日心說的形而上學(xué)基礎(chǔ)

摘要：相比地心說，日心說并未得到太多經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的佐證，更多的是源于一種形而上學(xué)的因素，即哥白尼的天文學(xué)體系是為了追求數(shù)學(xué)上的簡(jiǎn)單、和諧，而不是出自對(duì)于天文現(xiàn)象的大量經(jīng)驗(yàn)觀察。

關(guān)鍵詞：日心說;哥白尼;形而上學(xué)

中圖分類號(hào)：P1-09 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2021）15-0-02

在科學(xué)史上，哥白尼革命的意義極其重大。所謂革命，是一種自然思想觀念上的一次根本變革，偉大的天文學(xué)家哥白尼以他的日心說理論從根本上顛覆了當(dāng)時(shí)無論在宗教信仰上還是在自然觀念上都處于絕對(duì)權(quán)威地位的地心說理論。托勒密的地心說受到宗教的歡迎，原因在于其有利于基督教的思想統(tǒng)治，而日心說則在某種程度上破壞了宗教關(guān)于自然的解釋。哥白尼是一個(gè)非常虔誠(chéng)的教徒，除非有特別有力的理由，否則他不會(huì)提出一種與宗教觀念相對(duì)立的理論。到底是什么樣的理由讓哥白尼如此堅(jiān)定地認(rèn)為托勒密的地心說體系是錯(cuò)誤的，并認(rèn)為宇宙的真正中心應(yīng)該是太陽而非地球呢？首先，需要注意的是在當(dāng)時(shí)的科學(xué)條件下，經(jīng)驗(yàn)事實(shí)并不能證明日心說對(duì)地心說的優(yōu)越性，所有的天文現(xiàn)象都可以由地心說理論得到合理的解釋。其次，哥白尼的日心說除了會(huì)受到宗教的責(zé)難外，在感覺經(jīng)驗(yàn)上也有其難以說明的問題。即使面臨眾多而又難以解釋的問題，哥白尼依然堅(jiān)持日心說的天文學(xué)理論，根本上是因其理論源于一種超驗(yàn)，即他要以一種更加簡(jiǎn)單、和諧的數(shù)學(xué)方法解釋天文現(xiàn)象。也就是說，哥白尼對(duì)于天文學(xué)的研究并不是全部建立在實(shí)證基礎(chǔ)上的，其很大程度上是出于一種形而上學(xué)，即被一種超驗(yàn)的原因所推動(dòng)而堅(jiān)定地認(rèn)為宇宙的中心是太陽而非地球。

