一本无人读过的“天书”

1543年，哥白尼在《天体运行论》一书中提出了日心说理论，并通过构建天体的匀速圆周运动，战胜了地心说体系。这本书对于欧洲自然科学史的重要意义不亚于原子弹对二战的意义，从此打开了一个天窗，欧洲自然科学有突飞猛进的发展。有人假设如果在16世纪，中国诞生了《天体运行论》，中国的科学可能不是今天的样子，实际上这本当时被人们看不懂的天书，在17世纪传入中国，并且是原版，未被修改的，可惜到最后都没有翻译成中文。

而一篇意料之外的前言被悄悄添加进书中，反而让《天体运行论》突破了教会的限制，成为近代天文学的开端。接着，天文学家们不断发展、完善日心说理论，这个过程中还诞生过不被人们熟知的地日心体系。最终，德国天文学家开普勒通过计算火星的椭圆轨道，提出开普勒三定律，给出了准确的太阳系模型。不仅如此，《天体运行论》这本书本身还通过构建“无形学院”，将天文学家们跨地域、跨时空地联系起来，串联起望远镜发明前近代天文学的发展历史。

本篇记录了一个真实的故事，说一位叫金格里奇的天文学教授，花了三十年时间满世界追寻一本书。为了找这本书，他提心吊胆地去过冷战中的莫斯科，走进过中国国家图书馆从未开放过的特藏室，还很多次被卷入到古书失窃案里。跟他打交道的除了大学教授、图书拍卖师，甚至还有国际刑警组织的警察，终其一生目的是为了找到《天体运行论》。

金格里奇教授去找这本书，也是憋着一口气，就因为一个叫阿瑟·克斯特勒的作家说这本书太专业、太枯燥了，根本就不可能有人读过。你肯定觉得奇怪，一本几百年前没人读过的书，为什么要满世界拼命寻找、调查呢？因为这本书不仅为我们揭秘了近代天文学发展史中的种种秘闻，比如，天文学只是哥白尼的业余爱好，而日心说理论竟然是因为一个糊涂的编辑，才阴差阳错地突破了中世纪的宗教限制，还有历史上曾经有一种我们都不熟悉的“地日心”学说，等等，最有趣的是，我们还可以了解一种影响了整个天文学发展的交流网络。要知道，中世纪的交通、通讯都不发达，但这个网络连接起了不同地域、甚至是不同时间的天文学家们。更重要的是，《天体运行论》这本书冲破了中世纪的宗教束缚，成为近代天文学的开端，而它的发行和流传，串联起了望远镜发明前近代天文学的发展。可以说，听了这本书，你就能读懂近代天文学的发展历史。

《天体运行论》诞生

我们先介绍一下《天体运行论》和日心说的诞生过程，看看它如何突破中世纪的宗教压迫，开启了近代天文学的发展。

说到《天体运行论》这本书，当然要先提到它的作者尼古拉·哥白尼。哥白尼这个名字相信你一定不陌生，他是提出日心说的波兰天文学家，不过你可能不知道，其实哥白尼的职业并不是科学家。因为中世纪的科学和神学是混在一起的，实际上，哥白尼本人是一个虔诚的天主教徒，他根据自己舅舅的安排在教堂里当教士。而他所在的教区常常发生战乱，哥白尼本人还曾亲自披挂上阵击败敌军。你看，天文学只是哥白尼的业余爱好。

一个业余爱好者写的书，怎么会发展成近代天文学的开山之作呢？伟大的科学理论当然不是一蹴而就的，《天体运行论》这本书也经过了几十年的不断修改扩充，才最终成书。金格里奇教授通过调查，为我们还原了《天体运行论》的诞生过程。

他在苏格兰的阿伯丁大学图书馆里，发现了一本哥白尼自己早年研究的手抄本，我们把它简称叫《纲要》吧。这本小册子可以说是哥白尼天文学思想的一个提纲，哥白尼在这本《纲要》里提了几个重要的观点。首先，他认为太阳才是宇宙的中心，所有的天体，比如地球、火星，都是围绕太阳运动的；其次，他说地球自己也在旋转，一天正好转一圈，而一年则正好绕太阳转一圈。哥白尼就是在这本《纲要》里，第一次提出了日心说理论。

