2023年是著名天文學家哥白尼誕辰550周年，也是《天球運行論》出版480周年。
12月2日晚八點，由北京市科委、中關村管委會科普專項經費資助的科學傳播公益項目“高山科學經典”邀請到了清華大學科學史系系主任、清華大學科學博物館館長吳國盛，清華大學天文系教授毛淑德，清華大學科學史系博士研究生嚴弼宸，于哥白尼誕辰550周年之際，一起導讀《天球運行論》，看看哥白尼是如何開啟了一套新的思想范式，使“地心說”在其后百余年間被逐步推翻，并使日心體系最終獲得成功。
究竟是太陽繞著地球轉，還是地球繞著太陽轉？在如今，“地球繞著太陽轉”是一個學齡兒童都能脫口而出的科學常識。然而這個常識的獲取背后是一場意義非凡、影響深遠的科學革命，這場革命是如何開始的呢?
天球相對于地球進行周而復始的永恒旋轉，是希臘數理天文學的基本假定。它向人類指示了天界運動的周期性與穩定性，同時也指示了大地的中心位置。柏拉圖、亞里士多德、歐幾里得和托勒密都認同天球概念，并以此作為構建宇宙論的基礎。托勒密通過一系列數學工具模擬行星的不規則運動，從而建立了具有強大解釋力的地心體系，這種理論一直延續了1500年而無人打破。
直到1543年，這個不同尋常的年份，哥白尼的《天球運行論》正式出版，他在這部巨著中向統治西方思想千余年的“地心說”發出挑戰，提出了“日心說”，從而在根本上顛覆了人類對宇宙的傳統觀念。
“這本書具有很強烈的戲劇色彩，它具有雙重品格，既保守，又革命。”導讀嘉賓吳國盛教授介紹到，“哥白尼是希臘數理天文學的正宗傳人，他之所以挑戰托勒密的‘地心說’，是因為他嫌棄托勒密背離了希臘天文學的基本假定，即宇宙（Cosmos）是和諧完美的。同時，《天球運行論》是革命性的，體現在用日心取代地心，重構宇宙秩序，而且更大的革命性在于它開辟了物理學。”
吳國盛教授在高山科學經典導讀現場
希臘天文學的基本問題是行星問題，他們將天上所有的星分為兩類，一類是恒星，步調一致，相對固定，周日旋轉。第二類是日月五星，它們的黃道運動不均勻，具體表現在速度不均勻、偏離黃道、逆行。
對于尊崇宇宙和諧完美的希臘人來說，日月五星不均勻的黃道運動令人煩惱。柏拉圖便對他的學生說，一定要想辦法將行星的表觀不規則運動還原成規則運動，這便是“拯救現象”。
“歐多克斯是希臘天文學的開創者，他是完成柏拉圖任務的第一人，他用天球的層疊模擬行星的表觀運動，基本上可以模擬日月五星不均勻的運動。”吳教授解釋道，“但這個模型有個缺點，行星離地球的距離保持不變，就意味著沒法解釋行星亮度的變化。”
為了進一步解決這個問題，人們又發明了“本輪+均輪”模型，可以模擬行星逆行，而且可以解釋亮度的變化。“這個方法一直沿用到了公元150年左右，出生在埃及的希臘天文學家托勒密做了一個大綜合，在‘本輪+均輪’的基礎上加了‘偏心圓’，還加了一個新技術‘偏心勻速點’，這三種技術混合使用，就可以合成非常復雜的行星運動，能很好地解釋、預測行星位置。”但托勒密體系也有不足之處，成為了哥白尼革命的原因，吳教授在導讀時介紹到，“托勒密體系中的行星方案各自獨立，缺乏統一性；托勒密引入equant，破壞了cosmos的對稱原則和均勻原則；托勒密體系是復數不是單數，眾說紛紜莫衷一是，違背了宇宙唯一性原則。”
吳教授認為，“哥白尼完全繼承了希臘人對天文學的基本預設、基本問題和基本方法，他是行星天文學者，只關注行星方位問題，用天球幾何的重疊方式模擬不規則運動。甚至當他認為地球是公轉的時候，他也是讓地球鑲嵌在一個天球上轉。天球這個概念在哥白尼這里是不能忽略的，離開這一點就沒法理解它為什么要讓地球這么轉。”
哥白尼揭開了科學革命序幕，太陽成為“宇宙中心”，為現代科學體系的形成開辟了道路。
哥白尼革命是什么時候勝利的？
吳教授認為，哥伯尼不是靠自己取得勝利的，是靠他的后續追隨者們持續不懈的努力勝利的。“第谷體系部分吸取了哥白尼的成果；開普勒發現了橢圓軌道，升級了哥白尼日心體系；伽利略的望遠鏡解開了哥白尼的不少困難，伽利略的運動學幫助破解了運動困難；最后，哥白尼體系隨牛頓力學的成功而最后成功。”
哥白尼是一位業余但出色的天文學家，圓桌對談嘉賓毛淑德教授從天學家的同行身份對他評價道：“哥白尼本身沒有做過太多預測，但他也許是個天才。他能在獲得數據后構造出一個解釋數據的理論，并能夠提出預言，這個貢獻是非常大的。”
毛淑德教授在高山科學經典導讀現場
《天球運行論》全書共6卷，一種觀點認為，這部作品充滿枯燥繁瑣的技術性細節，因而真正能看完此書的人恐怕少之又少，或者說大家讀過也就看看第1卷日心說大綱。然而事實果真如此么？
主持人兼圓桌嘉賓嚴弼宸博士說：“不是這樣的。尤其是16世紀，哥白尼的同行更看重的是書的數學部分，好奇哥白尼是怎么把偏心勻速點給去掉，又怎么把復雜的行星運動模擬出來的。”
嚴弼宸博士在高山科學經典導讀現場
哥白尼革命是一場緩式革命，涉及到數學、宇宙論、物理學等各領域的改變，是一個很漫長的過程。
在導讀最后，吳教授總結到：“哥白尼與托勒密屬同一傳統，并非死敵，偉大的理論從來都有歷史傳承；沒有后繼哥白尼主義者的百年努力，哥白尼不可能成功，科學革命從來不是一蹴而就；牛頓力學不成為科學基礎，哥白尼體系不可能成為科學常識，天文學物理學是相互成就的關系。”
圓桌論壇環節
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高山科學經典世界讀書日發布會現場
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