1 日心說提出的歷史背景

日心說是與當(dāng)時(shí)的宗教信仰相對(duì)立的，但13世紀(jì)的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)以及16世紀(jì)的宗教改革已經(jīng)表明宗教對(duì)民眾思想禁錮的松懈。1517年，德國(guó)人馬丁·路德發(fā)起聲勢(shì)浩大的宗教改革運(yùn)動(dòng)，公開反對(duì)羅馬教廷，把直接與上帝溝通的權(quán)力從教會(huì)及傳教士手中還給了個(gè)人。這場(chǎng)宗教運(yùn)動(dòng)雖然與哥白尼的理論沒有直接的關(guān)系，但卻表明當(dāng)時(shí)教會(huì)對(duì)個(gè)人控制力的下降以及整個(gè)宗教環(huán)境的逐漸松懈。因此，哥白尼的理論雖然在根本上與宗教傳統(tǒng)相違背，但卻并未受到如布魯諾那樣嚴(yán)重的打擊。與此同時(shí)，16世紀(jì)也是大航海時(shí)代的開始，商業(yè)航行帶給歐洲的不僅僅是物質(zhì)財(cái)富與地理發(fā)現(xiàn)，更是思想觀念上的巨大革新。在進(jìn)行大規(guī)模的海上探索以前，歐洲人認(rèn)為自己是世界的中心，但地理大發(fā)現(xiàn)打破了歐洲人的這種迷夢(mèng)，原來歐洲并不是世界的地理中心，世界各地存在著各種各樣的宗教，其在思想觀念上帶來變化，一些人對(duì)長(zhǎng)久以來的宗教觀念產(chǎn)生懷疑，人們開始認(rèn)為地球是會(huì)動(dòng)的或者宇宙的中心可能是其他星球等等。眼界的開闊伴隨知識(shí)的豐富，所有的一切都為一種革命性的觀念打下了基礎(chǔ)，“哥白尼自己認(rèn)真地認(rèn)為，并且有說服力地向其他人表明，現(xiàn)在要做出比任何這些轉(zhuǎn)變都要巨大得多的轉(zhuǎn)變并不困難。那個(gè)巨大轉(zhuǎn)變就是把天文學(xué)中的參考中心從地球向太陽轉(zhuǎn)變”[1]。此外，在基督教創(chuàng)建伊始，大量吸收了柏拉圖的哲學(xué)思想，而柏拉圖本人又極其崇尚幾何學(xué)，他樂于用幾何學(xué)的推理方法論證哲學(xué)命題，雖然從13世紀(jì)開始基督教的核心思想是以亞里士多德哲學(xué)為基礎(chǔ)的，但是重視幾何學(xué)的柏拉圖及畢達(dá)哥拉斯哲學(xué)并未完全消失，而是處于邊緣而繼續(xù)存在。畢達(dá)哥拉斯哲學(xué)不僅強(qiáng)調(diào)數(shù)是世界的本質(zhì)，并且認(rèn)為世界存在一種數(shù)學(xué)上的和諧，萬物都存在數(shù)學(xué)比例。當(dāng)時(shí)的天文學(xué)就等同于數(shù)學(xué)，而哥白尼本人也非常精通數(shù)學(xué)，是當(dāng)時(shí)少數(shù)能深刻理解數(shù)學(xué)的人。此外，哥白尼的老師就是深受柏拉圖和畢達(dá)哥拉斯影響的群體中的一分子，因此就不難理解哥白尼堅(jiān)持太陽是宇宙中心的決定性因素是為了達(dá)到一種數(shù)學(xué)上的和諧的形而上學(xué)信念，而非出自經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。柏拉圖和畢達(dá)哥拉斯的哲學(xué)思想與宗教上仍然占據(jù)主導(dǎo)地位的亞里士多德哲學(xué)是不相容的，后者在解釋世界是僅僅把數(shù)學(xué)放在了一個(gè)很普通的位置。如果有誰在當(dāng)時(shí)的環(huán)境中提出柏拉圖的這一思想，認(rèn)為宇宙在根本上是幾何學(xué)（即數(shù)學(xué)）的，不僅在學(xué)術(shù)上而且在常識(shí)上都會(huì)被嗤之以鼻，但哥白尼不僅深深地相信這一形而上學(xué)命題，而且為了這種和諧的數(shù)學(xué)信念，不惜從根本上改變宗教信仰中的宇宙部分。