不过哥白尼并没有一战成名，因为这本小册子当年只抄了几本，哥白尼也只给几个好朋友看过，并没有大规模出版。那之后，哥白尼又自己一个人默默无闻地研究了三十年，最终他把这本简单的《纲要》和自己的日心说理论，扩充成了一部四百页左右的书，这就是我们说的《天体运行论》。直到他去世前不久，也就是他七十岁的时候，哥白尼才终于下定决心把自己的研究手稿出版，让更多人了解日心说理论。为什么临到去世，哥白尼才敢宣传自己的天文学思想呢？还是因为日心说这个观点在当时太激进了，他害怕人们嘲笑他，也害怕当时的教会迫害他。

说到这里，我们有必要先介绍一下中世纪欧洲的社会背景，只有了解了宗教压迫的残酷，我们才能理解为什么《天体运行论》能成为近代天文学的开端。

你可能听说过一种说法，说中世纪是“科学的黑暗时代”。这么说是因为，中世纪的欧洲是“政教合一”的统治模式，罗马教廷控制了欧洲大多数国家，教会对待科学的态度很粗暴，认为只要是与《圣经》相违背的学说都是错误的，甚至是有罪的。那么《圣经》是怎么认识宇宙的呢？它说啊，上帝创造了人，所以人所在的地方理所应当是宇宙的中心，然后上帝又为人创造了太阳、月亮和星星， 所以大地静止不动，太阳、月亮都绕着大地起落。你看，这不就正好是地心说的天文观念吗？于是，教会就把地心说奉为是和《圣经》一样的经典。这下麻烦了，按常理来看，鼓吹“太阳才是宇宙中心”的《天体运行论》肯定是禁书啊。教皇亚历山大六世专门颁布过法令，规定没有经过教会审查的可疑书籍，一律要焚毁。你一定也知道，历史上还有一个叫布鲁诺的天文学家，就是因为批判《圣经》，才被烧死在十字架上。

难道《天体运行论》还没有出版，就要被教会禁止了吗？ 当然没有。让人意想不到的是，科学的发展就是无心插柳的结果。金格里奇教授发现，《天体运行论》第一次出版的时候畅销无阻，并没有被禁止，至于原因，还真是很让人哭笑不得。原来，中世纪每一本书在印刷之前，都需要一位编辑校对检查一遍，而负责《天体运行论》校对的是一位年轻的牧师，他看完书里提的观点后被吓坏了：这么颠覆的观点不是挑战了《圣经》吗？要是就这么出版了，作者肯定会被教会抓起来，而且我是不是也会受到牵连啊？于是，这位胆小的糊涂编辑就悄悄写了一篇前言加在书里，大概意思就是说，这本书里讲的日心说理论只是一种假设，并不是宇宙中真实的样子，这种假设只是为了方便天文学家计算行星的轨道，大家不用担心。等到书印刷出来后，哥白尼已经来不及让人删掉这篇前言了。于是，《天体运行论》顺利通过了教会的审查，因祸得福没有被禁止。

你看，近代天文学的突破也有偶然的因素在里面。虽然这篇意料之外的前言，让日心说理论刚提出时没有得到大家的重视，但没有了教会的限制，它反而得到了广泛的传播，顺利地突破了宗教压迫，为日后近代天文学的发展奠定了基础。

值得一提的是，《天体运行论》这本书在出版后不久，甚至还传播到了中国。金格里奇教授在中国国家图书馆里，找到了两本《天体运行论》第二版和第三版原书。这两本古书是由耶稣会的传教士，在十七世纪带到中国来的，而且非常幸运的是，这两本《天体运行论》保存得非常好，没有被涂改关键页码，说明它没被罗马教廷审查过。这正好证实了金格里奇教授的调查，也就是《天体运行论》最早出版时没有被教会禁止。和这两本书一起来到中国的，还有七千余本当时欧洲各个领域的经典作品，但遗憾的是，它们从来没有被翻译成中文，而是几经周折才最终被国家图书馆收藏。有人说，假如这批书籍在当时全都被翻译过来，也许整个中国近代文化的历史也会被颠覆。

