恒星的周年视差能证明地球在（双面第谷）

第谷和鲁道夫二世在布拉格 藏于牛津大学科学史博物馆

撰文 | 葛业静（中国科学技术大学科技史与科技考古系硕士研究生）

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许多人只知道第谷（Tycho Brahe，1546-1601）是托勒密和哥白尼体系的调和者，于是视第谷体系为历史的倒退和迂腐之论，实有失公允。第谷在历史上所作的贡献应当予以客观的历史评价，也有必要介绍第谷一生重要的两个事业，星占学和天文学。

法国哲学家、科学史家皮埃尔·加森迪（Pierre Gassendi，1592-1655）早期试图重新传达伊壁鸠鲁和斯多葛学派的观点，批判亚里士多德主义，倡导经验主义和原子论自然哲学。他于1564年出版传记Tychonis Brahei equitis dani，astronomorum coryphaei，vita。在加森迪之前，尽管不时会出版专著来阐明第谷·布拉赫职业生涯的各个阶段，同时也出现了一些关于他生平的通俗叙述，但并没有科学传记出版。加森迪从第谷的一些学生那里获得了包括手稿、信件等在内的许多有价值的材料。他最早认为第谷是一个经验主义者，并使用更精确的天文仪器来进行天文观测。

加森迪出版传记的200多年后，丹麦-爱尔兰的天文学家约翰·德雷尔（John Dreyer，1852 - 1926）出版了又一本传记《第谷·布拉赫：16世纪的科学生活和工作图景》（Tycho Brahe: A Pictureof Scientific Life and Work in the Sixteenth Century）。德雷尔从小在哥本哈根长大，长期担任阿玛天文台（Armagh Observatory）主任，以其对天文学史的贡献而闻名，特别是他所作的第谷传记。1883年，他写了一份阿玛天文台的历史记录，同时也为第谷写了一本传记，并于1890年在爱丁堡出版。传记介绍了第谷在天文学、星占学和炼金术等方面的系统工作，也描述了他与当代科学家的关系，回顾了他与以前的天文学家的科学工作，共405页，至今仍是同类第谷传记的经典之作。

约翰·德雷尔传记中的第谷插图（1890）

被遗忘的星占-天文学家

丹麦的贵族第谷是文艺复兴时期的“星学之王”，也最后一位、最伟大的裸眼天文学家和科学观测的近代天文学奠基人。哥白尼学说激烈地冲击了中世纪思想，但是人们更迫切需要基于精密天文观测的星表。第谷对此一清二楚，一生都致力于此。尽管第谷在星占和天文上颇有建树，但在西方，关于第谷的传记和研究远远比不上在他之前的哥白尼和位于其后的伽利略。比较有代表性的作品乃上文提到的加森迪和德雷尔所作。在中国，人们对这位16世纪的巨匠更是知之甚少。

第谷出生于丹麦最有影响力的贵族家庭。这个家族与国王关系十分亲密。他是家中长子，他的孪生兄弟在出世时便夭折。两岁时，他的叔叔将他“偷”走，带到自家城堡并抚养长大。第谷在自述中充满了对叔叔和婶婶的感激之情。

贵族身份给予他追求人文和科学，尤其是天文学的自由。他不必急着寻找职位谋生，可以随心所欲地追求个人兴趣。第谷曾先后在4所大学读书。13岁入哥本哈根大学学习修辞学和哲学，16岁于莱比锡大学修读法律，20岁至罗斯托克大学主攻天文学，23岁考入巴塞尔大学。

在罗斯托克大学学习期间，第谷结识了一些炼金术士和星占术士，了解了医学和数学问题。此时也不再有在莱比锡大学就读期间的家庭教师监督。年轻的第谷骄傲自大，常与人争吵。他在与另一个贵族决斗时，被削去了鼻子。以后不得不以“义鼻”示人。在巴塞尔大学读书时，第谷已在天文学界崭露头角。他常与一些天文学家交流会面，为朋友制作天文仪器，甚至获得了国王给予的牧师会会员职位。德国求学期间，第谷游历了各个主要的学术中心。后来他建立了16世纪欧洲最好的观测系统，设定了望远镜发明之前的天体科学观测新标准。

