世界著名物理学家：尼古拉·哥白尼
尼古拉·哥白尼（CopernicusNicholas），波兰一位伟大的天文学家。他以惊人的天才和勇气揭开了宇宙的秘密，奠定了近代天文学的基础。哥白尼以毕生的精力去进行天文研究，创立了《天体运行论》这一"自然科学的独立宣言"。他的这些成就使他成为了人类科学发展历史上最伟大的革命家之一。
一、哥白尼生平：哥白尼于1473年2月19日出生在波兰西部维斯杜拉河畔托伦城的一个商人家庭。家里兄妹四个，哥白尼是最小的。在他10岁时，父亲去世了，舅父卢卡斯承担起了抚育他的重任。1491年至1495年，哥白尼进入克拉科夫大学学习。克拉科夫是当时波兰的首都，也是东欧最大的贸易和文化中心，有许多国家的留学生在这里学习。由于它地处东西欧交通要冲，所以比较早地受到意大利文艺复兴的影响。因此在这座古老的大学里，新兴的资产阶级人文主义思想和腐朽的封建教会的经院哲学之间展开了激烈的斗争。哥白尼在先进的人文主义思想的熏陶下，在心灵里埋下了向经院哲学挑战的种子。在这里，他遇到了对他的一生产生深远影响的数学家和天文学家布鲁楚斯基（Brudzewski）教授。是这位教授的启蒙教育促使哥白尼决定将自己的一生奉献给天文科学。1496年哥白尼前往意大利求学，先后进入博洛尼亚大学、帕多瓦大学和费拉拉大学学习和研究法律、天文学、数学、神学和医学，他同时还学会了希腊文。1503年，哥白尼获得了教会法规博士学位。1497年，哥白尼就任瓦尔半米亚牧师的僧正。1510年后，他先后从事过管理、外交等工作。他是一个杰出的经济学家，写过《货币的一般理论》一书。他是近代第一个提出劣币淘汰良币理论的经济学家。哥白尼医术高明，他利用业余时间行医，免费为穷苦人治病，是一位颇有名望的医生，被人们誉为"神医"。哥白尼还是一位出色的数学家，他的巨著《天体运行论》附录里，发表过他的球面三角论文。哥白尼也是一位伟大的爱国主义者，当条顿骑士团疯狂侵略波兰时，他挺身而出，起来保卫自己的祖国。1519年，条顿骑士团来犯，埃尔门兰德地区的僧侣全给吓跑了，而他却勇敢的组织和领导了奥尔兹丁城的人民奋勇反击侵略者，经过五天五夜的激战，终于打退了敌人的进攻。尽管哥白尼总是事务繁忙，但他始终保持冷静的头脑，把主要精力放在从事天文学的研究上。1515年，哥白尼开始写作《天体运行论》一书。1525年，哥白尼原来的女管家安娜衷心爱上了这位伟大的科学家，她不顾别人的流言蜚语，来到了被教会剥夺了结婚权利的哥白尼身边。由于她的精心照顾和帮助，才使得《天体运行论》一书的写作得以顺利进行。1543年5月24日，伟大的波兰科学家哥白尼病逝。
尼古拉·哥白尼
二、日心地动说的提出：自古以来，人类就对宇宙的结构不断地进行着思考，早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张，只是当时缺乏依据，因此没有得到人们的认可。在古代欧洲，亚里士多德和托勒密主张地心学说，认为地球是静止不动的，其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合，处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说。因而地心学说长期居于统治地位。随着事物的不断发展，天文观测的精确度渐渐提高，人们逐渐发现了地心学说的破绽。到文艺复兴运动时期，人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右，这显然是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说。在这种历史背景下，哥白尼的地动学说应运而生了。
约在1515年前，哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文，他认为天体运动必须满足以下七点：1、不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心。2、地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的中心。3、所有天体都绕太阳运转，宇宙的中心在太阳附近。4、日地距离同天穹高度之比，就如同地球半径同日地距离之比一样渺小。地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的。