牛頓改變了人類的世界觀，可以說牛頓之前人們都是在黑暗中摸索，特别是對自然界規律的認識上更是如此。古希臘的天才們對自然界規律進行了艱苦卓絕的探索。其中亞裡士多德和托勒密還得出了很多結論。最著名的就是地心說。隻可惜地心說被宗教拿來作為壓制人民自由思想的工具，然而壓制再嚴，反抗總是會來得很快很劇烈。一場反抗地心說的科學運動由哥白尼發起，開普勒完善，伽利略從實驗科學方面予以加強，這就是科學史上有名的日心說。這個日心說成了牛頓理論的一個重要來源。可以說沒有日心說，就沒有牛頓的萬有引力定律和著名的牛頓三大運動定律。

大家好，今天偉崗跟大家聊聊哥白尼，開普勒以及伽利略，在牛頓展開他驚人發現之前，這三個科學家對科學發展做出了巨大的貢獻。人類科學的進步來之不易，回頭路倒是走起來讓人感到很暢快。這也許是人類思維的缺陷。愚昧和迷信總是披上華麗的外衣，科學反倒顯得蒼白無力。要打破這一切，學習宣傳科學史是一個手段。

文章開始之前，還是要感謝朋友同學的鼓勵打賞，科普文章比較難寫，這就需要大家的鼓勵。

所謂時勢造英雄，牛頓活躍的時代，正是需要天才科學家突破的時期。那時候主要的矛盾是人們對自然界的理解和分析。也就是說物理學急需打開僵局。

牛頓之前，除了古希臘物理學家阿基米德以及哲學家亞裡士多德，天文學家托勒密等外，在漫長的中世紀，科學家主要是跟宗教迷信作鬥争。其中最著名的就是哥白尼，開普勒和伽利略了。

天文學是牛頓前科學家第一要面對的學科。除了觀察地球，太陽和月亮以及其它星星之間的位置關系，天文學還要解決曆法問題。也就是決定太陽，地球以及月亮的運動周期。同時還有很多天文現象也時刻困擾着當時的科學家。比如日食，月食等。

天文學還牽涉到一個宇宙中心在哪裡的大問題。每當古人仰望天空，第一個疑問肯定是宇宙有多大，它的中心在哪裡？宗教在這時就要充當重要角色了。人有疑慮時，特别是疑慮短時間還很難消除，求助宗教可以說是很多人的必然選擇。而當科學無法解釋很多問題時，宗教權威就要出手了，而一旦宗教權威占了上風，科學就必然受到壓制。

天文學在成為科學之前，主要是作為破除宗教權威的工具。這個意義非常大。宗教的壓迫已經使人類幾百年沒有了科學思想，所以找到宗教的突破口非常重要，人類隻有擺脫宗教對思想的壓制，才能真正走向科學研究之路。

思想這個東西非常奇怪，對統治者來講，似乎人們越沒有思想就越好統治。但是同時，一旦統治者的權威被打破，人們首先會從思想上對統治者不認可，這時再怎麼強壓也壓不住了。一場大的變革總是會來臨。不過人們要經過無數次的鬥争，思考，再鬥争，再思考才能最終大家達成一緻，避免惡性循環。到現在為止，人類還在思考之中。還遠沒有達到思考出如何建立和諧社會的境界。也許人類的和諧社會并不存在，人類必須在和平，戰争，再和平，再戰争的泥潭中掙紮。

擺脫宗教的代價非常大，哥白尼好在他的日心說被廣泛宣傳之前就去世了，勉強躲過了教廷的審判。他的理論最強有力的宣傳布魯諾就沒有那麼幸運了，最終被活活燒死，成了為科學獻身的著名人物。