第谷出生地Knutstorp城堡 图源：https://en.wikipedia.org/wiki/Knutstorp_Castle

一时无两的天文观测精度

1560年8月，一次日食天文现象出现。第谷在哥本哈根目睹了这次日偏食，从那时起在他心里埋下了天文学的种子。更幸运的是，第谷得到了一本基于哥白尼体系的《星历表》。此后，第谷对天文学更加热爱。不仅趁家庭教师熟睡之际偷偷观测天象，还仔细钻研了与托勒密体系对应的《阿尔方索星表》和根据哥白尼日心说编算的《普鲁士星表》。1563年8月，第谷观察到恒星背景下木星和土星的“合”，二者在天空中运行到一个非常接近的位置以至于他无法看出这是一颗星还是两颗星。同时他注意到“合”的发生时刻比《阿尔方索星表》预言的早了一个月，哥白尼的计算也差了几天。这个时候16岁的第谷在莱比锡大学学习。他秘密地进行观察实践，早早认识到需要更好的仪器和观测技术才能精确观测，因为这种状况可能是由于天文工具不足造成的。

第谷在南下过程中结识了对天文学十分感兴趣的黑森伯爵。由于黑森伯爵的推荐，30岁的第谷获得了丹麦和挪威国王腓特烈二世的垂青，成为汶岛的领主。国王慷慨地要求承担一切建设费用。第谷欣喜若狂，立即前往汶岛查勘。第谷曾步测小岛一周，正好是8160步。

从东方看汶岛 图源：https://en.wikipedia.org/wiki/Ven_（Sweden）

8月，他开始在汶岛建造大型天文台“天堡”（Uranienborg）。天堡建在小岛中央，一半用于天文观测，一半用于生活起居，地下室则用作化学实验。由于汶岛面积小，他又在另一座山上建造天文台“星堡”（Stjerneborg）。 自此，第谷开始建设他的观测中心。为了精确的天文观测，他设计了许多大型天文仪器。在主楼南侧，装有六台大型仪器；在主楼北侧，备有四套设备；同时都附有赤道浑天仪。

天堡中的主要建筑 图源：Astronomiæinstauratæ Mechanica（1598）

星堡 图源：Astronomiæ instauratæMechanica（1598）

腓特烈二世去世以后，继位者对第谷不再那么慷慨。因为对待农民比较苛刻和挥金如土的性格，第谷也受到了许多批评。1596年克里斯蒂安四世继承王位时，第谷失去了大多数的经济特权，津贴和俸禄也被逐渐取消，但他仍然保留着自己的封地。1597年3月15日，第谷在汶岛做完最后一次观测便离开了。第谷在汶岛一共呆了21年。

第谷在回忆自己的观测成果时，认为自己 21岁之前所做的工作是幼稚的，价值也存有疑问；直到28岁，观测结果也是堪堪可用。在汶岛期间，用力最勤、装备亦精，是工作的成熟期。也正是在汶岛的观测，第谷开拓了全新的天文学。

因为第谷能准确观察天文现象，所以他具有观测的热情，而对改进测量工具的要求促使他不断向前探索。第谷是最后一位没有望远镜辅助工作的优秀的裸眼天文学家。第谷的仪器最重要的有三类：浑仪、象限仪、纪限仪。第谷使用的赤道浑仪在当时是个新奇玩意，安装在天堡的浑仪赤纬环直径达9.5英尺。象限仪的刻度环是圆周的四分之一。第谷用它来测得太阳的地平高度。纪限仪的主要部分是圆面的六分之一。第谷发明象限仪是为了更好测定两颗恒星的角距离。精确的观测结果得益于许多大型精密天文观测仪器的使用。

第谷的浑仪 图源：Astronomiæ instauratæMechanica（1598）

第谷的象限仪 图源：Astronomiæ instauratæMechanica（1598）

第谷的纪限仪 图源：Astronomiæ instauratæMechanica（1598）

挑战传统水晶球宇宙体系

在第谷时代，虽然哥白尼日心模型已公开发表，但是教会支持的亚里士多德“水晶球”宇宙体系仍是“正统”。亚里士多德（Aristotle，c. 384 BC- c. 322 BC）在欧多克斯（Eudoxus，c.408 BC－c.355 BC）和卡利普斯（Callippus，c. 370 BC-c. 300 BC）工作的基础上建立了“水晶球”宇宙体系。它的主要的思想是地球为中心、球层皆属实体、宇宙有限而封闭和月上世界亘古不变。

1572年11月11日，第谷首次观测到仙后座出现了一颗新星，最亮的时候在白天也可以看得到。天空中竟然出现了新星，这是不敢想象的。依照亚里士多德的宇宙观，天空中不会出现新生事物。因为这颗超新星，第谷长时间全神贯注于天文学，甚至放弃了长期从事的炼金实验。第谷原在写作一本关于来年星象和气象的书，最初想把这个新天象加在其后，却没想到因为这颗星整本书的结构都做了改变。

