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识形态的领域里激起了巨大的反响；哥白尼敢于创新、敢于革命的反潮流精
神，在历史上留下了深刻的影响。
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四、划时代的巨著
在近代科学的创始人中，哥白尼所以占据一个显著的地位，完全由于他
死去那一年所刊布的一本大书。这本书是人类思想史上划时代的作品。作为
天才的纪念碑，这本书是可以和托勒密的《至大论》，牛顿的《原理》与达
尔文的《物种起源》相媲美的。这本书是一部六卷本的科学巨著。其中第一
卷是宇宙概观；第二卷是天体运行的基本规律；第三卷至第六卷则是关于地
球、月球、内行星和外行星的运行规律的数学论证。而关于日心体系的基本
思想，主要集中在第一卷中。哥白尼对于其不朽的巨著并没有命名。当他将
手稿交给他的朋友基塞付印的时候，那上面既没有书名，也没有作者的姓名。
后来编辑将这本书命名为《托伦的尼古拉·哥白尼论天体运行轨道（共六
册）》，后人简称为《天体运行论》。
一般人以为哥白尼是天文学的一位革命家，其理论是新奇的，推断是独
创的。可是如果你仔细阅读 《天体运行论》，一定会惊异地看见他书中含有
很多亚里士多德的思想。例如他和古人一样相信天体在圆形轨道上以均匀速
度围绕一个固定中心运行。哥白尼就根据这个不大合事实的“规律”，去证
明地球在运动。他说：行星的视运动不是均匀的，就表明我们立足的地球不
是固定在行星的圆形轨道的中心的。
那么地球是不是在运动？如果它在运动，我们怎样会知道呢？哥白尼
说：“如果我们假设地球有某种运动，我们就须观察地球以外的东西，看它
们是不是有一个共同方向的运动，这运动便反映我们从它们面前经过时，和
我们的运动方向相反的运动。”所以要发现地球是否运动的唯一办法便是在
地球之外去寻找天体，看它们是否有一种共同的运动。这种运动的一个显著
例子便是天球由东向西一日一周的运动，这运动造成日月星辰的东升西落现
象，哥白尼说：“这不是天球在运动，而是地球由西向东在旋转。”
哥白尼又将这个原则应用到比较复杂的情况上去。从周围物体的视运动
去发现观测者所在处的真运动，有一个很大的困难便是被观测的物体很可能
也有它们自己的运动。由于行星也有自己的运动，所以问题就不容易解决。
于是哥白尼选择恒星作背景去研究太阳在天空运行的视轨道。古人以为太阳
围绕固定的中心——地球，在一圆形的轨道上运动；但是我们也可以假设地
球围绕固定的中心——太阳，在一圆形的轨道上运动。那么我们应该假设行
星具有什么样的真运动才使地球的运动反映在那上面，去造成我们对行星所
观测到的现象呢？这问题虽然不容易解决，但是答案却很简单。假设地球围
绕中心的太阳在圆形轨道上运动，那么每个行星也围绕同一中心，各在其圆
形轨道上运动。于是地球和行星的轨道都是以太阳为公共中心的圆周。哥白
尼得到这个十分简单的结论之时，他从毕达哥拉斯学习得来的数学的直觉告
诉他，这是真正的事实。他才断定：“太阳居住在中央。在这光辉灿烂的庙
堂里，除了那个普照环宇的重要地位之外，还有更合适的地方去安置这个伟
大的发光体吗？……所以太阳坐在它的宝座上，控制着诸大行星，使它们环
绕它而运行。”
哥白尼在《天体运行论》中真实地揭示了地球在宇宙中的地位及其运动
规律。要论证太阳是宇宙的中心，关键在于揭示地球在宇宙中的真实地位及
其运动规律。这是因为，只有在揭示地球在宇宙中的真实地位和论证地球运
动规律的基础上，才能科学地说明太阳和行星的视运动现象，即以地球的运