哥白尼之所以被後人傳頌，當然不僅僅是他反宗教權威的言論，關鍵在于他提出的日心說有一定的科學論證，這在那個年代是非常難得的。這個體現在他的著名著作《天體運行論》。

其實哥白尼的初衷并不是反教廷的，他甚至把《天體運行論》獻給了教皇。哥白尼主要是對古希臘的亞裡士多德和托勒密的理論發起挑戰。

亞裡士多德跟托勒密雖然也不是完全意見一緻，不過他們兩個都支持地心說，也就是地球是宇宙的中心。可以說古希臘的科學家都支持地心說，而且他們都有很多觀測數據支持，所以要駁倒他們是不容易的。

哥白尼的《天體運行論》有很多數學公式演算，很顯然哥白尼是想用數學的手段來證明太陽是宇宙的中心，地球圍着太陽轉，而且地球還在自轉。可以說哥白尼是從另一個角度解釋當時的觀測數據。不能說哥白尼的運算推理就比托勒密嚴密，兩個人都同樣有很多跟實際情況不符合的場景。隻能說，隻有等到牛頓的理論出現，才最終解決了地球太陽以及太陽系其它行星的運動規律。

讀到這裡，很多同學朋友可能會有些不解，為什麼教廷對哥白尼的理論反響那麼大呢？宇宙以什麼為中心跟宗教有什麼關系呢？

《古今數學思想》這部書有個觀點，也許是西方流行的觀點。這個觀點認為，基督教主要關心的是人，而人是宇宙的中心，宇宙的萬物都圍着人轉，所以地心說比較符合基督教的教義。相反，日心說把太陽放在宇宙的中心，這就威脅了人是宇宙中心這個很安慰人的教義，因為日心說使得人成為一群漂泊在宇宙的流浪者，跟其它星球上的生物沒有區别，這樣，人就不像是生來為了光宗耀祖，死了會進天堂，更不像是上帝施恩的對象。所以哥白尼的日心說通過用太陽替代地球，搬走了天主教神學的基石。

上面的說法很有道理，不過偉崗認為，還有另外一個原因也不容忽視，那就是宗教權威不願意承認他們過去錯了。既然他們已經确定地球是宇宙的中心，他們肯定對反對這個理論的人進行殘酷打壓。

黑暗制度就是這樣蠻橫，從我們後人看都是一些無關緊要的小事，結果在當時都鑄成了巨大的悲劇。布魯諾的悲慘結局可以說是由當時制度決定的。也正是因為這樣的殘酷打壓，才使得不同的聲音慢慢消失了，沒有了不同的聲音，科學就沒辦法發展了。

好在總是有人挺身而出，冒着生命危險挑戰黑暗制度，這才使得歐洲跳出了中世紀的怪圈。當然當時的人文環境也起了很大作用，大家都渴望自由，教廷就很難壓制不同聲音了。

教廷之所以對哥白尼的日心說那麼懼怕，可能也因為哥白尼的理論會引發當時人的思考和社會的辯論。舉例來說，對于地球自轉這個說法，當時就引起很多人的疑問。比如，如果地球自轉，為什麼人跳起來，再落下會落到原來位置？為什麼人感覺不到地球在自轉？等等。這些問題的回答，還真的需要牛頓的運動定律。思考永遠是黑暗制度的大敵，人民思考了，社會就要進步，而社會進步最主要的體現就是利益集團的利益要損失很大。

歐洲中世紀的社會，特别是末期，經過文藝複興的洗禮，一場大變革可以說是不可避免。不過教廷肯定還是想維持穩定，這樣一場壓制反壓制的運動就必然發生。不管是有意還是無意，社會上任何的新思想都會對教廷産生很大的壓力。文藝複興三傑（達芬奇，拉斐爾，米開朗基羅）活躍時期都在15世紀末16世紀初，而布魯諾被燒死發生在1600年2月17号，一場思想解放到科學奠基延綿了差不多一百年，雖然表面上看，教廷還控制着整個社會，但是科學的火種已經播下，它一定會開花結果。而等到牛頓的橫空出世，再接着自由平等博愛的法國大革命，教廷退居二線已經是曆史的必然。

當然科學的進步也是曲折的，有時甚至是驚險的，從現代的觀點看，哥白尼的理論可以說漏洞非常多，誇張地說，對比托勒密的地心說，哥白尼也高明不了多少，這時如果沒有開普勒的出現，哥白尼的理論肯定是會被教廷扼殺了。

