托勒密和哥白尼世界体系的对话

1632 年，伽利略发表了他的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（ Dialogue concerning the two chief Systems of theWorld,the Ptoiemaic and COpernican）（T.Salusbury 的英译本，1661）一书。这部著作包括四次内容广泛的对话（即“四日”）。可能出于各种文学上和其他方面的原因，伽利略选择了对话的形式来表达他的思想。然而，主要的原因很可能是他希望谨慎行事，不过多地表态。几个对话者之间的讨论总是给作者留下必要时进行辩护的余地，他可以说某些观点实际上不是他自己的，而是对话中虚构人物的，这些观点是根据文学即想象而加诸他们之口的。伽利略《对话》中的人物萨尔维阿蒂和沙格列陀是他的朋友和拥护者，而辛普利丘则是亚里士多德注释者，扮演了权威和传统的狂热捍卫者的角色。

《对话》一开头是抨击亚里士多德的下述学说：天体与地球在性质和组成上完全不同，天永远不变。新星和太阳黑子的出现引用来作为反对的证据。通过望远镜可以看到的月球上的山岳驳斥了亚里士多德认为月球是完美天球的观点。至于天体的不可毁灭性，则坚决主张，一切物质甚至地上物质都是不可毁灭的。萨尔维阿蒂在《对话》中说：“我从来不完全相信这种物质擅变（仍旧限制在自然范围内）一种物质发生如此大的转变，以致必须说它被毁灭了，以致它的前身荡然无存，而另一个与之迥然不同的物体产生(33)了。如果我设想一个物体处于一种面貌，不久又处于另一种迥异的面貌，那么我不能认为，不可能仅仅对各个部分作简单的变换，而不毁坏什么，也不产生任何新东西”（Thomas Salusbury 的译文，载他的 MathematicaI CollectiOns and Translations，London，1661， Vol.I,pp.27，28）。

图 9—比萨斜塔

《对话》偶尔也对经院哲学家们射出一支嘲笑的利箭，揭露他们的论点之荒诞不经。例如，当辛普利丘坚持亚里士多德不可能在推理上犯错误，因为他是逻辑学的创始人时，他就遭到反驳：一个人很可能是一位出色的乐器制造者，却不是优秀的音乐家。

在讨论到究竟是所有夭体都在 24 小时里围绕地球旋转，还是实际上是地球在这个时间里绕自己的轴转动，因此只是引起了星空的视转动的问题时，

《对话》认为，初看起来，这两个假说无论哪一个都能解释所观察到的现象，但是从全面来考虑，地球转动的假说更可能是正确的。当我们考虑到星空与小几百万倍的地球相比是何等广袤时，考虑到星空要在一天之中完成环绕地球的旋转而需要何等巨大的速度时，那就看来难以置信：天空在运动，而地球却静止不动。而且，如果假设地球静止不动，那么就必须认为恒星沿与行星相反的方向移动，而所有的行星都是从西向东运动，运动得相当缓慢。另一方面，各个行星的转动周期随着它们轨道的大小而增加，月球绕轨道运行一周花 28 天，火星为 2 年、木星为 12 年，土星这颗最遥远的行星为 30 年。这个规律同样地适用于木星的卫星，按照它们离木星的距离递增，它们绕自

己轨道运行一周的时间分别为 42 小时、3 1 天、7 天和 16 天。但是，如果我

们假设星空围绕地球旋转，那么我们必定面临一种悖论：先从月球三十天的

周期增加到土星三十年的周期，接着却突然巨跌至遥远恒星的只有一夭的周期！而且，我们不得不设想，甚至恒星本身也以极其多变的速度运动，视它们离天极的不同距离而定。使托勒密观点(34)更形困难的是，恒星的位置经历着缓慢的变化。某些在几千年前处于赤道、沿着最大轨道运行的恒星，现在都离开了赤道几度，因此必定沿较小的轨道运行得较慢。甚至一颗总是在运行的恒星也可能暂时在天极处保持静止不动，然后再开始运行。