第谷对1572年超新星描绘 图源：De Nova Stella（1573）

1573年，《论新星》（DeNova Stella）问世。书以新星为中心，运用数学方法和天文观测，得出了一系列大胆的结论。最重要的是对亚里士多德水晶球“体系的强大攻击。按照亚里士多德的观点，新星爆发只是大气层中的现象，但是这颗星的位置很显然位于月球之上。第谷本无意抨击亚里士多德主义，却在不经意间打开了魔盒。这个超新星后来被称为“第谷超新星”也是因为第谷对其细致的观测。

5年之后，又出现了一次震惊世界的天象，即1577年大彗星。时值11月11日圣马丁节，腓特烈二世在丹麦外岛上最古老的修道院用晚餐，一颗大彗星出现在天空。这颗彗星和5年前的新星不一样，它横亘夜空，尾巴被描绘成从土星一直延伸到月亮，吸引了所有目光。不难想象，人们纷纷议论彗星将会带来政治和气候的巨变。严寒逐步逼近，关于大彗星的言论传遍了整个欧洲。

腓特烈二世及朝臣 图源：Google

在第谷的汶岛，直到13日云雾散开的傍晚，才发现这个大星。第谷是受到天象照顾的宠儿，短暂的一生中观测到了多次难得的天象奇观。这距离1572年的观测很近，有了之前的经验和仪器的加持，第谷兴奋异常。随即召集一众门徒助手，以观测震惊世界的新天象，从11月13日到次年1月26日肉眼无法观测为止。也因为第谷的观测，这颗彗星被命名为“第谷彗星”。

1577年大彗星 图源：Google

为了测量大彗星的轨迹，第谷使用了半圆仪、象限仪和纪限仪，每天都在观测和计算彗星的位置，推算彗星的运行速度。亚里士多德关于彗星的教义认为彗星的元素是火，在运行中会被点燃。所以，这个天象的答案是事先有了的，即彗星位于月球之下。欧洲的天文学家甚至不对彗星的高度观测就得出结论。针对此天象出版的许多小册子中，充斥了错误的结论和糟糕的观察结果。

第谷最初的反映是一本未发表的德文报告，这是为了给他的皇室赞助人腓特烈二世和朝臣们提供参考。第谷从宇宙结构和亚里士多德宇宙体系说起，借用上帝的创造否定亚里士多德学说，要求必须放弃亚里士多德的看法。这个时候，第谷的日心地不动模型已渐形成。因为第谷的观测却表明，彗星穿梭于诸行星轨道之间，水晶球并非实体。

第谷对1577彗星的观察手稿 图源：https://en.wikipedia.org/wiki/Tycho_Brahe

一场天文学革命在欧洲掀起。1588年，第谷出版《论新天象》（De Mundi Aetherei Recentioribus Phaenomenis）。这是对近期天文现象所提出的天文学挑战的一种迟而成熟的应对。第谷彻底抛弃了“水晶球”体系，给僵化教条致命一击。也在这时，赏识他的国王腓特烈二世龙隐弓坠。新国王不再像以前那样大方资助，第谷渐渐失宠。

贯穿浩瀚一生的星占信仰

国王资助第谷，不单是为了天文研究，还有为丹麦王室进行星占服务。第谷是16世纪名噪一时的星占学家，甚至有人宣称他的星占活动对北欧的政治形势产生过实际影响。第谷擅长以算命天宫图来推测吉凶和预测未来。算命天宫图是一种根据出生时刻的日月和五大行星在黄道十二宫的位置来推测一生旦夕祸福的星占学文献。很显然，地球作为普通行星受到其他天体的影响。这其中尤以日月和当时发现的同为太阳系行星五大行星为主。把这种影响和人的命运联系起来具有一定的理论依据，因而也产生了一些神奇的预言故事。第谷也曾为自己占星。对星占学的信仰，是他对真正天文学研究的驱动力。

