关于科学与教会的敌对的古老传说远非现实
约翰内斯·开普勒 (
Johannes Kepler )在十七世纪初说,宇宙中有成千上万个巨大的物体,它们巨大到可以使它们本身成为宇宙。 正如开普勒所说,这些庞大的尸体的存在证明了其强大的创造力,以及令人上瘾的个人成瘾。 在他看来,这些巨大的恒星是围绕太阳聚集的恒星,而太阳是宇宙的中心,它的体积相对较小,甚至更小的行星也围绕着恒星运动。
天文学家和创新者开普勒(Kepler)为艾萨克·牛顿(Isaac Newton)和现代物理学的到来奠定了基础,从亚里士多德的理想圈子中拯救了天文学并计算了轨道运动的椭圆性质,他对宇宙的这种奇异看法也得到了
尼古拉·哥白尼和他的日心说的早期追随者的支持(以太阳为中心的“)理论。 科学坚持开普勒的理论,即对具有高重复性的恒星进行观测,并对通过这些观测获得的数据进行全面的数学分析。 这是哥白尼理论的致命弱点。 认为地球在宇宙中心静止不动的天文学家说,哥白尼的支持者发明了巨星是荒谬的,只是为了使他们最喜欢的理论与数据相吻合。 描述宇宙的“巨星”的故事被遗忘了。
这些插图展示了科里奥利效应,这是作用在旋转球体表面上几乎所有物体上的力。 它们是由17世纪的耶稣会士克劳德·弗朗西斯·米格里尔·德绍尔( Jesuit Claude Francis Miglier Deschall)绘画的 ,他们以此为反对地球运动的论据。 左图显示了从塔上掉下来的球F。 如果地球不移动,则球只是从F点落到G点。如果地球移动,则由于塔的顶部比底部离地球中心更远,因此,在球掉落时,顶部比底部更快速地移动:顶部在该点H,以及底部-在I点。因此,以塔顶部释放时的速度移动的球必须不在I落地,而必须落在L [显然,这是一个错误,它的意思是“不是在G中,而是在G中。我“ /大约 翻译]。 在旋转的地球上,球不会直落。 右图仅针对弹丸演示了相同的想法。 枪向位于北部的目标射击。 如果地球不旋转,则核心会直飞并击中枪所瞄准的目标。 如果地球自转,则比核心目标更靠近赤道的加农炮将在核心飞出时比目标更快地向右移动。 因此,核心不会达到目标,而是会向右移动。 在这两种情况下,都应该可以检测到地球的自转。 和哥白尼的反对者是对的。 检测这些影响比想象的要困难得多。这是非常遗憾的。 开普勒和巨星的故事从一开始就说明了科学固有的活力。 它与告诉我们有关科学起源的通常的故事形成对比,这些故事描述了关于哥白尼理论的争议,就像那些被强大而根深蒂固的机构压制科学的案例一样。 关于压抑科学而不是其动态性的故事对科学没有任何帮助。 巨星的故事对她很有用。
约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)在1606年写的一本书中概述了他对巨型恒星的想法,该书名为《
De Stella Nova 》或《关于新恒星》。 书中谈到的是一颗新星,它在1604年突然出现了一段时间。 根据开普勒的说法,这颗新星使其他所有人都黯然失色,甚至天狼星也是所有恒星中最亮的,并经常出现在夜空中。 开普勒在书中反思了这颗新恒星的大小,并得出结论说,它的周长大大超过了土星(当时已知的最遥远的行星)轨道的大小。 小天狼星本应该是那么大,他认为即使是最小的恒星也应该比地球的轨道还要大。
他的恒星通常只有宇宙大小。 开普勒的前任老板
第谷·布拉赫 (
Tycho Brahe )提出了一个从哥白尼学来的宇宙理论,根据该理论,地球在宇宙中心不动。 在1601年去世前不久,布拉加(Braga)体现了他那个时代的“伟大科学”-他有一个巨大的天文台,最好的工具,许多出色的助手(如开普勒),自己的书出版和很多钱。 在Brahe的地心(“地球中心”)模型中,太阳,月亮和恒星围绕静止的地球旋转,而行星则围绕太阳旋转。 恒星位于土星后面,标志着可观测宇宙的边缘。 开普勒指定给新星和天狼星的大小超过了整个布拉赫宇宙,其余恒星的大小与该宇宙相当。