2 地心說的合法性

托勒密的地心說自誕生之日到哥白尼的時(shí)代已經(jīng)延續(xù)了約1500年之久，除了因與基督教的教義相符合而被推崇之外，最重要的是它無論在解釋天文現(xiàn)象上還是常識(shí)上都具有巨大的說服力。在哥白尼時(shí)代，任何一個(gè)有著良好天文學(xué)素養(yǎng)的人都不會(huì)輕易地舍棄這種有著悠久傳統(tǒng)且被奉為神圣教條的天文學(xué)理論，而去相信哥白尼的日心說。地心說的主要觀點(diǎn)有兩點(diǎn)：一是地球是宇宙的中心，已知的天體都圍繞地球公轉(zhuǎn);二是地球是靜止不動(dòng)的。這種觀點(diǎn)首先是與基督教相符合的，地球及人類都是由上帝創(chuàng)造的，因此把地球作為宇宙的中心在宗教上就體現(xiàn)了一種造物主對(duì)人類偏愛的優(yōu)越;同時(shí)，以地球作為中心基本可以解釋當(dāng)時(shí)的所有天文現(xiàn)象，并且根據(jù)此理論也能同哥白尼的日心說理論一樣正確地繪制天文圖。把地球視為精致不動(dòng)的球體非常符合亞里士多德哲學(xué)關(guān)于自然的解釋，通過80個(gè)本輪，雖然繁瑣但還是能合理地解釋一些重要的現(xiàn)象，如恒星視差等。因此，在哥白尼時(shí)代，無論是出于宗教還是天文學(xué)上的原因，地心說的合法性似乎都是無可置疑的，僅僅因?yàn)樵摾碚撛谶\(yùn)用時(shí)過于繁瑣并不能取消它的合法性。一般來說，在我們的觀念中，傾向于認(rèn)為如果一種新的科學(xué)理論從根本上顛覆了舊的理論，那么新理論在解釋范圍和準(zhǔn)確性上都應(yīng)完全超越舊的理論，如果不是這樣的話，新理論又怎么能稱之為對(duì)舊理論的革命呢？但事實(shí)是哥白尼的理論在當(dāng)時(shí)并沒有比地心說更加準(zhǔn)確，甚至前者在很多問題的解釋上是劣于后者的。“科學(xué)史家傾向于認(rèn)為，作為一個(gè)數(shù)學(xué)模式，哥白尼的體系解釋當(dāng)時(shí)的天文資料并不比托勒密體系成功，甚至還不如托勒密體系。”[2]哥白尼理論的優(yōu)點(diǎn)也并不像我們今天所認(rèn)為的那樣在事實(shí)上是正確的，即地球是運(yùn)動(dòng)的，同時(shí)地球圍繞著太陽轉(zhuǎn)而不是相反的，哥白尼的理論更加簡(jiǎn)單，在數(shù)學(xué)上也更加和諧。顯然對(duì)于那個(gè)時(shí)代的知識(shí)水平及科學(xué)方法而言，一種僅僅依靠觀念上的合理的新理論是無論如何也不能顛覆舊理論的合法性的。就像后來的愛因斯坦相對(duì)論之于牛頓力學(xué)體系一樣，在科學(xué)條件無法探查微觀世界時(shí)，在宏觀世界中牛頓的力學(xué)體系可以解釋任何宏觀問題，那么人們無論如何都不會(huì)相信愛因斯坦的相對(duì)論體系，只有當(dāng)科學(xué)發(fā)展到足以驗(yàn)證愛因斯坦的理論時(shí)，我們才會(huì)接受他的理論。16世紀(jì)，天文觀測(cè)仍然處于一個(gè)非常簡(jiǎn)陋的階段，觀察經(jīng)驗(yàn)的不足導(dǎo)致一方面不能從科學(xué)事實(shí)上驗(yàn)證哥白尼的理論，另一方面也不能證明地心說理論的不合理之處。眾多的證據(jù)都表明地心說的權(quán)威地位是無法撼動(dòng)的，哥白尼的理論在當(dāng)時(shí)不但沒有實(shí)現(xiàn)革命，反而被視為一種荒謬的學(xué)說，到了開普勒時(shí)代才得以扭轉(zhuǎn)。

3 日心說的局限及其真正基礎(chǔ)