第谷的算命天宫图 图源：Google

在莱比锡大学求学时，他就替恩师波瑟教授（Caspa Peucer）占星。说教授命途多舛，至六十岁始由高人得解。波瑟也确实有过牢狱之灾，获释时恰巧61岁。1566年10月28日发生了一次日食，第谷推之土耳其苏丹当死。对此，第谷颇有自信，还写了一首拉丁文小诗公诸于众。后来证明，老苏丹早已于9月初去世，第谷一时沦为笑柄。12月29日，第谷再次占星，占词说当日不宜外出。至傍晚，第谷觉着霉运结束，出门吃晚餐。不幸的是，他碰见了死对头，甚至发生了激烈的决斗。第谷剑术稍逊一筹，被对方削掉了鼻子。

第谷24岁那年回到丹麦，想到受洗死去的胞弟，就以弟弟的口吻写了一篇墓志。这是一首拉丁文颂歌，提到上帝给了哥哥更长的生命，可以看见天上地下各种各样奇异的东西。这一阶段第谷对天象的注意，也带有明显的星占意味。

为1572年超新星所作的《论新星》和1577大彗星出现时的德文小册子均讨论了两者的星占学意义。1574年，第谷在哥本哈根做过一次关于星占的公开演讲。他公开宣称星占学与神学并无冲突；可以依靠星占学克服带来不幸的星辰影响。皮科伯爵（Pico della Mirandola）是众多星占学反对者中具有真实才能的人，对伪占星师的迷信和虚伪不满。为了演讲效果，他宣称星占的反对者皮科伯爵之死恰好验证了星占的正确。3位星占学家曾预言火星将在某一时刻威胁伯爵的生命，而伯爵也真的死于此时。这些现象预示了星占学似乎具有很强的时效性，但更多的事例表明星占学绝非科学，而是一种疏陋古老的先民经验智慧。

皮科伯爵 图源：https://en.wikipedia.org/wiki/Giovanni_Pico_della_Mirandola

大彗星出现之后，对星占学的抨击愈演愈烈。第谷虽没有摆脱星占信仰，却不再像以前一样大胆行事。典型实例是他的两个关于天气预测和星历的星占学论文中有两个是以他的助手的名义出版的。1585年天空中出现了几颗不那么壮观的彗星。为此事，第谷撰写了一本著作，此书以他的助手奥尔森·默辛（Elias Olsen Morsing）的名义出版。第谷在序言中写道：“观察数据是绝对可靠的，但预测只是可能的。”这并非第谷最后一本星占学作品。1591年，受国王所托，他的门徒Peder Jacobsen Flemløs出版了另一本关于天文气象的书，这次用丹麦语写成。虽然书中几乎没有星占信息，但是第谷以门徒的名义写下道歉的序言。他再次说明，星占学是一种崇高的艺术，它的许多部分仍然高于人类的理解。而且还没有人能够使其成为一项合法的科学，也没有人真正研究过它，因为星占学应该基于对天文学及其几何、算术和艺术基础的良好理解。

第谷的一项重要任务是为丹麦王室提供星占学服务。他为王室推算的算命天宫图原件，至今都还保存在哥本哈根的皇家图书馆。其中后两位王子的算命天宫图都厚达300页，里面有具体的预言，还有详细的论证。克里斯蒂安王子将始终病魔缠身，12岁有大病，29岁要特别注意健康，56岁很可能是大限，过此一劫将有幸福的晚年。后来王子活了71岁。第谷的每份报告都会强调预言不是绝对的，“因为上帝可以根据他的心意改变一切”。这样使他的星占预言不可证伪。这也是第谷生存的智慧和星占学自身的逻辑所在。离开汶岛后，第谷受神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世的邀请前往布拉格。尽管3月份已收到邀请，第谷却丝毫没有放下贵族气派，一家人行程缓慢，直到夏天才到达布拉格。他在贝纳特屈城堡开展了最后的研究，成为官方的天文学家。

丹麦克里斯蒂安四世 图源：https://en.wikipedia.org/wiki/Christian_IV_of_Denmark

第谷在去世前四年写下了他的科学自传，在《新天文学仪器》一书中简要的提到了自己的星占活动：“在星占学领域，我们也进行了不应被研究星象影响的人所轻视的工作。我们的目的是消除这一领域的错误和迷信，并尽可能与它所依据的经验取得最好的一致。因为我认为在这个领域里，要找到一个能达到数学和天文学真理的完全准确的理论几乎是不可能的。我年轻时对天文学中有关预言和建立在推测之上的预言部分更感兴趣，后来，我觉得它所建立的恒星的轨道还不够为人所知，所以我把它放在一边，直到我应该弥补这一缺陷的时候。”