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动来证实太阳是宇宙的中心。为此，哥白尼指出，地球绝非宇宙的中心，而
只不过是一颗普通的行星。它与其它行星一样，在自己的轨道上环绕太阳运
转。因此，只能把地球看成一颗行星。为此，哥白尼不仅揭示了地球在宇宙
中的真实地位，而且具体地论证了地球本身的运动规律。哥白尼指出，地球
本身同时进行着三种运动：第一种运动是地球本身环绕地轴的周日自转运
动。由于地球自转是一种从西向东的旋转运动，所以太阳和整个宇宙背景表
现为从东向西的旋转运动。第二种运动是地球以太阳为中心的周年公转运
动。第三种运动则是地轴本身的回转运动。正是在揭示地球的运动规律的基
础上，哥白尼才得以对日心体系进行科学的论证。
哥白尼还真实地揭示了月球的位置。哥白尼指出，月球并不是一颗行星，
而只不过是地球的一颗卫星。他说：“地球还有一个侍从——月亮。”
在《天体运行论》中，哥白尼科学地揭示各种天体的序列，建立起了一
个完整的以太阳为中心的新的宇宙体系。
哥白尼的体系主要是假设地球与行星都在同心圆周上围绕太阳运行。水
星在最内的圆周上，土星在最外的圆周上。月亮围绕地球运行，同时更被地
球带着，围绕太阳运行。恒星则在距离太阳很遥远的空间里。至于恒星的分
布，固定在一个球面上呢，抑或散布在无限的空间里，哥白尼还无法回答这
个问题。这样简单的行星理论还不能详细说明由观测得来的事实，因为行星
的运动遵循的是一些复杂的定律，而不是以均匀速度在圆周轨道上运动。这
些定律在哥白尼死后60多年才被人发现。哥白尼为适合观测数据而调整他的
理论真是煞费苦心。为了使理论去牵就观测，他还使用了托勒密的均轮、本
轮和偏心圆等几何图案。所以哥白尼的太阳居于宇宙中心的理论 （这是有永
久价值与发展前途的思想）和哥白尼的体系 （为解释行星的运动而作出的巧
妙设计）须得分别看待。哥白尼的理论是正确的，哥白尼的体系很快就为开
普勒所推翻了。
在研究了天体运行规律之后，哥白尼在第三卷中研究了地球的各种运
动。在比较精确的理论中，他认为地球的轨道是一个太阳略为偏离其中心的
圆。哥白尼对地球运动的说明的一个重要特点，是他解释了二分点的岁差。
约在公元前150年发现这种现象的罗得岛的希帕克把它归因于恒星球围绕黄
道轴缓慢转动。哥白尼对这种岁差提出的近代解释是，地球赤道平面的变动
引起地球的轴在空中画一个锥形。这里，为了使他的理论与某些古代和中世
纪的观察相一致，他又没有必要地使他的理论复杂化。
在对地球运动的研究之后，下一卷专门论述了月球理论。月球同地球的
关系不受哥白尼发动的观点变革的影响，而且他对托勒密已经知道的月球运
动在黄经上的不均衡性也没有作什么补充。但是，他表示这些不均衡性的方
法比《至大论》更令人满意。按照托勒密的理论，月球的角直径有时候应该
是它在其他时候的二倍；哥白尼发现一种表示月球黄经运动的方法，它和托
勒密一样正确，但是它没有大大夸大月轮视尺寸的微小变动。然而，哥白尼
仅略作改动就采纳了托勒密大大低估了的太阳到地球的距离即仅约为地球半
径的1200倍。天文学一直抱住这个谬误，直到17世纪下半期，由于应用望
远镜进行精确的天文测量，才有可能作准确的测定。
《天体运行论》的最后两卷分别论述行星的黄经和黄纬运动。哥白尼在
行星不处于平冲时对它作一次观察，把实际观察到的该行星从地球轨道中心
看来的位置同该行星位置相比较，然后求出这两个位置之差。根据这些数据，
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哥白尼能够按照地球轨道半径求得行星偏心圆的半径。他得到的结果与现代