與托勒密的地心說相比，日心說理論最主要的不同在于把宇宙中心的參考點(diǎn)由地球換成了太陽，而且認(rèn)為靜止不動(dòng)的地球一邊繞太陽公轉(zhuǎn)又繞軸自轉(zhuǎn)做運(yùn)動(dòng)。這種觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)難以被接受，不僅是出于宗教信仰，更重要的是在科學(xué)與常識(shí)上存在困難。第一，日心說理論的事實(shí)證據(jù)并不充分，已知的所有天文現(xiàn)象都可以由托勒密的理論進(jìn)行合理說明，在缺少更加準(zhǔn)確的天文觀察資料的情況下，哥白尼的理論并沒有表現(xiàn)出高于地心說的理論準(zhǔn)確度。日心說僅僅是對(duì)天文現(xiàn)象的說明進(jìn)行了簡(jiǎn)化——建立在以太陽為中心以及地球運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，只用34個(gè)本輪便能達(dá)到和地心說理論同樣的效果。第二，在感覺經(jīng)驗(yàn)上，日心說理論似乎是不可理解的或者說是錯(cuò)誤的。當(dāng)我們站在腳下的土地上，并沒有感覺到地球有一絲的運(yùn)動(dòng)，而是覺得地球是非常厚實(shí)而穩(wěn)定的東西。同時(shí)每天觀察到太陽東升西落，最自然的想法一定是太陽繞著腳下的星球在運(yùn)動(dòng)，而難以相信地球會(huì)繞著太陽運(yùn)動(dòng)。況且在地球上，太陽只是如圓盤大小的球體，即使考慮到兩者之間的距離，也很難使人相信一個(gè)比太陽“大”得多的物體會(huì)繞其旋轉(zhuǎn)。在哥白尼理論面對(duì)的眾多責(zé)難中，還有兩個(gè)是其沒法回答的問題。一是地球如果是運(yùn)動(dòng)的，那么是什么推動(dòng)一個(gè)如此巨大且厚重的球體運(yùn)動(dòng)的呢，又是什么讓其保持持續(xù)運(yùn)動(dòng)的呢？這些都是哥白尼的理論體系難以回答的問題。相反，這個(gè)問題在托勒密的理論體系中有著比較合理的解釋。在地心說里，地球是靜止而又厚實(shí)穩(wěn)定的東西，而圍繞地球旋轉(zhuǎn)的天體都是極其輕柔縹緲的，因而它們是運(yùn)動(dòng)的在常識(shí)上是不難被理解的。對(duì)于生活在地球上的人來說，我們常常能看到微風(fēng)來臨，輕柔的樹葉隨風(fēng)飄逸，而厚重的石頭不為所動(dòng)。二是在哥白尼所處的年代，無法觀測(cè)到恒星年視差，而恒星視差是斷定地球是運(yùn)動(dòng)的重要證據(jù)。無論在感覺常識(shí)還是科學(xué)觀察上，相較于托勒密的地心說體系，哥白尼的日心說體系可以說是困難重重，既無法在經(jīng)驗(yàn)常識(shí)上使人信服，也無法在科學(xué)事實(shí)上找到堅(jiān)實(shí)的實(shí)證基礎(chǔ)。

既然在常識(shí)與科學(xué)上日心說相較于地心說都沒有什么優(yōu)勢(shì)可言，而且前者還存在與宗教相沖突的風(fēng)險(xiǎn)，那么為什么哥白尼仍然如此堅(jiān)持他的理論呢？一定存在一個(gè)他無法拒絕的理由讓其認(rèn)為只有把太陽作為宇宙的中心及讓地球保持運(yùn)動(dòng)才是正確的，作為一個(gè)科學(xué)家，那個(gè)理由甚至可以讓其忽略物理事實(shí)而滿足一種超驗(yàn)的數(shù)學(xué)信念。這個(gè)對(duì)于哥白尼的日心說理論如此重要的數(shù)學(xué)信念就是追求一種數(shù)學(xué)上的簡(jiǎn)單與和諧。“哥白尼認(rèn)為他的天文學(xué)體系比托勒密體系有兩方面的數(shù)學(xué)審美優(yōu)勢(shì)：一是用較為簡(jiǎn)潔的方式定性地解釋了行星的主要不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，擯棄了托勒密的均速等心點(diǎn);二是為地球和所有行星天球首次確立了軌道次序。”[3]哥白尼不僅是那個(gè)時(shí)代杰出的天文學(xué)家，也是一位優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家，同時(shí)上文提到哥白尼深受柏拉圖及畢達(dá)哥拉斯數(shù)學(xué)思想的影響，當(dāng)時(shí)的天文學(xué)等同于幾何學(xué)，換言之天文學(xué)是數(shù)學(xué)的分支，如果想要以一種方式去描述天文現(xiàn)象，對(duì)于一個(gè)偏愛數(shù)學(xué)傳統(tǒng)的天文學(xué)家來說，幾何學(xué)是再合適不過的工具。托勒密使用80個(gè)本輪建立起來的宇宙體系雖然可以解釋已知的任何現(xiàn)象，但卻過于繁瑣，并且顯得不是十分和諧。如果可以用更少的本輪建立具有同樣解釋力的體系，那么把參照中心從地球轉(zhuǎn)向太陽也并不是不可能的事情。由此甚至可以猜測(cè)，與其說哥白尼是在物理的意義上研究宇宙，倒不如說是在幾何學(xué)上研究宇宙，其最終目的是讓宇宙體系符合數(shù)學(xué)體系，從而實(shí)現(xiàn)其簡(jiǎn)單、和諧的理想，而后來的科學(xué)家證明地球是運(yùn)動(dòng)的以及地球繞著太陽轉(zhuǎn)在事實(shí)上的正確性是哥白尼本人都不曾想到的。

