是否曾有过哥白尼革命？
那么，对于所谓与哥白尼及其《天体运行论》有关的革命，我们能得出什么结论呢？
无论就实用天文学还是计算天文学而言，哥白尼所进行的改革很难说是革命性的，在某
些方面甚至可以说是倒退。不过，在提倡用实在论哲学取代流行的工具主义方面（参见
补充材料7．1），哥白尼或许可以说是富有革命精神的。我们已经看到，有人声称，所
需圆周数目的锐减意味着更进一步的简明性，但是经过严格的考察证明，这类主张是错
误的。推广匀速圆周运动是哥白尼体系的一个特点，从某种特定的物理学观点或哲学观
点考虑，匀速圆周运动的推广比托勒密的等分点更能令人满意，然而这并没有证明天文
观测是件轻而易举的事。开普勒放弃了这种推广。在成功地以本轮轨道为基础构造一个
新的天文学体系时，开普勒首先恢复了托勒密的等分点结构。
在16世纪下半叶，人们就地球运动问题对哥白尼体系曾有过一番争论（关于这一点，
请参见J．E．L．德雷尔、T．S．库恩、多罗西·斯廷森以及恩斯特·律纳等人的著作）。
我认为，这一点也是很有意义的，即莱因霍尔德制作《普鲁土星表》，是16世纪行星天
文学的发展依赖哥白尼的唯一重要的例子。就这些星表而言，是哥白尼提供了观测、模
型、计算方式以及原始推导和数据，而莱因霍尔德不过是再加工了一下。然而，这些星
表的制作——正如我们看到的那样——“并没有为莱因霍尔德提供机会，以表明其信仰，
而且他也没有暗示，哥白尼体系在物理学方面是否是正确的”（德雷尔1906，346）。简
而言之，尽管有人使用了哥白尼的星表以及他的某些计算方法，但1543—1600年的天文
学文献并未表明有什么革命的迹象。按照第3章所提出的检验来看，我们必定会得出这样
的结论：如果曾有过哥白尼革命，那么这场革命是发生在17世纪而不是16世纪，而且它
是一场与开普勒、伽利略、笛卡尔以及牛顿等人的伟名联系在一起的革命。这些科学家
们所进行的改革使天文学体系发生了如此大的变化，以致于它已经不再是严格意义上的
哥白尼体系了，尽管开普勒出于对哥白尼的尊敬把他的一部巨著取名为《哥白尼天文学
概要》，但这部书是对他自己的革新所作的终极陈述。17世纪许多论述科学问题的作者
并不怎么重视哥白尼（参见补充材料7．2），这也暗示了，在天文学中不曾发生过哥白
尼革命。
从严格的天文学观点而不是宇宙学（形而上学）观点出发，我们这个时代的早期天
文学研究领域中的杰出学者0．纽格鲍尔（1968，103）就会得出这样的结论：
现代史学家充分利用事后认识的有利条件，他们强调日心体系和它所导致的简明性
的革命意义。事实上，行星位置的计算完全遵循的是古代的模式，而且所得出的结果也
是同样的。哥白尼的太阳理论肯定是与实际的计算、与根本的投影式观念背道而驰的。
对月球理论而言，应该有第二个本轮并以此代替等分点——我们现在知道，这是些与伊
斯兰天文学的某一学派相似的方法——这种投影式的美妙想法，并不能使人们更容易地
想象行星现象。若不是第谷·布拉赫和开普勒，哥白尼体系只会有助于使托勒密体系以
更复杂但能令哲学家满意的形式永久存在下去。
按照纽格鲍尔的观点（1957），哥白尼为天文学作出了三项重要贡献。他澄清了从
观测到确定参照值的各个步骤，这是方法论上的一项重要改进。他富有洞察力，发现无
需附加的和任意的假定而凭借简单的计算便可得知行星与太阳的距离。另外，他那所有
行星的轨道有一个统一的中心的假设，为行星纬度的问题找到了答案。
考虑一下例如1600年的情况，或许除了第谷·布拉赫正在进行的革命外，那时的天
文学中大概没有什么可以觉察得到的革命。当时，第谷·布拉赫正在用他的新方法对天
文学进行全面的改造。这些新的方法包括：使用设计巧妙、制造精良的天文仪器〔规模
