一、哥白尼以前的天文学

长夜天空，繁星点点，构成一幅光辉灿烂的图画，在人们眼前缓慢地浮动、经过长期实践，我们的祖先早就意识到，天象的种种变化，和生产活动有十分密切的关系，并且积累了丰富的天文知识。

在以农业为主的古代社会里，要搞好农业生产，必须正确地掌握四时运行的规律，精确地测定年、月的长度。而要做到这些又必须对天象进行定期的观察和记录。这样，就促使我们的祖先对天文现象进行更为深入细致的研究。

远在传说中的尧舜时代（前 2300—前 2200），我国的劳动人民就注意到每天黄昏时，在南方天空分别看到鸟、火、虚、昴等四宿的出现，以之为根据就可以确定仲春、仲夏、仲秋、仲冬这四个季节。到了殷代（公元前 18—

世纪）已经有了日食的记录和简单的计时制度。

西方天文学发达最早的国家是巴比伦（在现今伊拉克地方）。公元前 3000 年那里的文化已经有很大的发展。他们注意要观察的是新月，一经看到新月在黄昏时出现在西方，即吹号角，报告另一个月开始。他们也不断地观察行星的运动，特别记录下它们彼此接近或和亮星接近的时劾。他们更要寻找拖着尾巴的彗星，因为古人把彗星当做是灾祸的征兆。他们也注意观测日食和月食。但他们注意观察天象，并不是由于他们的好奇心或对于科学的兴趣，而是因为他们想从天象去推测人事的吉凶。又因占星术的需要使他们大量地和精密地去观测天象，从而推动了真正天文学的发展。

巴比伦人利用月相，精密地测定了一个月的长短。他们注意到太阳、月亮和行星在天空中运行的轨迹都在一个大圆圈的附近。他们把这一带分为十二个等分，并以其附近的星座去命名。希腊人继承巴比伦人，把这一带叫黄道带，这十二等分叫做黄道十二宫。一年内太阳要经过这十二宫。巴比伦人已经发现太阳、月亮与行星在黄道带内运行的速度不是均匀的。他们将这些天体在各宫内运行的速度列表记录下来，这便是最早的行星理论。

在古埃及，农业生产与尼罗河泛滥有密切关系。人们通过长期的生产实践，发现：每年当太阳和天狼星同时出现在地平线的时候，过了两个月，尼罗河水就开始泛滥。因此，古埃及人把太阳和天狼星同时升起之日定为一年之始。

公元前 8—6 世纪期间，在巴尔干半岛南部、爱琴海群岛和小亚细亚的地中海沿岸一带，一片海陆交错、山峦重叠的地方，形成了古希腊奴隶制的城邦国家。

大约在公元前 5 世纪左右，希腊城邦出现了历史上前所未有的经济繁荣，商业、手工业和航海事业都相当发达。在经济发展的同时，古希腊人还创造了高度发展的古代文化，在文学、艺术、哲学、科学很多领域内都取得了卓越的成就。希腊人首先用数学的理论去考虑天文的问题，哥白尼继承了他们的传统，并跨进了一大步，才窥破了宇宙的真象。

古希腊的唯物主义哲学和辩证法的思想也是在这个时期产生的。

早在古希腊初期，毕达哥拉斯（前 582—前 500）及其学派从探讨物质世界的本质这种自然哲学立场出发，创立了数原主义学说，即毕达哥拉斯主义。毕达哥拉斯主义认为：万物皆数，数即万物。从这种数原主义的立场出发，他们认为 10 是最完美的数，圆是最完美的形，而球则是最完美的体。根据这

种数学信仰，毕达哥拉斯学派提出了大地、天体以及整个宇宙都是圆球的假说；同时也相应地提出了天体运动都是匀速圆周运动的假说。

既然天体运动是圆周运动，那么整个宇宙必然有一个中心。在什么是宇宙的中心这一问题上，毕达哥拉斯学派发生了分歧。其中有些人提出了地球环绕中心火球运动的假说，而另外一些人则提出了地球是宇宙的中心的假说。可见，在古希腊初期的毕达哥拉斯学派那里，无论是最初的日心说，还是最初的地心说，都只是从毕达哥拉斯主义出发的一种自然哲学理论。

到了古希腊的雅典时期，出现了毕达哥拉斯主义的一个杰出追随者亚里士多德（前 384—前 322）。亚里士多德在研究毕达哥拉斯学派中的最初的地心说的基础上，综合当时天文学中的一些观测资料，提出了一个较为系统的地心学说，即亚里士多德的地心体系。亚里士多德的地心体系认为：大地是一个有限的球体，即地球；天体也是一个有限的球体，即天球。地球处在天球的中心。天球本身又分为月球天层、太阳天层、金星天层、水星天层、火星天层、木星天层、恒星天层、原动力天层等不同的同心天层。天层的七层以内，每一层都居住着一个环绕地球运行的天体。第八层是不动的恒星天层；第九天层是作为天体运动动力的原动力天层；如同毕达哥拉斯学派最初所主张的那样，亚里士多德也认为有被称为“对地天层”的第十天层。可见，亚里士多德的地心体系是毕达哥拉斯学派中的地心体系的继续和发展。所不同的是，亚里士多德认为，天球与地球的组成元素是不同的：地球是由水、火、土、气等四种元素组成的；而天球则是由第五种元素，即地球上没有的神圣元素“以太”组成。这样，亚里士多德就描绘出了人类科学史上第一幅比较完整的宇宙图景，即以“水晶球”概念著称的亚里士多德的地心体系。

