第三十四章自然科学独立的宣言：《天体运行论》
《天体运行论》用科学的太阳中心说推翻了在天文学上统治了一千多年的地球中心说，引起
了人类宇宙观的伟大革新。哥白尼根据大量的天文观测事实以及相对运动的原理，解释了
行星运动的视运动，论证太阳是行星中相对不动的中心，宇宙是无限的，宣告了神学宇宙观
的破产，标志了人类认识宇宙过程中的一次划时代的飞跃。
一生研究天文学《天体运行论》问世
尼古拉·哥白尼是16世纪波兰伟大的天文学家。1473年2月19日，哥白尼生于波兰的托伦城
1491年，哥白尼从18岁起便进入大学学习。课余，他全力攻读了天文学、数学和地理学等许
课程。哥白尼时代，文艺复兴运动已经兴起，人文主义思想深深地打动了哥白尼的心，文艺
上的新思潮激起了他的极大热情。1496年哥白尼远意大利求学，意大利是他首次做天文观测
的地方。当时意大利工商业很发达，是文艺复兴的发源地，哥白尼受到古希腊哲学的有关日
心说的启发，接受了文艺复兴的新思想，为创立日心说奠定了思想基础。
1503年大学毕业后，哥白尼从意大利回到波兰，1503年他回到波兰，在里兹贝格为其当大主
教的舅父当秘书和私人医生，在此期间他创立了日心说，并以简介的形式将其学说手抄本送
给其亲密朋友传阅。通过观察实测，哥白尼于1512年左右写下了题为《要释》的短文，初步
阐明了他的日心说主张。
《要释》还不足于对抗强大的地心说体系，他决心倾尽后半生的精力来写出一本更完整、更
成熟的论著，用以驱散长期笼罩在人们头顶上的迷雾。又经过了10多年的艰苦努力，哥白尼
在大量的观测资料基础上，终于写成了他的不朽巨著《天体运行论》。当这本用一生精力浇
铸成的著作历经磨难在1543年5月终得出版时，重病缠身的哥白尼如释重负，几天之后就离
开人世。
日心体系科学时代
《天体运行论》共分6卷。卷一是全书的精髓，对日心地动学说作出了全面扼要的论述。其
具体内容是：
第一章为论宇宙之为球形；第二章为论大地同样之为球形；第三章为大地和水怎样构成统一
的球；第四章为论天球均匀永恒之圆运动或复合圆运动；第五章为地球是否作圆周运动与地
球的位置；第六章为天比地大，其大无比；第七章为为什么古人认为地球静居于宇宙中心；
第八章为驳地心说；第九章为关于地球是否还有一种运动和宇宙中心问题；第十章为天体的
顺序；第十一章为地球三种运动的说明；第十二章为圆的弧长；第十三章为平面三角形的边
和角；第十四章为球面三角形。
在卷二中，哥白尼论述地球的3种运动所引起的昼夜交替、四季循回、太阳和黄道十二宫的
出没等现象。卷三至卷六则运用丰富的天文观测数据和精密的数学工具分别研究了太阳、月
球、太阳系内行星和外行星的运动，并且给出了计算它们的运动、预测它们的位置的数学方
法。
必须说明的是，由于第一卷的革命意义最为深远，具有对宗教神学和思想愚昧正本清源的作
用，对人类历史产生巨大影响的主要是第一卷。哥白尼在
第一卷开宗明
义地写道：首先，我们应当指出，宇宙是球形的。这是因为球形是万物中最完美的形状；因
为这种形状的容积最大，宜于包罗一切；因为宇宙的局部形体，即日月星辰，都是这种形状
；因为万物都趋于这种形状，就像空中的水滴和别的液体一样。因此，谁也不怀疑，天空也
应赋予这种形状。大地也是球形的，因为它在任何方向上都处于自己的中心。
天极的高度变化同我们在地上所定的路程成正比，如果大地不是球形，就决不会如此。由此
可见，大地有限，并且是球形。哥白尼进一步说，在波兰傍晚发生的日月食在东边的居民看
不到，而在西边的居民却看不到我们这儿早上发生的日月食。中午的日月食，我们东边的居
民要比西边的居民看到的时间晚些。航海家已经注意到，大海也是这种形状。
大家知道
，水同土地一样，总是趋向于低处，海水不会超越地球曲率的限制流到岸上较高的地方去。
因此，陆地高出海面多少，它就比海面离地球中心远多少。由此哥白尼认为，地同水具有共
同的重心，并同地球的容积中心相重合。因为大陆比较重而且裂隙里充满了水，所以水容量