5、在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的。6、在空中看到的太阳运动的一切现象，都不是它本身运动产生的，而是地球运动引起的。地球带着大气层,象其他行星一样围绕太阳旋转。由此可见，地球同时进行几种运动。7、人们看到的行星向前和向后运动，是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了。此外，哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星（土星、木星和火星）和两颗内行星（金星、水星）的视运动。书中，哥白尼批判了托勒密的理论。科学地阐明了天体运行的现象，推翻了长期以来居于统治地位的地心说，并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论，从而实现了天文学中的根本变革。
三、《天体运行论》：哥白尼认识到《浅说》中的论断是假设的方式提出的，且他的模型所用数据并非亲自观测得出，放缺乏可信度。1515年，哥白尼便开始着手准备撰写《天体运行论》这一更为完整的论著。十几年来，哥白尼进行了大量的天文观测，收集了大批资料，终于在1533年完成了这部巨著的初稿，随后，他又长期进行观测、验证、修改，使得他的宇宙体系更具说服力，成为一种科学理论。《天体运行论》的第一卷是全书的精髓，先后论述了"宇宙是球形"、"大地也是球形"、"天体的运动是均匀永恒之圆运动或复合运动"。哥白尼说，"天体的这种旋转运动对于球来说是固有的性质，它反映了球形的特点。球这种形状的特点是简单、没有起点、也没有终点，旋转时不能将各部分相区别。而且球体形状也正是旋转作用本身造成的。"哥白尼赞同毕达哥拉斯学派的主张，即应当用简明的几何图象来表示宇宙的结构和天体的运行规律。在第一卷的第十章中，哥白尼正确地将行星以及地球绕日运转轨道进行排列，并刊载了他的宇宙模型图。这张我们现在看似普通的天球次序图，在当时却是人类认识宇宙的一次巨大的飞跃。哥白尼在《天体运行论》中还详细讲解了地球的三种运动（自转、公转、赤纬运动）所引起的一系列现象，岁差现象、月球运动、行星运动的及金星、水星的纬度偏离和轨道平面的倾角。《天体运行论》的诞生使当时所知道的太阳系内天体的位置和运状况更为完整了。然而，这部伟大著作的出版却经历了一个艰难而曲折的过程。16世纪30年代初，哥白尼的新理论已开始在欧洲流传，他的朋友们更竭力在意大利高级教会人士中传播他的新理论和观点。他们试图通过这种办法为哥白尼公布自己的学说铺平道路，从而实现当时的科学革命。在众多好友的努力下，红衣主教尼古拉。申伯格对哥白尼的学说产生了巨大的兴趣，他在1536年11月1日给哥白尼写了一封信，想了解哥白尼的学说，信中用肯定态度谈到了日心学说中的日、土、月3个天体的位置。然而这位开明的红衣主教在第二年便去世了，没能够成为哥白尼学说的庇护人。在《天体运行论》完成后，哥白尼却对它的出版犹豫不决了。他但心这部书出版后会遭受到地心说信徒们的攻击，并受到教廷的压制。在朋友和学生的支持鼓励下，经过长期反复的考虑，哥白尼终于决定出版这部著作。1542年，哥白尼给教皇保罗三世写了一封信，寻求教皇的庇护。他相信教皇将用自己的威严与威望保护他，令他的学说免遭谴责。然而，这一切并没有如他所愿，这封哥白尼用来做为《天体运行论》序言的信却只是起到引子的作用。1542年6月，《天体运行论》和排印工作开始进行，负责这本书出版事宜的奥西安德尔却按自己的意愿写了一篇没有署名的序言，说明书中的学说只是为了计算星历表之便而采用的假设，不一定和实际情况相符。这也是在《天体运行论》出版后几十年时期内很少人重视哥白尼理论的一个重要原因。哥白尼的学生雷蒂库斯对此事感到十分愤概，他曾多次要求著作的出版人发行改正版，但这些要求都未能实现。1543年5月24日，弥留之际的哥白尼终于见到刚刚出版的《天体运行论》，可惜当时的他已经因为脑溢血而双目失明，他只摸了摸书的封面，便与世长辞了。由于哥白尼的学说触犯了基督教的教义，遭到了教会的反对。他的著作更是被列为禁书。但真理是封锁不住的，哥白尼的学说后来得到了许多科学家的继承和发展。1882年，罗马教皇不得不承认哥白尼的学说是正确的。这一光辉学说经过三个世纪的艰苦斗争，终于获得完全胜利并为社会所承认。