很大，并备有“小水平板”系统（a system of“pinnules”），以便能指示出细微的弧
的标度的确切的读数〕，使用新的大气折射表、新的观测体系，以及——也许最重要的
是——从事这样一种新的，实践，即夜复一夜地在某个行星可见的全部时间内对它进行
连续的观测。第谷的那些革新像伽利略用望远镜对月球表面所做的观测一样，其本身并
没有在科学中构成一场革命，但它们确确实实地为将会逐渐导致牛顿革命的新的开普勒
天文学提供了新的和准确的数据。
1616年，哥白尼的学说因其革命的内容而名扬天下，当时，《天体运行论》被列入
了《禁书索引》之中；类似地，伽利略的《关于两大世界体系的对话》在1633年也被禁
止出版了。不过，据说《天体运行论》只是“donec corrigatur”（在修改前）被禁止，
而伽利略的《对话》却被无条件地列入了《索引》之中；而且，大概直到19世纪，情况
始终如此。在1600年的索引中，《天体运行论》被列入了圣徒会众命令修改的图书的目
录之中，此书的非革命的性质和特点由此昭然若揭。几乎要求进行的所有修改，都不过
是把对实在的陈述或确定的陈述改为对种种前提条件或假说的陈述。例如，第1册第11章
的标题《地球三相运动的证明》被一笔改为《论地球三项运动假说及其证明》。
以牛顿的《原理》（1687）为顶峰的17世纪物理学所取得的伟大进展，并非起源于
哥白尼那一个圆套一个圆的复杂体系，而是起源于新的开普勒体系（该体系以太阳为中
心，而且每一行星的轨道都是一种统一的简单的曲线即椭圆曲线），起源于显然决非哥
白尼主义者的伽利略和笛卡尔等人的物理学思想。正如我们将在第8章中看到的那样，开
普勒体系差不多在每一基本原理上都与哥白尼相矛盾。在17世纪的大半个世纪中以及以
后的时间里，每当科学家讨论哥白尼体系时，他们几乎总是在指开普勒体系。德雷尔
（1909，344）曾直率而大胆地指出：“哥白尼并没有创造出当今人们所说的‘哥白尼体
系。”’如果说天文学中有过一场革命的话，那么，这是一场开普勒和牛顿的革命，而
决不是什么不折不扣或确凿无疑的哥白尼革命。
第八章 开普勒、吉伯和伽利略：
物理学中的一场革命？
那些著书立说论述哥白尼革命的学者们，常常都会得出这样一个结论，即这场革命
在开普勒和伽利略进行革新之前并未发生。实际上，这两位科学家大胆而新颖的思想远
远超出了朴素的哥白尼学说所及的范畴。伽利略是哥白尼学说的热心提倡者，他设法根
据自己用望远镜所做出的发现来证实哥白尼学说。不过，他对运动学的贡献是借助数学
分析和实验完成的，这，比他的前辈哥白尼的工作更富有革命性。开普勒据说也是哥白
尼的一位信徒，尽管他最终放弃了除两条最普遍的哥白尼公理以外的所有哥白尼学说，
这两条公理是：太阳是静止不动的；地球不仅要进行自转，而且还要进行公转。为了取
代《天体运行论》的复杂方法，开普勒提出了一种既新颖又完全不同的论述宇宙的天文
学体系，直到今天，这种体系基本上仍为人们所承认。他还为整个天文学提出了一个新
的力学基础。
开普勒对天文学具有双重目标的重新构造，显然是最富有革命性的。但我们必须要
问一下，这是一次默默的或非公开的革命，还是一次公开的革命？如果是后者，那么它
是否是在它那个时代发生的呢？从本质上讲，它是否是一次不受外界影响的科学革命呢？
它是否停留在论著革命阶段？对伽利略也必须问同样的问题。我们还应简要地考虑一下
威廉·吉伯的工作；吉伯是与开普勒、伽利略同时代的人，年龄为三者之首。他是位革
命者，这不仅体现在他对实验技术的提倡上，而且还体现在他的思想上，他认为，地球
是一个巨大的球形磁体。这种观点使开普勒从中得到了这样一种暗示，即行星的磁作用
力也许就是致使行星运动的动力因素。
开普勒：不可思议的革命者