的“平均距离”相当接近。
在解释所观察到的行星对黄道面的偏离——它们的黄纬运动时，哥白尼
假设几个轨道平面的交角有周期性的变动。开普勒后来认识到，这种做法是
使行星的运动以地球轨道中心而不是正确地以太阳为参照这种基本错误的必
然结果。哥白尼对内行星黄纬的处理尤为复杂。而且所用的方法几乎完全因
袭了托勒密的《至大论》。
哥白尼的目标是编制数值的行星表。其精度不下于任何根据地心假说编
制的星表。他根据《天体运行论》中提出的理论所编制的星表，使得能够很
容易地计算出太阳、月球和行星在任何给定时刻的位置。成为该书基本特点
的这些星表，事实上是对当时通用的那些星表的改进，这种情况间接地促进
了天文学家们接受这个新学说。但是，由于这些星表所根据的只是最低量的、
粗略而又往往不可靠的观察 （它们包容在一个误以为符合于虚幻的物理定律
的理论之中），所以它们的精确度必定要减损。几年以后，哥白尼的学生重
新仔细考查了这些数据，使之略有改进。然而，在这种新的宇宙论能产生与
之相称的星表之前，还必须有帝谷·布拉赫所做的那些精密而又有系统的观
察，以及开普勒的坚韧而喜欢冒险的天才。
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五、日心学说的发展
哥白尼的日心学说的杰出的科学成就和特有的革命锋芒，点燃了近代科
学革命的火炬。就这个意义来说，哥白尼的日心说的成就无疑是主要的，它
不愧为近代科学史上诞生的第一个具有重大影响的科学体系。但是，哥白尼
的日心学说也有实验基础和数理基础不够完善的历史局限。尽管如此，日心
学说在问世之初还是产生了强烈的社会反响，并得以比较迅速地传播。
最先敏锐地觉察到哥白尼日心学说的理论局限的是哲学家和天文学家布
鲁诺 （1548—1600）。布鲁诺在积极地宣传哥白尼的日心学说的同时，以他
的宇宙理论修正了哥白尼的日心学说中的“太阳是宇宙的中心”和“恒星天
层是宇宙的边缘”等理论谬误，从而对哥白尼的日心学说作出了重要的发展。
1584年，布鲁诺写成了《论无限、宇宙和世界》、《论原因、本原和统
一》等重要的自然哲学著作。在这些著作中，布鲁诺以他的宇宙论发展了哥
白尼的日心说。
哥白尼的日心说认为，太阳是整个宇宙的中心。但布鲁诺的宇宙论认为，
太阳并不是整个宇宙的中心，而只不过是太阳系的中心。布鲁诺认为，太阳
与其他恒星一样，只不过是宇宙中的一颗普通的恒星。它与其他恒星并没有
什么不同之处。反之，其他千千万万颗恒星，也是它们各自所在的那个星系
的太阳。至于地球，它只不过是太阳系的一颗普通行星。对于整个宇宙来说，
它不过是宇宙中的一粒微小的尘埃。布鲁诺还由此推测，地球绝不是宇宙中
唯一有人居住的星球，在别的星系之中，也一定有与地球一样有人居住的星
球。这样，布鲁诺就从根本上否定了哥白尼提出的太阳是宇宙的中心的思想。
布鲁诺还进一步推断，不仅太阳不是宇宙的中心，而且整个宇宙根本就没有
中心。这就是布鲁诺在修正哥白尼的太阳是宇宙的中心这一思想的基础上提
出的宇宙无中心论。
哥白尼的日心说认为恒星天层是宇宙的边缘。因此，哥白尼的日心体系
与托勒密的地心体系一样，实质上还是一种有限论的宇宙体系。而布鲁诺的
宇宙论认为，既然宇宙没有中心，那么它也就没有边缘。而一个没有中心和
没有边缘的宇宙，必然是一个无限的宇宙，这就是布鲁诺的宇宙无限论。
由于布鲁诺的宇宙理论的建立，不仅克服了哥白尼的日心说的理论局
限，从而对日心说作出重大发展；而且开了近代天文学的宇宙论之端，从宇
宙学方面为近代天文学的发展提供了一个最初的无限宇宙模型。