從科學上講，沒有開普勒，日心說也成不了科學。其中的關鍵在于哥白尼的日心理論跟當時觀察得到的數據差别非常大。最主要的是對地球及其行星的運行軌迹這個問題，哥白尼跟托勒密一樣都有很大錯誤。他們都認為這個軌迹是圓形，而事實上是橢圓形。

從橢圓運行軌迹出發，開普勒得出了行星運動的三大定律。這個才真正使得日心說成了科學。而牛頓正是在開普勒的基礎上得出萬有引力定律，最終解決了行星運動規律的探索問題。

我們也不能怪哥白尼思維有問題，畢竟當時他得到的數據量非常有限，開普勒是在獲得天文學家第谷的大量觀測數據後，才發現橢圓運行軌迹畢竟符合觀測數據的要求。同時，從數學上講，哥白尼處在的時代還比較低級，橢圓的性質還了解的不深刻，隻有到了開普勒年代，數學發展起來了，橢圓才得到深入地研究，這時發現觀測數據符合橢圓軌迹才有可能。

哥白尼和開普勒一起發起了一場天文學革命，這場革命對後續數學的發展起了很大的作用。牛頓就是在開普勒的基礎上思考出他的理論的。文藝複興從達芬奇等三傑的藝術作品開始，通過天文學革命，終于使得歐洲走向了科學之路，從那時開始，歐洲已經不可能再回到黑暗的中世紀了，科學代替了迷信，回頭路就基本被堵死了。

接下來還要談談伽利略。他也是科學發展的先鋒。

伽利略實際上是個實驗科學家。他最著名的實驗就是在比薩斜塔驗證自由落體運動跟物體大小重量的關系。本來古希臘的亞裡士多德有很多似是而非的物理理論，主要都是從他的哲學理論或者平時想當然的觀測想象出來的。伽利略可以說是曆史上第一個用實驗的手段否定古希臘一些理論的科學家。用實驗結果的邏輯去挑戰古希臘哲學家思辨的思維，伽利略是曆史上第一人。這一點意義也非常大。科學從此有了實驗這一非常重要武器。後續的化學，生物學甚至醫學都是在這樣思維的基礎上發展起來的。

本來伽利略跟日心說也沒有什麼關系，隻不過後來他研制了望遠鏡，并用望遠鏡觀測天空，同時又閱讀了開普勒的書籍，從他的觀測中，很多現象都符合日心說，這一點使得他投入捍衛日心說的行列。

一旦他支持日心說，教廷肯定要給他壓力。實際上伽利略不想跟教廷作對，所以他的後半生基本都是在不停地寫悔過書中度過。教廷軟禁了當時已經出名的伽利略，甚至他想出去會朋友或者治病都沒有得到教廷的許可。伽利略最終于1642年1月8号病逝，這時離牛頓發表他的偉大著作《自然哲學的數學原理》隻有短短40多年（1687年7月5日）。

文藝複興的來臨終于打破了宗教一統天下的局面。不過科學還需要理論，還需要嚴格的工具來處理從自然界了解的信息。也就是要用數學的手段來計算自然界觀察來的數據。同時通過計算能準确預測出自然界的變化。如果僅僅是喊喊口号，沒有天才來發展數學以及科學，宗教或者其它蠱惑人心的意識形态就會回潮，通過洗腦，慢慢占領多數人的頭腦，這時社會又開始新一輪壓制思想的循環。中國的曆史不是證明了這一點嗎？

哥白尼，開普勒以及伽利略的故事讀起來叫人唏噓。裡面有太多悲劇成分。不過好在後來有了牛頓，等到牛頓理論的出現，科學的進步就成了曆史必然，哥白尼，開普勒，伽利略的貢獻才真正有了曆史意義，任何人也抹殺不了了。

好了，今天就寫到這裡，下一篇我們再來聊聊牛頓，這一篇算牛頓故事的前奏。

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