【大宇宙小故事】02 從地心到日心
撰文｜葉李華
先對這個題目做些說明：在此的「地心」並非地球的中心，而是指「地心(學)說」，「日心」則以此類推。
嚴格說來「地心說」和「日心說」都源自古希臘，但後者在當時只是一種概念，並未發展成正式的科學理論。因此就正統天文學而言，「日心說」的創始者是哥白尼(Nicolaus Copernicus, 1473-1543)這位家喻戶曉的人物。
不過所謂的家喻戶曉，恐怕只是他的名字而已。所以接下來，讓我們用一則選擇題，當作討論這位「日心說之父」的切入點。
根據正史，哥白尼死於其傳世之作《天體運行論》出版之後不久，請問這兩件事有什麼關聯？
A.《天體運行論》觸怒了羅馬教廷，哥白尼因而惹來殺身之禍。
B.他嘔心瀝血完成這本巨著，由於積勞成疾，不久便重病身亡。
C.純屬巧合，並無關聯。
D.以上皆非。
如果你選A，很可能是受到稗官野史的影響，例如在衛斯理的科幻故事中，哥白尼就被燒死好幾回。「哥白尼說地球是圍繞著太陽轉的，他被燒死了，因為他的觀念，超越時代……」
如果你選B，代表你不瞭解哥白尼有多大的能耐。《天體運行論》固然博大精深，但是對於精力旺盛、身兼數職(神職人員、行政官、醫生、數學家、天文學家、經濟學家)的哥白尼而言，寫這本書還不至於寫到吐血。
所以C才對嘍？畢竟任何不可思議的事，都有可能只是巧合。抱歉，也不對！
這就代表「以上皆非」才是正確答案，換句話說，兩者之間還是存在著某種關聯。
究竟是什麼神秘的關聯呢？答案或許有點反高潮。在完成《天體運行論》初稿之後，哥白尼遲遲不敢發表，一直等等等，直到確定自己來日無多，他才終於鼓起勇氣，或說才終於豁出去了。
哥白尼之所以那麼謹慎，是因為《天體運行論》的內容(就當時標準而言)太過離經叛道，極有可能讓他成為兩派人馬眼中的異端。在十六世紀的西方世界，科學家與神學家皆為「地心說」的堅定支持者，可是《天體運行論》這本書卻提出種種論證，企圖說服讀者太陽才是宇宙的中心。
至於哥白尼為何要用「日心說」來取代「地心說」，那就得從頭講起了。且說古希臘的天文學家在接受了「地圓說」之後，很快就更上一層樓，把圓圓的、靜止不動的地球放到宇宙的中央(這是很符合直覺的一件事)。於是，從公元前四世紀起，這樣的宇宙模型支配了西方天文學將近兩千年。
「地心說」有兩位主要的倡導者，一是鼎鼎大名的亞里斯多德(Aristotle, 384-322 BC)，二是知名度稍遜的托勒密(Claudius Ptolemy, 100?-170? AD)。
其實就天文學發展史而言，托勒密的地位還在亞里斯多德之上，但一般人對他可能較不熟悉，所以在此做個簡單介紹：托勒密生活於公元二世紀的埃及，當時已是羅馬帝國的全盛時期，但由於他是希臘後裔，相關著作皆以希臘文寫成，因此將他歸類為「廣義的古希臘科學家」並無不妥，這也正是一般科學史所採用的觀點。
回到正題。亞里斯多德在《論天》這本書中，用哲學與邏輯語言描述了「地心說」的宇宙觀。大約五百年後，托勒密以「地心說」為基本架構，用數學語言寫成他的經典之作《(天文學)大成》。因此我們大致可以這麼說，亞里斯多德提倡的是「定性的地心說」，托勒密則將「地心說」升級為定量的科學理論。