约翰尼斯·开普勒致力于行星动力学（即对致使行星运动的作用的分析）和一种以
物理学的各种因素而不是以运动学的教条为基础的天文学的研究工作，从某些方面上讲，
他的确是位现代派人物。然而，他的身上依旧带有很深的传统的烙印。他是占星术的忠
实信徒（事实上，他是最后一位重要的集天文学家和笃信不疑的占星术家为一身的人），
他的科学思想中充满了所谓数字神秘主义的色彩，他从宇宙论必然性的基本原理开始论
证。他特别骄傲的是他早期的“发现”，即行星轨道的数目、大小及其顺序与五种（而
且只有五种）规则的几何体的存在之间有着直接的关系。在他最伟大的发现中，有一项
是他幸运地根除了一个重要的数学误差的影响而获得的，不过，他是用另一个误差来抵
消第一个误差的影响的。开普勒是有史以来最伟大的天文学家之一；但我们还是可以轻
而易举地把他的一些著作汇集成册，而这些著作表明，他的思考和他的学说是多么不科
学。
开普勒1609年发表的那部论著的标题，勇敢地表明了他的天文学所具有的革命性；
他说，他已经创造出了一门新的天文学。这门天文学之所以新，其理由不下数种。但开
普勒在这部著作的书名中只是强调，这门新的天文学是“以各种原因为基础的，”并强
调它是一门“新的天文学”（开普勒把这个字印成了希腊文）。或者，还用这个标题，
但是可以说，这本书是一部Phpica Coelestis或天体物理学著作。开普勒用这个术语似
乎已经表明，他正在迈出超越亚里士多德的一步。亚里士多德的形而上学是继他的物理
学之后发展起来的，开普勒要用他本人的新的天体物理学代替亚里土多德的形而上学。
正如开普勒在1607年10月4日写给约翰·乔治·布伦格尔的信中（1937，16：54）指出的
那样，在他即将出版的书中，他要提出他的新的“哲学或天体物理学，以便取代天体神
学或亚里士多德的形而上学。’”在《新天文学》的导言中，开普勒作了类似的陈述，
他进一步说明，他已经对“运动的自然原因”进行了探讨和研究（3：20）。该书是一部
相当激进的纲领，激进到要用天体的致动作用来说明行星的运动，若想了解其激进程度
只需注意：在这方面，开普勒可谓是前无古人，且在当时又无知音。甚至伟大的伽利略
也不曾构想过天体力学这样一种导致运动的动力体系。难怪亚历山大·科伊雷（1961，
166）激动地写道，“开普勒著作的标题所表明的不是征兆而是一场革命。”
开普勒的天文学，完全是根据这一学科的目的、方法和基本原理对它进行的一次全
面的重建。在开普勒以前，天文学家的目标纯粹是摄影式的，也就是说，他们的目的是
要创建一种（以一个圆套一个圆为基础的）天体几何学，这种几何学给出的行星的位置
是与观察相一致的。开普勒要找出运动真正的物理原因，亦即运动的理由，而不仅仅是
去发明或完善几何系统。因为他认为，太阳是这里所说的动力的中心，太阳肯定位于宇
宙的中心。因此，真正的太阳——而不是哥白尼的“平太阳”——位于所有行星轨道平
面共同的交叉点。
至于方法，开普勒所关心的是，在对轨道、对匀速运动等等完全没有任何随意的或
有限制力的限定的情况下，借用数学来找出由太阳的作用力所致的实际的行星轨道的曲
线（大小、形状、方向）。经过一番辛苦的努力他发现，每一颗行星都是在呈椭圆形的、
简单凸曲线的轨道上运动。对大多数行星而言（水星除外），其椭圆形轨道的形状与纯
圆形相差不大，但是，太阳并非位处中心，甚至不是处在接近中心的位置上；情况很像
是这样，有一个圆形轨道（或者说，准圆形的椭圆轨道），而太阳明显地不在它的中心
上（或者说是偏离中心的）。开普勒还发现，行星沿着椭圆轨道的运动，并非是匀速的，
而是直接与面积定律相吻合的。这个定律同时解释了为什么每个行星在近比点（或在靠
近太阳的轨道上）运动得很快，而在远日点（远离太阳的地方