说到这儿我们知道了，哥白尼其实是一位神职人员。而中世纪的教会以《圣经》为根据，对现代科学采取高压态度，哥白尼也因为害怕教会的迫害，直到去世前不久才出版《天体运行论》。巧合的是，因为一篇意料外的前言被悄悄添加进了书中，才让《天体运行论》突破了教会的限制，让日心说理论被广泛传播，成为近代天文学的开端。

《天体运行论》的流传

了解了近代天文学的开端，说说望远镜发明前，近代天文学经历了怎样的发展过程。在没有望远镜和数学工具支持的中世纪，天文学家们就已经不断发展日心说理论，建立起比较准确的太阳系运动模型了。这个过程我们大致可以分为三个阶段，而这三个阶段都和《天体运行论》有密切的关系。

先说第一个阶段：日心说取代地心说。你肯定觉得这个过程自己很熟悉了，但是想想看，在那个时候，日心说是非常反直觉的观点啊。你看，地心说认为所有的天体，像太阳、火星都围绕地球旋转，所以太阳东升西落，这是人们能直接观察到的现象。在中世纪的社会环境里，望远镜还没有被发明，天文学家和普通人都是用眼睛直接观测星空的，在哥白尼提出日心说之前，人们坚信“地球才是宇宙的中心”一千多年了，现在为什么要接受一个新的日心说理论呢？金格里奇教授在爱丁堡的皇家天文台里，找到了一本十六世纪的《天体运行论》原书。这本书曾经属于一位和哥白尼同时期的天文学家，他在书里写下的一句评论就是这个问题的答案。他说，哥白尼的日心说理论太棒了，和地心说相比，这个体系允许天上的各种天体做完美的匀速圆周运动。这个“匀速圆周运动”，就是日心说取代地心说的关键。

它为什么这么重要呢？那个时候，虽然大家都觉得地球是宇宙的中心，但有个问题人们一直搞不懂，就是像太阳、月亮都是乖乖地绕着地球转圈，东边升起西边落下，但像火星、水星什么的就很“不乖”，它们常常走着走着就停下来，然后扭头反向运动一段时间，再掉头继续绕着地球走。这个反向运动的一段时间，也就是所谓的逆行。如果你身边有喜欢星座运势的朋友，你肯定能常常听到他们说“最近水逆，运气不好”。水逆，就是指的水星在逆行。

那这个现象怎么解释呢？一位叫托勒密的天文学家，发展出一种圆圈套着圆圈的理论，他是地心说的集大成者。这套理论非常复杂，他说，每一个天体都围绕着一个点做圆周运动，轨迹是一个小的圆形，我们称作“本轮”；天体运动的同时，这个小圆形还绕着地球旋转，轨迹就是一个大圆，我们称作“均轮”。每个天体都有自己独立的本轮和均轮，也就是说，天体绕着小圆转，小圆还绕着大圆转，但是旋转速度不一样。这样一来，我们从地球上看过去，有的时候绕着小圆转的水星就好像在逆行。

当时的天文学家们都很喜欢这套理论，就算后来的观测数据越来越精密也没关系，有不符合理论的地方，就在小圆里再套小小圆就行了。而且，因为天体众多，天文学家只能不断添加本轮和均轮，于是整个系统就变得越来越复杂。为了让本轮旋转得更合理，托勒密还引入了更多的概念，比如“等分点”。但这样一来也出现了一个问题，就是新概念的引入，让本轮绕着地球旋转的运动不能匀速了。这就麻烦了，因为那时候人们都信仰一个古老的原则，那就是“所有星球运动都应该是匀速圆周运动的，这样才体现出上帝的完美”。

直到哥白尼提出日心说，才更好地解决了水星逆行的问题。也就是所有的行星都绕着太阳转，水星比地球转得慢的时候，我们就看到逆行现象了。虽然托勒密和哥白尼的理论都能预测天体的运动，但是显然哥白尼的更简单。更重要的是，天体又可以做完美的匀速圆周运动了，这就非常符合大家的信仰。你看，日心说就是通过匀速圆周运动取代了地心说。