4 結(jié)語

一般來說，哥白尼革命作為科學(xué)史上一件意義極其重大的事件，人們會(huì)認(rèn)為哥白尼日心說對(duì)于地心說的革命性顛覆必定出自嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)事實(shí)，因?yàn)楫?dāng)我們看到某個(gè)科學(xué)理論被事實(shí)驗(yàn)證以后，會(huì)自然地認(rèn)為此理論必定有充足的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，而決然不可能是源于某些超驗(yàn)的形而上學(xué)因素。也正是由于這種對(duì)于感覺經(jīng)驗(yàn)的信任，托勒密的天文學(xué)體系才得以興盛近1500年之久，而中間很少有人對(duì)此提出異議。但是通過對(duì)哥白尼的研究背景、哲學(xué)傾向進(jìn)行梳理，我們發(fā)現(xiàn)事實(shí)可能并不像大家所想的那樣。哥白尼的理論體系不僅建立在當(dāng)時(shí)的天文現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上，而且從根本上建立在一種形而上學(xué)的基礎(chǔ)之上，即建立在追求數(shù)學(xué)上的簡(jiǎn)單和諧之上。這種形而上學(xué)的信念使哥白尼不惜冒著觸怒宗教的風(fēng)險(xiǎn)顛覆托勒密的理論體系，雖然事實(shí)對(duì)于其理論的建立并非決定性因素，但其理論卻在很大程度上符合事實(shí)。在天文觀測(cè)極不發(fā)達(dá)的16世紀(jì)，哥白尼可以憑借其數(shù)學(xué)信念很大程度上正確地描述真實(shí)的宇宙圖像，是一件非常難得而又了不起的事情。這也足以說明關(guān)注超驗(yàn)對(duì)象的形而上學(xué)對(duì)于以自然為對(duì)象的科學(xué)的重要作用，形而上學(xué)也并非如邏輯實(shí)證主義者所認(rèn)為的那樣對(duì)于科學(xué)是毫無意義的。在古希臘時(shí)期，科學(xué)是孕育在哲學(xué)母體之中的，許多偉大的哲學(xué)家也都是科學(xué)家，到了近代，科學(xué)的正式名稱仍然是自然哲學(xué)。雖然科學(xué)逐漸從哲學(xué)之中分離出來，甚至大有拒斥哲學(xué)之勢(shì)，但依然不能抹殺哲學(xué)對(duì)科學(xué)的作用，在新的時(shí)代，應(yīng)該找到一條兩者融合的道路，而非一條漸行漸遠(yuǎn)的道路。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 王海琴.“哥白尼革命”的另一種解讀——從數(shù)學(xué)哲學(xué)的角度看[J].自然辯證法研究，2005（09）：18-22.

作者簡(jiǎn)介：郭振宇（1995—），男，河南周口人，碩士在讀，研究方向：科學(xué)技術(shù)哲學(xué)。