开普勒为什么说恒星的大小与宇宙相当? 正如数据所表明的那样,至少他的日心说是正确的。 根据这一理论,地球绕太阳绕一周转,一年内就发生了革命。 因此,如果在一年中的某个时候她朝某个恒星移动,那么六个月后她就从该恒星移动了。 人们会期望一些恒星在春季接近地球时会在春天燃烧,然后在秋天逐渐变暗。 类似的效果称为视差。 但是没有人观察到任何视差。 哥白尼这样解释:与轨道距离相比,地球的轨道似乎很小。 地球的轨道对于恒星可以忽略不计,而地球的运动可以忽略不计。 正如哥白尼亲自写道的那样,“在固定恒星中没有观察到这样的视差的事实表明,它们处于巨大的高度,而面对地球的年度运动圈消失了。”
问题是大小和距离可以忽略不计。 视力良好的人,望着天空,会看到星星状的小圆点,可见的大小很小,但可测量。 即使在公元二世纪的托勒密时期,天文学家也确定最亮的恒星是月球直径的十分之一到十二分之一。 开普勒在《新星上》一书中写道,明亮的恒星的直径大约是月球直径的十倍,而天狼星的直径略大于它们。 问题在于,仅当与我们的距离与月球相同时,外表尺寸为月球尺寸的十分之一的恒星才能比月球直径的物理尺寸小十倍。 但是星星离我们更远。 如果恒星比月球远10倍,那么它的实际大小将与月球重合-并且仅由于与月球的距离而比月球小10倍。 如果一颗恒星距离更远100倍,那么它的真实直径将是月亮的100倍。 如果它比月球远1000倍,其真实大小将大1000倍[
可能意味着分别大10倍和100倍/大约perev。 ]。
但是,如果这颗表观大小比月球小十倍的恒星的距离达到了哥白尼理论要求的距离,那么我们就不会注意到视差了,该怎么办? 开普勒声称,这颗恒星将达到土星轨道的大小。 绝对所有在天空中可见的恒星都将不小于地球的轨道。 即使是最小的恒星,也将比太阳大几个数量级。 今天,这种说法对我们来说似乎有些奇怪,因为我们已经知道恒星的大小不同,并且如果几颗恒星比地球的轨道大(
猎户星座的
Betelgeuse将是一个引人注目的例子),那么大多数恒星就是红矮星,小得多比太阳 但是,在开普勒时代,问题只是简单的观察,测量和数学-普通的科学问题。 当时的天文学家相信哥白尼,测量和数学,因此必须相信所有恒星都是巨大的(稍后,我们将讨论它们的错误之处)。
支持巨星的论点是如此令人信服,以至于它们的测量细节并不重要。 约翰·乔治
·洛厄( Johann Georg Loher)和他的导师
克里斯托弗 ·施纳(
Christopher Scheiner)在1614年的天文学著作《数学研究》(Disquisitiones Mathematicae,或“数学调查”)中很好地总结了巨星的问题。 他们写道,根据哥白尼的理论,地球的轨道就像一个充满恒星的宇宙中的一个点。 但是具有可测量大小的恒星比点还重要。 因此,在哥白尼宇宙中,每个恒星都必须大于地球轨道,并且自然要大于太阳。
由于巨大的恒星,Locher和Scheiner拒绝了哥白尼理论并支持了Brahe理论。 这一理论与望远镜等最新发现相吻合,例如金星的相位,证实了它围绕太阳运动。 根据Brahe的理论,恒星的位置不远-仅在土星后面。 开普勒时代的天文学家相信布拉加(Braga),测量和数学,没有义务相信恒星是巨大的。 (Brahe计算得出,从大行星到太阳,它们的大小各不相同)。 洛赫(Loher)和席纳(Scheiner)并不孤单-对于许多研究这一问题的天文学家,包括布拉赫本人,巨星理论都是与众不同的。