接着我们说第二阶段，“地日心说”理论的诞生。这个理论很少有人知道，其他讲述天文学史的书里，基本没有它登场的机会，但本书的作者金格里奇教授，在寻找《天体运行论》的过程里发现了它的踪迹。地日心说算是一个人们意识到了旧观念的不足、但还不愿意接受新观念的产物。十六世纪《天体运行论》出版以后，许多天文学家和普通人都接触到日心说理论。前面我们说到，日心说最大的优势，就是允许天上的天体可以做匀速圆周运动，不过这个理论还是有些太超前了，而且它还有很多漏洞都没法解释。比如，当时有人质疑说，假如地球在转动，那天空中应该永远在刮风才对。

那么有没有办法既让地球不动，又可以让其他天体都能做匀速圆周运动呢？还真有。金格里奇教授在梵蒂冈图书馆里，找到了一本第一版的《天体运行论》原书。这本书满满当当做满了笔记，还画了很多插图来解释天体运行的机制，甚至为了计算星球坐标的经纬度，写笔记的人还独创了一种数学方法。这个做笔记的人，是天文史上被大家遗忘的天文学家，保罗·维蒂希。这位天文学家几乎没留下什么著作，所以一直默默无名。但是金格里奇教授发现，维蒂希在读过《天体运行论》后，改良了书中提出的日心说理论，提出了一种介于地心说和日心说之间的全新理念，我们称为地日心说。简单说就是，地球是宇宙的中心，并且保持不动，月亮和太阳绕着地球旋转，但是其他所有天体都绕着太阳旋转。你看，这不就很好地解决了“地球不动，其他天体匀速圆周运动”的问题吗？当然，现在我们知道这个理论是完全错误的，不过它对近代天文学的发展有着重要作用。

后来，维蒂希把自己的想法和做满笔记的《天体运行论》，都给了另一位丹麦天文学家，第谷·布拉赫。你也许对第谷更熟悉一些。他在丹麦的一座小岛上建了一座豪华的天文台，将天文观测的精度整整提高了五倍，这个精度对同时代的天文学家来说可是望尘莫及的。第谷勤奋而仔细地观测星空，就是为了寻找证据支持地日心说。维蒂希和第谷一起改良发展出的地日心学说，虽然这个改良方向是错误的，不过也为日后建立正确的太阳系运动体系，积累了丰富而宝贵的观测数据。

有了哥白尼的日心说和第谷丰富的观测数据，最后一个阶段，成熟的太阳系运动体系终于可以完成了，提出准确太阳系模型的人，就是我们熟知的德国天文学家，开普勒。开普勒是前面我们提到的天文学家第谷的助手。他很早就读过《天体运行论》，也相信哥白尼的日心说是正确的，但一直有一个大问题困扰着他：虽然哥白尼的理论解释了为什么行星有逆行的现象，但它对火星轨道的预测非常不准。开普勒一直想不明白这到底是为什么。幸运的是，开普勒从第谷的天文台得到了非常丰富的行星运动观测数据，于是，开普勒花了整整八年的时间，仔细研究《天体运行论》和这些数据，最终找到了哥白尼学说的缺陷。问题其实就出在我们前面提到的“匀速圆周运动”上。

开普勒大胆地抛弃了匀速圆周运动这个固有的观念，用椭圆轨道计算行星的运动，最终，他提出了著名的“开普勒行星运动三定律”，来修正哥白尼的理论。从那时开始，我们就能用最简单的公式来描述行星的运动，而这和第谷详细的观测数据是分不开的。到这里，开普勒终于用椭圆的轨道给出了准确的太阳系模型。他从哥白尼的《天体运行论》出发，改良了日心说，让它成为一套真正简单、准确的近代天文学理论。

说到这里，我们知道了在望远镜发明前，近代天文学发展大致经历了三个阶段。首先，哥白尼通过匀速圆周运动，让日心说理论战胜了地心说理论；接着，维蒂希与第谷一起提出了地日心说理论，虽然这个理论是错误的，但他们的研究为日心说理论的进步，积累了丰富的观测数据；最后，在哥白尼的理论和第谷的天文观测数据基础上，开普勒通过计算火星的椭圆轨道，提出了开普勒三定律，终于完善了日心说理论，给出了准确的太阳系模型。

《天体运行论》 的作用

了解了近代天文学的发展过程，接下来我们进入第三部分，说说《天体运行论》这本书本身，是如何串联起整个近代天文学的发展的，看看它如何通过“无形学院”的方式，将不同地域、不同时代的天文学家联系起来。