比大地体积小得多，虽然水域的面积可能更大一些。大地跟环绕它的水结合在一起，其形状
应该跟它的影子一样。而在月食时可以看到，大地的影子正是一系列理想的圆弧。
哥白尼得出革命性的结论：大地的形状正
是哲学家想像中的完美的圆。
对于天体运动，哥白尼说，我们应当认为，天体的运动乃是圆周运动。这是因为这种旋转运
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。可是
由于天体之多，运动也是各种各样的。但种种运动中最明显的就是周日旋转，就是昼夜交替
。希腊人认为，除地球以外，整个宇宙都是这样地由东向西转动。这种运动乃是宇宙万物运
动的公共测度，时间就是用日来计算的。另外还有一种同周日运转相反的从西向东的运行。
日、月和五大行星都有这种运动，由太阳的这种运动定出年，月亮的这种运动定出月，这是
公认的时间尺度。五大行星也有类似的周期。可是它们的这种运动中又有种种差别。地球是
否也在作圆周运动呢？
要知道，我们是在地球
上看天穹的旋转；如果假定是地球在运动，也会显得地外物体作方向相反的运动。由于周日
旋转这种运动，也会显得地外物体作方向相反的运动。由于周日旋转这种运动，除地球以外
似乎整个宇宙都在慢慢转动。如果不是假定天穹在运动，而是地球从西向东转，那么所有严
肃地思考的人就会发现，我们的结论是正确的。
哥白尼接着说明了地球的位置问题。他说，几乎所有的人都相信
，地球是宇宙的中心。
在说明了地球的运动和位置后，哥白尼又阐述了它的大小。他说天比地大，其大无比。地球
这个宠然巨物同天穹相比仍然是微不足道的。月亮离地球最近，这一空间对于月亮又很充分
、恰当
。地球带着月亮在其他行星轨道之间绕太阳运转，一年一周；宇宙的中心靠近太阳，太阳是
静止的，太阳的任何运动都可由地球运动而得到较好的解释，虽然日地距离跟行星轨道大小
相比都不是太小，但宇宙如此之大，以至日地距离同到恒星天球的距离相比，仍是微不足道
的。
哥白尼对太阳系中当时所发现的6个行星的顺序也作了说明。他认为，天球从远到近的顺序
如下：最远的是恒星天球，包罗一切，本身是不动的。它是其他天体的位置和运动必须的参
考背景。有人认为，它也有某种运动；但是，我们将从地球运动出发对这种变化作另外的解
释。在行星中土星的位置最远，30年转一周；其次是木星，12年转一周；然后是火星，两年
一周；第四个就是一年转一周的地球和同它在一起的月亮。金星居第五，9个月转一周；第
六为水星，80天转一周。中央就是太阳。在这华美的殿堂里，为了能同时照亮一切，我们还
能把这个发光体放到更好的位置上吗？太阳被称为宇宙之灯，宇宙之心，宇宙的主宰。
哥白尼认为，地球运动有三种情况：第一种运动是地球自西向东绕轴昼夜自转，由于这种运
动，使整个宇宙看起来像顺着赤道作相反的运动。第二种运动是地心同地球上的一切的周年
旋转，即在金星与火星轨道间的黄道上从西向东运行。第三种运动就是倾斜面的运动。这种
运动也是周年旋转，但却是顺行，即同地心运动相反因为它的运动同地心运动周期相同而方
向相反，并导致地轴及赤道始终固定的指向一个方向。
《天体运行论》所阐述的日心说要点是：地球不是一个静止不动的天体，它不在宇宙的中心
位置上；地球只是一颗普通的行星，既有自转，又围绕中心天体旋转；太阳处于宇宙的中心
，它照亮整个宇宙，并驾驭着周围的行星。
哥白
尼的日心体系是在自然科学发展的新阶段上，完全以可靠的天文观测事实为基础，并且运
用了严密的数学方法建立起来的体系化的科学理论。在《天体运行论》这部著作里，可靠经
验事实、严密的数学方法，理论化的知识体系等已经表现出近代自然科学根本不同于它的古
代萌芽的特点。
《天体运行论》的发表是近代科学史上一件划时代的大事，它正确描绘了一幅关于太阳系图
景，为近代天文学的建立奠定了坚实的基础。日心体系的公开发表宣告了神学宇宙观的破产
。因而，恩格斯在评价哥白尼学说的革命意义时说，哥白尼那本不朽著作的
出版是自然科学向宗教权威发出的挑战书，是自然科学借以宣布独立的宣言。