四、哥白尼的历史地位：哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天文学，为后世留下了宝贵的遗产。由于时代的局限，哥白尼只是把宇宙的中心从地球移到了太阳，并没有放弃宇宙中心论和宇宙有限论。在德国的开普勒总结出行星运动三定律、英国的牛顿发现万有引力定律以后，哥白尼的太阳中心说才更加的稳固。从后来的研究结果证明，宇宙空间是无限的，它没有边界，没有形状，因而也就没有中心。虽然哥白尼的观点并不完全正确，但完全正确的是他的理论的提出给人类的宇宙观带来了巨大的变革。恩格斯在《自然辩证法》中对哥白尼的《天体运行论》给于了高度的评价。他说："自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行动，便是哥白尼那本不朽著作的出版，他用这本书（虽然是胆怯地而且可说是只在临终时）来向自然事物方面的教会权威挑战，从此自然科学便开始从神学中解放出来。"一五四三年五月二十四日，在波兰弗洛恩城堡大教堂的箭楼里，躺着一个临近死亡的老年牧师。微弱的烛光，照在他苍白的脸上。由于屡次患出血与中风，他已经陷入半身不遂的状况。多日以前他就失掉了记忆和思考的能力。他的生命就象那摇曳的蜡烛，眼看就要熄灭了。然而，他还没有马上死去，他似乎卧在床上等候什么，暂时还不能瞑目。他在等候什么呢？他在等候一部巨著的问世。这是他冒着危险，用一生的心血所灌溉出来的成果，他怎能不等候呢？这一天他的大作《天体运行论》终于印好了。书送到他的面前，他用那枯干的手摸着这部心爱的书，激动得热泪流到腮边。然而，不到一个小时，他便停止了呼吸。这位老人，就是世界著名的天文学家，日心说的创始人哥白尼。
影以定时的仪器，发生了浓厚的兴趣。在哥白尼的主动要求下，这位老师帮他制造了一具日规仪器，装置在弗洛克拉维克大教堂面前的墙壁上。这就是哥白尼成为一个有名望的天文学家之后，称他为"神童"的一段传说。在哥白尼十八岁的时候，舅父路卡斯·瓦兹洛德决定把他送到克拉科夫去上大学。克拉科夫大学是十五世纪全欧闻名的学术中心，许多外国的学生都纷纷来这里求学。克拉科夫大学的主要课程是拉丁经典著作的阅读与解释。哥白尼在大学里念了六种标准课程，其中一种名叫欧几里德，内容有哲学、天文学、占星术、几何学与地理学。这就是他所学的有关自然科学的课程。那时的教学方法是教授和高年级学生提出问题，互相辩论。哥白尼就是在学术的探讨和辩论中，增长了科学知识，培养了分析问题、解决问题的能力。除了正常上课之外，他还常常利用晚上和假日去教授家里虚心请教。此时，哥白尼结识了一位名教授波兰数学家布鲁楚斯基。他不仅从教授这里获得渊博的数学知识，而且也学会了运用仪器观测天文的技能。在教授的教育和感召下，哥白尼下定决心，把毕生的精力投入到天文学的研究工作上去。哥白尼在克拉科夫大学学习期间，广泛搜集了有关数学和天文学方面的书籍，这些书籍现今还保存着。书中空白处，有不少哥白尼所写的注解，并且粘贴有他的计算草稿，从他撰写的注解和计算的内容看来，哥白尼的思想在大学时，就已经孕育着新天文学体系的萌芽。克拉科夫大学毕业后，哥白尼依然留恋这段难以忘怀的大学生活，经常和他的老师与同学通信，有时还专程回母校进行参观和拜访。克拉科夫大学，留给哥白尼的印象该是多么深啊！
一四九六年秋季，哥白尼在舅父的帮助下，前往意大利波伦亚大学，继续深造。途中，游览了德意志的仪器制造中心纽伦堡城。在这里他参观了高超的手艺工人制造的精密天文仪器。
逗留期间，还拜访了天文学仪器制造者瓦尔特。经过沿途的参观、游览以后，哥白尼就来到当时驰名全欧的最古老的学术中心波伦亚大学。于是，紧张的学习生活又开始了。他每天在黎明的教堂钟声敲响时，便去做礼拜，七点钟开始上课，连续两个小时，其余时间自修。午饭后，继续上课，连续时间长达三个半小时。课程内容，除标准课程之外，还有专题报告、互相答辩等课程。但是哥白尼最有兴趣的还是数学与天文学。在这座大学里，对哥白尼影响最大的要算是天文学教授达·诺法腊了。为了研究和学习的方便，哥白尼常常住在这位教授家里。达·诺法腊是当时波伦亚文艺复兴运动的一位领导人，他测定过南欧一些城市的纬度，发现这些纬度的数值同托勒密所得出的结果有差别。天文测量的实践，使他对托勒密体系发生了怀疑。于是师生两人经常在一起自由讨论如何改进和简化托勒密的宇宙体系；有时师生一道观测天象。一四九七年三月九日夜晚，师生一起观测了一次掩星现象，当时金牛星座中的一颗一等星（毕宿五）渐渐被月亮遮掩，他们就对整个过程的确切时间作了详细的记录。