这里我们说到了一个新概念：无形学院，字面意思就是没有实体的学校。究竟什么是无形学院呢？要想明白这个概念，我们可以先思考一个问题，那就是中世纪的时候，交通、通讯等等都是非常落后的，世界各地的科学家们是怎么跨越时间和距离的限制，交流和宣传彼此的科学想法呢？你可能会说，写信交流呀，但这通常只能在两位科学家之间展开。也有人说可以游学，但在距离太长的情况下就很难实现，比如波兰的天文学家可以去德国游学，但想来中国就比较困难了。无形学院，就是十六世纪天文学家们之间的、一种独特的天文学交流网络，这个网络就是《天体运行论》这本书本身。

那这个天文学交流网络是怎么运作的呢？我们先要感谢十六世纪成熟的图书出版印刷行业，它为这种独特的交流网络提供了物质前提。金格里奇教授发现，十六世纪的欧洲已经普遍采用了铅活字印刷术。这种活字印刷术，是德国人约翰·古腾堡在十五世纪研制出来的，这和我们熟悉的中国发明家毕昇在北宋年间发明的活字印刷术是不一样的。它通过使用以铅元素为主的合金材料制作的活字，以及相匹配的脂肪性油墨，大大提高了印刷的清晰度。谷腾堡还发明了木质印刷机，提高了图书印刷的效率，让印刷商可以在短时间内印刷大量书本。金格里奇教授确认，《天体运行论》第一版与第二版加起来，印刷了超过1000本的原书。这个数量和同时期的畅销书相比，算是非常可观了，这让《天体运行论》原书可以在欧洲天文学家和大众中广泛传播。值得一提的是，《天体运行论》原书是没有名字的，这个名字是当时德国的印刷商自作主张地加上的。

有了数量充足的《天体运行论》原书，天文学家们开始以书本身构建无形学院。金格里奇教授花了三十年的时间，查看了大量现在依旧存世的第一版和第二版《天体运行论》原书。实际调查起来可比说说困难多了。你可能会问，都是同一批印刷出来的古书，难道每一本会有什么不一样吗？还真不一样。和我们现在买的书不太一样，十六世纪是没有统一的图书装订的，印刷厂只提供作为书籍内芯的书页，每个人买的也都是印刷好的书页，然后大家会根据自己的品味，亲自动手或者请工人把书页装订成形态各异的书。可以说，每一本《天体运行论》原书都是不一样的。所以，金格里奇教授除了要分辨大量不同的原书与手稿，还要会英文、拉丁文等多种语言；他不仅要记录每本书里各种各样的笔记，还要通过字迹对比、资料查询等方式确定其中大部分笔记的作者。

功夫不负有心人，结果发现，这些《天体运行论》原书曾经被传阅或是赠送多次，往往经过了多个科学家的手。他们当中有的人是在书中写下自己对于日心说的阅读心得，有的人在书中点评别人的阅读心得，还会讨论修改其中的错误，也有的人直接提出了自己全新的天文学观点。可以说，《天体运行论》本身就像一个学术论坛，每一本书都是一个帖子，天文学家们会在不同的帖子中留言交流自己的天文学理念。这就像是一座没有实体的学校。

那是不是说，一本《天体运行论》的批注，就只能影响读过这本书的人呢？金格里奇教授发现，不是这样，不同本的《天体运行论》之间也有联系。举个例子，对于想要计算一颗行星具体位置的读者来说，必须用到《天体运行论》中的星表，但是使用星表的时候，需要计算者自己先确认一个起始位置。金格里奇教授发现，有一个阅读《天体运行论》的天文学家，在做笔记的时候选了1550年行星的位置作为起始位置，结果后来，很多本《天体运行论》原书中的笔记，竟然都选择了这一年作为起始位置，并且，天文学家们还会在自己笔记中讨论用这个位置来计算的准确性。

你看，在交通和通讯都极端落后的中世纪，《天体运行论》这本书织成了一张网络，连接了不同空间和时间的天文学家，构建起一个天文学的无形学院。《天体运行论》串联起整个近代天文学的发展。