仔细推敲不难发现，第谷星占的依据一是天象发生的星座，一是当时的形势。这在现在看来有些揣度成分，在当时却没有遭到严重质疑。星占和天文，现在看来是有区别的。但在当时，星占就是天文。尤其在第谷眼中，星占对未来的预测是推动他前进观测的动力。无论是因为他是否意识到星占学不是经验智慧，还是因为他担心宗教影响，第谷都与星占学存在着某种模糊的关系。但是，年轻的第谷会沉醉于星占预测的神奇；而成熟的第谷则会摆脱经验智慧去追寻背后严谨的科学。

第谷宇宙体系及科学遗产

第谷观测精度远超前人，对此他也十分自信，提出一种新的宇宙图景，将“日心”和“地动”分散开来，太阳和月亮绕地球轨道运行，而其他行星绕太阳运行，保留了哥白尼图景的优点；将地球置身事外，避免了哥白尼地动说带来的种种挑战。第谷提出了介于一种托勒密和哥白尼两体系的折衷体系，有意识地避免宗教争议，在当时学术圈和宗教圈得到了赞同。从长远看来，第谷体系并未在欧洲产地重大影响。开普勒等人试图曾说服第谷采用日心模型，但他没有接受。第谷认为，地球在运动的说法“不仅违反了所有物理真理，而且违反了圣经的权威”。此外，第谷也无法观测到恒星的周年视差。16世纪末，大概只有一半的天文学家支持第谷的宇宙模型。事实上，我们不妨大胆想象，以第谷多年的观测精度和学术造诣，相信日心说的正确性自然毫无疑问；但是他毕竟属于贵族，是贵族的身份使他享有研究的充足时光和经费支持，他无法背叛自己的利益，因而出现了这一折衷，这也是他的生存策略。

第谷体系 图源：https://en.wikipedia.org/wiki/Tycho_Brahe

以第谷为代表的天文学家群体观测到的彗星和恒星的详细数据，也发现了新的天文学理论见解，它的目标是超越亚里士多德和哥白尼的宇宙系统。第谷一再肯定了他观察的精确性和推测的正确性，尤其是通过分别考察那些正确判断彗星在月球之上的天文学家和那些仍然相信彗星是月下现象的天文学家来强调他的判断。这些内容也表明了第谷不会不惜一切地去捍卫科学，而是追求一种模糊的正确。他的贵族身份、传统基督信仰与天文科学大师完美融合在一起。也正是这些顾忌使得第谷不敢跨出思维禁锢，却也为后来者留下了冲出禁锢足够的材料。开普勒、伽利略等人完成了这个艰巨的历史任务，而第谷失去了名留青史的机会却享受了毕生的荣华。或许哥白尼殷鉴不远才使得第谷如此小心翼翼。在科学界，第谷式的悲喜剧仍一再上演，20世纪的量子世界的发现者普朗克也一样不够大胆。也许一代人只能做一代人的事，我们无须苛责前人，哪怕他们是人类中最为闪亮的科学巨星。

第谷在巨著《新编天文学初阶》未及完成时便去世，开普勒1602年将其出版。第谷死前的最后一个愿望是完成鲁道夫二世的天文表。在病榻上，他把这项工作托付给开普勒。开普勒被委以此重任，也使他能够接触到第谷迄今为止一直保密的数据。1624年开普勒完成《鲁道夫星表》，经过与第谷的继承人、帝国财政部和印刷商的长期谈判，最终于1627年出版，作为斐迪南二世的献礼。

《鲁道夫星表》中的一页 图源：Google

1666年当时的天文学史家编写了一本书，收录了从古至今恒星位置观测工作及成果。从远古到第谷前的观测记录，共99页；从第谷去世到该书最后，得67页；而第谷的观测，竟然花了746页才完成逐项罗列。第谷的观测精度也远远超过前人。毫无疑问，第谷在天文观测上的贡献是巨大的，是最伟大的星象观测者。

第谷体系产生于哥白尼学说胜利的前夜，虽未能超越时代，但他的观测却推动了另一场由开普勒和伽利略开启的科学革命进入高潮。第谷却在科学的殿堂百花齐放之时，安然地静卧一角。置换到同时代的同样场景，布鲁诺因抨击宗教的宣传理念失去了生命。特殊的历史际遇下，第谷用一生诠释了功成不必在我，也把真理巧妙地藏在世俗之后。既维护了自己，也保护了真理。我们不能因时代的枷锁而简单地否定第谷，第谷的生存策略与现代科学精神应当引起对第谷科学评价的重新思考。

参考资料

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