亚里士多德以后，古希腊数学家欧几里德（约前 330—前 275）在《几何原本》中建立起了一个系统的演绎几何学体系，为天文观测和计算提供了有力的数学工具。继欧几里德之后古希腊另一个数学家阿波罗尼（约前 260— 前 200）在研究圆锥曲线的基础上，最先提出了本轮和均轮的学说。本轮和均轮学说是一种用以解释天体运动的以圆周运动为基础的几何结构。此后，阿波罗尼的这套几何结构为古希腊另一个天文学家希帕克（约前 160—前120）所继承和发展。希帕克用一个固定的偏心圆轨道解释太阳的视运动，用另一个移动的偏心圆轨道解释月球的运动，而行星的运动则以各自的本轮- 均轮系统来解释。这样，由阿波罗尼最先提出的本轮-均轮体系，就被希帕克较好地用以解释了人类所观察到的天体的视运动现象。可见，到了古希腊后期，地心体系的理论模式和几何结构，实际上已经建立起来。

公元前 30 年，古罗马取代了古希腊。进入古罗马时期之后，虽然古希腊科学已开始衰落，但在古罗马初期，尚有一些科学家能对古希腊科学进行整理和总结。正是在这一时期，作为天文学家和数学家的托勒密（约 90—168）对亚里士多德、阿波罗尼和希帕克等人的学说进行了系统的整理、加工和综合，从而建立起了一个可供制订历法作为理论基础的地心学说。这样，亚里士多德-希帕克的地心体系，也就发展为以托勒密著称的地心体系。

由于托勒密在阿波罗尼和希帕克两人的几何学基础上进行了一系列的数学论证，加之托勒密体系能较好地解释天体的视运动现象，并能为历法的制订提供一定的理论基础和数学方法，因此托勒密的地心体系逐渐为以后的天文学家所接受。

可见，亚里士多德-托勒密的地心体系在古希腊时期和古罗马初期，是以

本来的科学面目出现的。尽管在亚里士多德那里这种体系已具有一定的神学目的论因素，但它并不具有宗教神学色彩。在推动古代天文学的发展中，亚里士多德-托勒密的地心体系曾起过重要的历史作用。

亚里士多德-托勒密的地心体系与基督教神学搅在一起，那是在基督教广泛流传的中世纪的事。

早期的基督教与地心学说并没有什么联系。基督教约在公元 1 世纪产生于巴勒斯坦。当时的基督教还没有什么系统的教义，当然也没有什么系统的自然观。在当时的基督徒看来，宇宙是一个密封的大盒子：天层是盒盖，在作为盒盖的天层上居住着天使，悬挂着日月星辰；大地是盒底，圣地耶路撒冷就在盒底的中央。直到中世纪前期，当神学家奥古斯丁和伊里吉纳企图对基督教神学进行理论加工时，虽然他们尚不知道亚里士多德-托勒密的地心体系，但他们从基督教的传统的天体观出发，仍然对当时流传的大地的另一方有人居住的思想持激烈的反对态度。在他们看来，若大地的另一面有人居住，这些人势必倒立着生活。这种看法无异于给上帝开玩笑。

但是，到了中世纪后期，当古希腊科学逐渐复兴时，亚里士多德-托勒密的地心学说也随之复兴。由于基督教无法抵御古希腊科学文化复兴的洪流，因此罗马教皇格列戈里九世在 1231 年发布诏令，责成神学家改造和吸收古希腊的哲学与科学理论，建立起新的神学理论体系。正是在这一背景下，神学家托马斯·阿奎那适应了基督教的这一需要，并因此成为新的基督教神学—

—正统经院哲学的主要代表人物。

由于亚里士多德-托勒密体系在亚里士多德那里已具有一定的神学目的论色彩，所以托马斯·阿奎那只要稍稍进行一些理论加工，就把亚里士多德- 托勒密的地心体系改造为基督教神学的天体观。托马斯·阿奎那宣称，地球是上帝选择的宇宙中心；日、月、行星在不同的天层上环绕这个中心运转，推动日、月、行星运转的是居住在这些不同的天层上的天使；而上帝则居住在最高的原动力天层上统治着整个宇宙。运用亚里士多德-托勒密的地心体系，托马斯·阿奎那还对上帝的存在进行了论证。他证明上帝存在的第一条论证是天球的运动需要有一个原动者，这个原动者就是上帝。托马斯·阿奎那的这一论证被当时的神学家们公认为证明上帝存在的最成功的论证。由于托马斯·阿奎那对托勒密的地心体系进行了上述理论加工和改造，本来是天文学中的一种宇宙理论的亚里士多德-托勒密的地心学说，从此也就纳入基督教神学的理论体系，并因此成为基督教神学自然观的天体观的理论基石。

由于托马斯·阿奎那以亚里士多德-托勒密的地心体系为基础建立了基督教神学自然观的系统的天体观，而托马斯·阿奎那的经院哲学体系又被罗马教皇指定为教会官方的正统哲学。这样，托勒密的地心学说一方面得以以宗教为社会载体广为传播；另一方面，地心学说从此以后就成为基督教的神圣不可侵犯的宗教信条。所以对基督教来说，对地心学说的任何怀疑都意味着反叛；而对当时还处于孕育中的近代科学来说，对地心说的任何怀疑都意味着革命。正是在这种背景下，产生了近代科学的伟大先驱、波兰杰出天文学家哥白尼。