然界认识的一次升华。

　　这一时期的科学有三个重要的代表性成就： 一是哥白尼（Nicolaus Copemicus，1473-1543）等人的太阳中心说，其《天体运行论》的发表， 在对宇宙天体结构的解释上， “日心说”推翻了被传统奉为神明的“地心说”， 被称之为近代科学史上的第一次科学革命。

　　二是维萨留斯（Andreas Vesalius，1514-1564）、塞尔维特（Michael Servetus，1511～1553）和哈维（William Harvey，1578-1657）等人对血液循环理论的发现，在对人体结构的解释上， 冲破了传统神学所认为的人体内部不会有循环运动的信条， 使生理学、解剖学、医学从神学中解放出来。

　　三是科学实验活动的兴起， 培根（Francis Bacon，1561-1626）和笛卡尔（Rene Descartes，1596-1650）等人积极倡导近代科学方法， 要依据实验观察和计算结果的证据得出结论，而不能靠思辨和遐想，科学方法原则和有组织的科学活动对推动科学进一步的发展发挥了重要作用。

　　一、哥白尼 “日心说”：近代科学史上的第一次科学革命

　　哥白尼（Nicolaus Copemicus，1473-1543）等人的太阳中心说，其《天体运行论》的发表， 在对宇宙天体结构的解释上， “日心说”推翻了被传统奉为神明的“地心说”， 被称之为近代科学史上的第一次科学革命。地心说和日心说自古以来一直存在。人们在思考、研究地球和宇宙之间的关系时，首要考察的就是地球与太阳的关系。

　　地心说，又名天动说，该学说认为地球是宇宙的中心，而且是静止不动的，其它的星球都环绕着地球运行。地心说由米利都学派形成初步理念。古希腊学者欧多克斯天文观测，建立了一个宇宙的几何模型。他用二十七个以地球为中心的同心球壳解释了附着于球壳上的天体的运动规律，认为天体都在以地球为重心的圆周上做匀速圆周运动。

　　亚里士多德，根据观察月亮的圆缺，指出是由于地球遮蔽月球所致，进而提出地球是圆球形的；地球处于宇宙的中心，地球外有九层天依次圆形环套，位于第九层的天球是原始动力层，推动其他层围绕地球转，这是相关研究中首次考虑到天体运动的动力问题。

　　托勒密在已有理论的基础上，提出了完整的“地心说”理论，在《至大论》一书中对此理论有着完整的记载。托勒密建立了一个以地球为中心、太阳围绕地球按本轮、均轮体系运动的天体模型，并可以较好地解释当时所观测到的许多天文现象[1]。

　　从13世纪到17世纪左右，地心说一直是天主教教会公认的世界观。

　　事实上，与“地心说”相对的理论一直存在。在公元前300多年的阿里斯塔克和赫拉克里特就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。到了16世纪，波兰天文学家哥白尼出版了《天体运行论》，提出了“日心说”，认为太阳处于宇宙的中心，地球和其他行星都在自转并环绕太阳公转。但是《天体运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说的关注者和支持者都非常少[2] 。

　　1609年，德国科学家开普勒根据第谷（丹麦著名天文学家）留下的大量可靠资料，开始对行星尤其是火星的运动规律进行推算。经过五十次观察测算后，开普勒发现了著名的行星运动三定律，不仅为“日心说”提供了可靠论证，而且进一步完善了这一学说。

　　同年（1609年），伽利略制作出第一架天文望远镜，并利用它观测天象，很快发现了一系列新的现象。如太阳存在黑子、月球表面有环形山、金星的盈亏变化等。这些天文现象对于亚里士多德宇宙论和托勒密体系十分不利，但对于“日心说”却是有力的证据[2]。

　　牛顿通过开普勒的行星运动三定律和伽利略的工作，将天上和地下的事件联系到一起考虑，并努力探究其中的原因[3]。最终，牛顿在前人研究成果的基础上，经过不断的分析推演，确立并验证了万有引力定律，同时也解决了“日心说”中尚存的问题。

　　1705年，哈雷根据三次对彗星的观测资料，结合牛顿的万有引力定律，计算出彗星的光顾地球周期。1759年，这颗彗星如期而至，验证了牛顿的理论。至此，哥白尼的日心说才完全确立[3]。在哥白尼提出“日心说”的时代，。很多论者称之为科学革命。人们通常把哥白尼提出日心说定作这场革命的起点，哥白尼的日心说也被称作哥白尼革命。

　　作为近代自然科学的奠基人，哥白尼的研究与发现十分伟大。他确认了地球不是宇宙的中心，而是行星之一，确立了“日心说”， 纠正了“地心说”的错误观点。这一时期（16至17世纪），近代科学在西方逐渐兴起，“日心说”标志着近代科学的诞生[4]，是自然科学发展史上的一个重要的里程碑。

　　哥白尼“日心说”作为第一次科学革命开端的代表，改变了人们对宇宙的看法，也为人们描绘了一幅太阳系结构的科学图景，推动了人们的思想解放，铺平了通向近代天文学的道路，为科学发展开辟了更为广阔的道路。之后，经开普勒、伽利略、牛顿等一大批科学家的推动，物理学、天文学、生物学、医学以及化学的思想都发生了根本性的变化，初步形成了与中世纪神学与经验哲学完全不同的新兴科学体系，近代自然科学体系由此建立。（责任编辑金雪，主编李志民）

　　参考文献

　　[1] 钱时惕. 哥白尼提出“日心说”举起科学反叛基督教神学的旗帜——科学发展的人文历程漫话之五[J]. 物理通报， 2011， 40（7）：123-125.

　　[2] 赵君亮. 日心说的早期求证[J]. 科学：上海， 2007， 59（1）：13-16.

　　[3] 周德红， 吴以义， 陈敬全. 哥白尼日心说的建立何以是一次科学革命[J]. 科学， 2014， 66（5）：3-8

　　[4] .张云云， 申晓娜. 对地心说和日心说的重新思考与再评价[J]. 出国与就业：就业版， 2011（8）：123-124.