十六至十七世纪欧洲彗星理论与宇宙论之争

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十六、十七世纪时,欧洲正在进行关于地心说和日心说的宇宙论之争。在这场宇宙论争论中,彗星是否作为天体并不确定,因而成为天文学家关注的“前沿科学问题”。第谷最新的观测表明彗星可能位于月亮天球以上,这在当时的学界引发了不小的波澜。彗星如果是在月界以上,就说明亚里士多德宇宙论认为的天上物质是永恒不变的、不朽的看法站不住脚,因而对旧有宇宙论造成重大冲击,宇宙原本的秩序将被打乱。  本文探讨十六、十七世纪欧洲天文学家的彗星之争,考察第谷、开普勒、伽利略等学者对彗星的认识,包括他们如何看待“彗星在月亮天以上”的观测结论、他们对彗星成因、彗星轨道等的解释,以及他们发表这些看法的讨论背景。本文还讨论彗星观测与宇宙论的互动关系:宇宙论如何影响天文学家对彗星的观测和认识,彗星观测又如何修正他们的宇宙论。本研究的主要成果如下:  一、通过研究第谷对1577年彗星的视差法观测始末,分析了第谷的彗星观测对他提出地球在宇宙中心且太阳在其他行星中心宇宙论体系的影响。第谷的观测表明彗星的位置远高于月亮,彗星是一种围绕太阳运动的天体,因此他认为亚里士多德关于月上世界恒定不变的看法是错误的。彗星轨道穿越多层球壳,这促使第谷抛弃了传统的水晶球宇宙体系,从而提出没有固体球壳、地球在宇宙中心且太阳在其他行星中心的折中的宇宙体系。  二、比较了第谷与开普勒的彗星理论与他们的宇宙论立场。开普勒藉助1607年和1618年的彗星观测数据计算,认为将彗星运动看作日心说宇宙体系下的直线运动,才最符合从地球上看到的视运动。就数值上说,日心说宇宙体系和地心说宇宙体系是等价的,但在日心说体系下,彗星运动是简单的直线运动,其速度变化规律符合和谐的比例,而在第谷所认为的地心说宇宙体系下,彗星运动则无法被看成一种和谐运动。  三、比较了开普勒与伽利略看似不同、实际异曲同工的彗星解释。伽利略的彗星理论在当时的彗星大讨论中属于异类,他认为彗星是一种光学折射现象,折射的本体沿着垂直于地面的直线上升到天际。这种彗星理论的提出,实际上是因为伽利略认为无论是封闭的圆运动还是地心体系下的彗星解释,都没有办法拯救彗星的视运动。开普勒的直线运动解释虽然认为彗星是一种天体,但他也是基于与伽利略相似的观点而提出,他们提出直线运动的理由都是相似的。  最后,本文从历史角度探讨了面对同样的观测现象,即“彗星在月亮天以上”,不同宇宙论立场的学者的不同解读方式,即第谷打破了水晶球体系,提出了折中宇宙体系;开普勒通过证明日心说体系下的彗星运动更加和谐而倾向于日心说;伽利略认为亚里士多德和第谷的结论都是错误的,彗星的本体沿着直线运动;亚里士多主义者提出彗星是天界物质偶然的聚集,从而得以拯救亚里士多德宇宙论。
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