各种论点不仅针对经院哲学家贬地球而褒天体，而且也针对整个认为不变性是完美标志的概念。《对话》中的另一个人物沙格列陀说：“如果对我的见解不赞美备至，不，如果不否弃我的见解，那我就不会听信，为了崇敬和完美起见，应当认为自然天体是麻木的、永恒不变的、不可改变的，等等。反过来，我也不会听信，可以变动、可以创生、可以变化等等都属于极其不完美。我的意见是，由于地球中不断发生着如此众多而又如此多样的变化、突变和创生等等，所以地球是十分崇高的、可赞美的。⋯⋯我说月球、木星和世界所有其他天球亦复如此”（同上，pp.44，45）。到处都可观察到变化。新星闯入视野（例如在 1572 和 1604 年），太阳黑子来而复去，彗星出现又消失。这种自然事件在整个宇宙中处处发生，甚至天空也遵从自然规律。《对话》中所坚决主张的哥白尼假悦即日心说也极其简单地解释了，行星的停止和逆行仅仅是因地球周年旋转而引起的现象，而托勒密假说即地心说则根本无法解释这些现象，除非诉诸无端的猜想。按照《对话》，还有一些地球现象即潮汐和信风似乎也支持哥白尼的假说，它们的最好解释就是由于地球的自转所使然。

在伽利略对哥白尼理论所作的最重大的贡献之中，想必包括他对付了反对日心说的两个主要理由，即没有恒星视差和地上物体垂直坠落。第一个反对理由在古代就已由亚里士多德提出以反对任何非地心说的观点。它坚称，如果地球沿围绕太阳的轨道运行，那末，当地球从其轨道上的一个位置运行到正相对立的位置时，恒星应当出现视在的位置变化（视差）（见图 4，第22 页）。《对话》反驳了这一反对理由，它指出，必定是由于恒星离开地球太遥远了，所以这种视差觉察不出来。恒星离地球的距离必定至少是(35)太阳离地球的距离的一万倍。（事实上直到 1838 年才由 F.w.贝塞耳研制和提出了足可用来测量恒星视差的天文学仪器和方法。）

另一个同样古老的反对理由也是亚里士多德提出的，他争辩说，如果地球转动，那么一个垂直上抛的物体不应当落回到原先把它抛出的地方，而是稍微偏西，因为在这物体升降所占有的时间里，地球一定已朝东转过一点；然而，事实是这样往上抛的物体通常都回到原来位置。而且，他还争辩说；如果地球转动，那么由于自转离心力的作甩，地球表面上至少是不怎么接近两极的地方的物体应当被抛出地球表面。《对话》引用惯性定律驳斥了前一个论点。惯性定律是伽利略所作出的在整个科学史上最重要的发现之一。从一座高塔上坠落的一块石头将落在塔的脚下，因为石头本身与塔用同样速度一起向东运动。从一艘静止或者航行的船只的桅杆顶上跌落的一块石头，在这两种情况下都落在桅杆脚下。〔值得指出，第谷·布拉赫在他的《天文学书信》（EPist.Astr.）中曾否认这一点。〕如果在船只航行的情况下，石头的坠落有微小的偏离，那么这种偏离将是空气的阻力所引起的。因为相对航船来说，空气处于静止；而在船只处于静止的情况下，桅杆、石头和空气三者同等地共有地球的自转运动，因此石头坠落时所通过的空气在这种情况下

将不影响其坠落方向。第二个论点也遭到反驳。《对话》指出，由于地球围绕其轴的转动比较缓慢，所以离心力远小于引力，这样，物体便不受地球自转的影响而仍然留在其表面。

伽利略的《对话》是近代天文学文献的三部最伟大的杰作之一，另外两部是哥白尼的《天体运行论》和牛顿的《自然哲学的数学原理》。《对话》还具有最明白易懂的优点。