從托勒密到哥白尼這一千四百年間，「定量的地心說」始終一枝獨秀，這就意味著西方天文學在這段時期幾乎毫無進展。如今，我們用現代人的眼光回顧這段歷史，或許會覺得不可思議，但如果換個角度想，其實也相當合情合理。因為托勒密的學說雖然不太正確，仍有相當程度的實用價值──不但能夠預測日食和月食，還能相當精密地描述五大行星(金、木、水、火、土)的運行軌跡。
既然這樣，哥白尼為何又要挑戰托勒密呢？最簡單的原因，就是托勒密的理論體系太過複雜，欠缺清晰的脈絡，令人不禁懷疑只是一種湊答案的高深技巧。
舉例來說，行星和恆星最大的不同，就是行星在夜空中的軌跡十分古怪，不但時快時慢，有時還會倒著走一段(因此希臘文的行星原意為「漫遊者」)，其中又以火星最為明顯。為了描述這種現象，托勒密及其徒子徒孫只好假設行星並非單純繞著地球轉圈圈，而是在環繞地球的同時，還繞著許多較小和更小的圓形軌道轉來轉去。
哥白尼則慧眼獨具地認為，想要終結這種亂象，最直截了當的辦法就是把「中心」從地球移到太陽身上。關於這一點，我們可以拿遊樂園的「轉轉杯」當例子。如果你坐在一個轉轉杯裡，以自己為中心來觀察周圍的變化，只怕除了頭暈眼花，很難看出什麼規律。可是，如果你能設法站到場地正中央，然後再放眼望去，就不難看出每個轉杯的軌跡了。
刊於《天體運行論》的太陽系模型(圖像來源：維基百科)哥白尼曾根據自己的觀測結果，將五大行星與太陽的相對距離算得相當精確。本圖僅顯示各行星的順序，軌道大小並未依比例繪製，因此只是示意圖。
由此可知，「日心說」比「地心說」優秀許多，當然應該取而代之。然而問題來了，哥白尼又為何認為，這個學說一旦公諸於世，就會被視為旁門左道甚至異端邪說呢？
原因之一，「地心說」已有上千年的歷史，在天文學界有著極為權威的地位，絕非輕易能撼動的。就算《天體運行論》提出許多強而有力的證據，哥白尼的同儕恐怕也會(基於偏見)視而不見，甚至嗤之以鼻。或者他們會反問，如果地球並非靜止不動，而是像哥白尼所說的既有自轉又有公轉，為什麼人類完全感覺不到呢？(萬一有人這麼問，哥白尼還真的答不出來！)
原因之二，早在幾世紀前，羅馬教廷就把「地心說」奉為真理，不容任何人質疑。誰要是敢提出異議，就可能會被送到宗教裁判所，也就是俗稱的宗教法庭。雖然我們現在很難想像當年羅馬教廷勢力有多大，但請務必相信哥白尼絕非患了被害妄想症，才會小心翼翼到那種程度。
不過，歷史的發展卻相當弔詭。當哥白尼在生命中最後一年，終於決定將《天體運行論》付梓之際，他自己或許已經一無所懼，但別人並不一定這麼想。因此，這本書並未完全依照他的意思出版──竟然有人(Andreas Osiander)自作主張，偷偷替他寫了一篇告白式的序言，題目是〈致讀者：本書內容純屬假設〉，聲稱書中所說的一切只能算是假說，僅有利於天體運行的計算，並不能反映天文學的事實。
我們無從獲悉哥白尼是否看過這篇偷渡進去的序言，萬一答案是肯定的，想必他會死不瞑目。(哥白尼臨終的情形眾說紛紜，通通只能當作傳說。不過，其中「最符合讀者期望」的版本應該是：哥白尼彌留之際已經失明，當《天體運行論》及時送到病榻時，他只能伸出手來，輕輕撫摸著書頁，安詳地嚥下最後一口氣。)
由於那篇序言並無署名，讀者自然而然以為是哥白尼的自序。直到六十多年後，才終於有一位名叫克卜勒的學者，在自己的著作《新天文學》裡大聲疾呼，讓世人知曉這個真相。