但是开普勒对巨星没有任何问题。 对他来说,它们是宇宙总体结构的一部分。 开普勒(Kepler)一直在寻找整个结构,他在行星运动的组织中看到轨道上的椭圆和
规则的多面体 。 对他来说,巨星既是上帝力量的例证,也是他创造整体宇宙的渴望。 讨论宇宙的各个部分-恒星,太阳系(开普勒称其为“可移动的系统”和地球)-即使是翻译,《论新星》一书的文字也几乎充满诗意。
哥白尼的其他追随者也同意开普勒的观点。 像
托马斯·迪格斯 (
Thomas Digges) ,
克里斯托夫·罗斯曼 (
Christoph Rothman)和
菲利普·兰斯伯格 (
Philip Lansberg)这样的人都说巨型恒星是神圣力量的一个例子,是上帝的殿堂,天使的宫殿,甚至是上帝的战士。 哥白尼亲自提到上帝的力量,讨论了与恒星的巨大距离,并指出“最伟大和最伟大的艺术家的神圣工作有多么精确”。
但是哥白尼的反对者并没有失去他们的观点。 Loher和Scheiner指出,哥白尼的“偷偷摸摸”并没有否认在哥白尼宇宙中恒星必须巨大的事实。 两位天文学家写道:“相反,他们谈论在此基础上每个人如何更好地感受造物主的伟大”,他们称这个想法“荒谬”。 哥白尼的一位反对者,天文学家
乔瓦尼·巴蒂斯塔·里乔利 (
Giovanni Battista Riccioli )写道,呼吁神力支持这一理论“不能满足更多有智慧的人”。 另一位
彼得·克鲁格 (
Peter Kruger )对恒星的大小评论如下:“我不了解宇宙的毕达哥拉斯或哥白尼体系如何生存。”
哥白尼的反对者不仅否认了他的理论。 Loher和Scheiner报告了他们的发现。 他们呼吁天文学家使用望远镜进行系统观测,以便利用木星的月食来测量到木星的距离,并“陪伴”土星(当时他们仍然不知道这些土星是环)-研究其运动。 他们致力于解释地球如何绕太阳移动:不断地落在太阳上,就像铁心可以不断地落在地球上一样。 (这个想法是牛顿诞生前几十年提出的,他可以给我们一个现代的解释,说明轨道是如何下降的,并用从山上发射枪的例子来说明轨道)。 他们还研究了地球自转如何影响下落的物体和炮弹的路径。 在17世纪的过程中,里乔利(Riccioli)等哥白尼的反对者对此思想进行了研究,提出了一种效应理论,今天我们将其称为“科里奥利力”(以19世纪描述该现象的科学家的名字命名),并坚持认为也没有这种效应一种证明地球没有移动的证据。
当我们在学校学习哥白尼革命时,我们没有听到有关恒星大小和科里奥利效应的争论。 有人告诉我们一个不那么科学的动态故事,像开普勒这样的学者试图用科学正确的观念击败全能,扎根和反叛的机构。 今天,尽管技术和知识日新月异,但人们仍拒绝接受科学,声称科学遭受了骗局,阴谋和因强大机构造成的数据不足的困扰。
但是哥白尼革命的历史表明,科学从一开始就是一个动态的过程,此外,在讨论的两边都有成功与失败的时刻。 开普勒的“新星”和Loher和Scheiner的“数学测量”问世仅仅几十年之后,天文学家才开始发现证据,证明它们通过眼睛和望远镜测量的恒星大小被光学效应夸大了,并且恒星哥白尼的宇宙不必那么大。
如果明确的发现反对哥白尼革命熟悉的历史中的万能体制,那么有些人期望从科学中获得快速而明确的答案和发现就不足为奇了,他们会看到阴谋的影响力在科学上模糊不清。 如果我们相反地了解到哥白尼革命包含动态的相互让步,在这一过程的两边都有理性的人,发现和进步是不平衡的,有绊脚石的,我们所有人都会对科学有更现实的期望。有时会导致死胡同-例如巨型开普勒星。 当我们了解地球是否运动的简单问题在相当长的一段时间内一直是一个非常困难的科学问题时,那么我们将理解,当今的科学问题可以为我们提供复杂的答案,而且只有随着时间的流逝。