布鲁诺的宇宙论及其革命意义已经超越了他的时代，他的宇宙论在当时
甚至连接受哥白尼的日心学说的天文学家也难以接受，在宗教中更引起了震
惊。1600年初，罗马教廷将布鲁诺处以火刑。
由于哥白尼的日心学说存在着实验基础不够完备和数理基础不够完善这
两个基本方面的局限，所以自哥白尼之后，天文学革命出现了两种新趋势：
其一，观测天文学迅速发展。丹麦天文学家帝谷便是这种新趋势的代表人物。
其二，数理天文学迅速发展。德国天文学家开普勒便是这种新趋势的代表人
物。
哥白尼的日心学说发表以后，第一个在观测天文学方面作出重要贡献
的，是丹麦天文学家、天文观测大师帝谷·布拉赫（1546—1601）。帝谷在
天文观测上所取得的成就是无与伦比的。近代早期天文学上的最重要的观测
工作，差不多都是由帝谷进行的。
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帝谷的天文观测是比较精密的。为了进行精密的观测，他发明和改革了
不少天文观测仪器。利用这些观测仪器，他的天文观测精确度达到了当时肉
眼观测能达到的最高水平。由于观测精确度极高，帝谷因此发现了月球运动
的“二均差”现象。帝谷所编制的恒星表至今仍有重要价值，他在20余年时
间内积累起来的行星运动史料，后来成为开普勒发现行星运动定律的直接实
验基础。
虽然帝谷的天文学兴趣主要在天文观测方面，但是他对于作为天文学基
础的宇宙体系同样感兴趣。在多年的观测实践与研究中，帝谷对日心体系和
地心体系都不尽满意。在神学与科学、地心体系与日心体系的矛盾夹击之下，
帝谷逐渐构思出了一个介于两大宇宙体系之间的折衷体系。1582年，帝谷明
确提出了他的这个新的宇宙体系。帝谷说：“按照古人的说法和《圣经》的
启示，我认为只能把地球安置在世界中心。但我不赞成托勒密的那种主张。
我想，只有太阳、月亮以及包含全部恒星的第八重天才以地球为中心而运行，
五颗行星则绕太阳运行。太阳处在它们的轨道中心，它们像陪伴君王那样绕
太阳作周年运动。”这就是帝谷提出的行星绕着太阳转而太阳、月亮绕着地
球转的一个折衷的宇宙体系。这一太阳和地球的双重中心体系实质上不过是
托勒密的地心体系的翻版，吸收了哥白尼日心体系的某些理论而已。
帝谷在初步提出他的宇宙体系之后，就力图以天文观测来证实他的体
系，但最终也未能如愿。
帝谷体系如果出现在哥白尼之前，对于托勒密体系而言，它还具有一定
的进步意义。但是，在哥白尼的日心体系已经问世之后，帝谷的折衷体系就
只能是一种历史的倒退了。帝谷的天文观测成就是令人惊叹的，但他的理论
失足却是令人遗憾的。在近代天文学史上，他虽然是当之无愧的以观测见长
的杰出的实验天文学家，但在数理天文学方面，他却只是一个平庸的理论天
文学家。帝谷在宇宙体系的理论探索中看来是失足了，倒退了，但就一定的
意义说来，帝谷体系确实又是日心学说由哥白尼体系向开普勒体系发展过程
中的一个必然的转化环节，一个必经的阶段。
帝谷在布拉格致力于天文学研究时，获得了一位他十分赏识的助手，这
就是德国的年青天文学家开普勒 （1571—1630）。
和哥白尼一样，开普勒也受到当时在欧洲复兴的毕达哥拉斯的思想的影
响，力图追求宇宙的数的和谐。
1596年，开普勒发表了他的第一部天文学论著《神秘的宇宙》。在这一
著作中，他提出了一个以五个等边立体的外接圆球的套件来说明行星之间的
数学关系的几何模型。在这个几何模型中，开普勒认为，行星的距离与它所
在的天层的天球壳的半径相关，而这些天球壳又与五个等边立体套件内接和
外切。这个模型没有也不可能真正揭示出行星轨道之间的数的关系，但却集
中表现了作为一个毕