这个观察材料，在哥白尼的杰出著作《天体运行论》中，已经作了详尽的记载。一五0一年，哥白尼又来到了意大利的另一个学术中心帕多瓦。帕多瓦大学的法律和医学早就在欧洲享有盛名。在帕多瓦期间，他同这里通晓哲学、医学和天文学的教授弗腊卡斯多洛结下了新的友谊。他专心致志地学习医学。后来由于意大利的国土上发生了战争，直接干扰着帕多民大学学生的学习。于是哥白尼便终止了他的大学学习生活。哥白尼是一位名副其实的大学生。他精通各种语言文字，精通数学、天文学，他懂得教会法，擅长医学，还会绘画，有一幅他的自画像，至今还保存在法国斯特拉斯堡大教堂内，作为有名的天文钟的装饰品。他的确是一位学识渊博的人。一五0六年，哥白尼从意大利返回他的祖国波兰。这时他的舅父瓦兹洛德主教已经年迈多病，很需要哥白尼留在身边。
哥白尼一方面协助舅父料理教区事务；另一方面利用这段充裕时间，来整理他在意大利学习期间所搜集的大量资料，总结他的研究成果。哥白尼以主教医生的名义，留在他舅父身边长达六年的时间。在这六年中，哥白尼开始写作他的《天体运行论》一书的初稿。一五一二年，他舅父因病去世了。从此他就到弗洛恩堡大教堂任职。弗洛恩堡大教堂建筑在波罗的海海滨的小丘上，既庄严又美观。教堂的周围建有坚固高大的城墙。墙上有座箭楼（古代为了防御敌人侵犯，为发箭所建的楼），哥白尼就住在箭楼里。这里既是他的宿舍，又是他观测天象的天文台。后来人们为了纪念哥白尼，把它称为"哥白尼塔"，称为天文学的圣地。哥白尼利用他自己制造的仪器，在这座小小的天文台上进行实践活动。他所观测的内容有月食、月亮中天的高度、月掩星，行星对于背景的恒星方位等。他在《天体运行论》一书中所引用的二十七个观测材料，其中大部分都是在这里记录下来的。尽管他所使用的仪器是简陋的，准确度也不够高，但是他却从来没有因此而放松过他的观测。哥白尼所建立的新天文学理论，主要靠自己观测得来的数据。他把希腊和阿拉伯天文学家观测的数据当作参考资料，在参考时都作一番考订校勘的工作。他的工作是复杂而艰巨的。哥白尼在这座塔上艰苦地工作了三十年。他居住的条件并不好，但是为了工作的方便，观测天象的方便，他在三十年内没有换过宿舍。一五一九年弗洛恩堡城发生了战争，战火烧到了他观测天象的塔上，教士们逃走一空，但是哥白尼仍然坚持观测工作。战争结束了，他的大作经过反复修订也基本完成。哥白尼对科学的认真态度和求实精神是值得赞许的，他在塔上的三十年是辛苦的三十年，也是理论和实践结合的三十年。哥白尼的事业是不朽的。他象一颗光芒四射的巨星，出现在黑暗的中世纪。哥白尼生活的时代，欧洲大陆到处笼罩着基督教的迷雾。
那时，无论是教皇、皇帝，或者普通老百姓，都相信地球是宇宙的中心。一般人都这样认为：地球是一个巨大的圆球，是静静不动的；天是圆的，象一个很大很大的外壳包着地球，从地球往外分成九个天层。第一天层是月亮，月亮离地球最近，接着是水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天和土星天，在土星天之外的第八层是恒星天。众恒星都定居在这个第八天层上。在恒星天之外还有一层作为宇宙边界的原动力天。这种对宇宙幼稚解释的"地球中心说"，成了论证宗教神学的工具。他们要使人相信：地球是宇宙的中心，"人"是上帝安排在地球上的"天之骄子"；地球的内部是囚禁不信上帝的"恶人"的地狱，宇宙的最外是幸福灵魂的住处——天堂，这是上帝和他的仆从居住的地方；日月星辰，一切天体都围绕着地球运行。这种"上帝创世"的思想体系，统治了西方一千多年。随着资产阶级的出现、航海事业的发展，它已经远远不符合需要了。然而，为了维护教会统治，神学宗教仍旧抱住"地心说"不放，他们宣称：谁怀疑这些，谁就是大逆不道，就应该当做异教徒论处。敢于向神学宗教挑战的确需要勇气。哥白尼经过了三十多年的犹豫，在临死之前，终于下定了决心，出版《天体运行论》，向神学宗教发起勇敢的挑战："我主张地球是动的。""在所有这些行星中，太阳傲然坐镇……太阳就这样高踞于王位之上，统治着膝下的子女一样的众行星。""太阳中心说"推翻了在西方统治了一千五百年之久的"地球中心说"，从根本上动摇了"上帝创世"的神话，给欺骗和愚弄劳动人民的宗教迷信以致命的打击，使自然科学从神学中解放出来。如果说，在这以前"科学是教会的仆从"，那么现在"科学开始起来反对宗教了。"尽管哥白尼的"太阳中心说"公布后，受到社会上宗教势力和守旧的人们的污蔑和攻击，并且对信仰宣传这一学说的人进行残酷的迫害，但是哥白尼的学说，最后终于取得了胜利。