江晓原:耶稣会士与哥白尼学说在华的传播

选择字号:   本文共阅读 1622 次 更新时间:2008-06-23 01:31:48

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江晓原 (进入专栏)  

  

  * 本文曾在「利玛窦及四百年来之中西文化互动国际学术研讨会」(香港,2001)上报告。

  

  引 言

  明末耶稣会士来华,以传播西方科学技术知识作为打入中国上层社会的手段,以帮助他们的传教活动。在耶稣会士传播的科学技术知识中,天文学知识最为重要。这是因为,在中国漫长封建社会中,天文历法向来被视为王权得以确立的必要条件和象征1,而耶稣会士恰好获得了运用他们的天文学知识为明廷修历的机会。正是通过修历,耶稣会士得以直接接触中华帝国的最高统治者,并进入中国社会的上层,从而使他们的传教事业一度站稳了脚跟。

  对于耶稣会士在中国传播西方天文学的动机,很多人士作过论述,认为是帮助传教的一种手段,这基本上可以成为定论。然而,动机与效果并不是一回事。对于耶稣会士在中国传播西方天文学的客观效果,学者的看法很不一致,甚至是明显对立的。虽然有人主张「由于他们的活动形成了中国与西方近代科学文化的早期接触」2,因而应该肯定他们的功绩,但公开表达这种观点的人相当少,因为在上个世纪的很长时期中,人们不大敢谈论耶稣会士的功绩。而更有影响的则是流行已久的「阻挠说」,其说认为:「正是由于耶稣会传教士的阻挠,直到十九世纪初中国学者(阮元)还在托勒密体系与哥白尼体系之间徘徊」3,并进而论定:「近代科学在中国当时未能正式出现,那阻力并不来自中国科学家这方面,而来自西方神学家那方面。」4

  本文通过考察有关史料和天文学发展史,重新评价明清之际耶稣会士在中国传播西方天文学的历史作用。指出:一、第谷(Tycho Brahe)体系当时比哥白尼(Nicolaus Copernicus)体系更精确,也比当时中国的传统天文学优越,故汤若望(Johann Adam Schall von Bell)等人选择这一体系有科学上的理由;二、耶稣会士从未阻挠中国人接受哥白尼学说,相反还对哥白尼学说作了介绍和好评;三、第谷体系在客观上也不会阻挠中国人接受哥白尼学说;四、天文学的基本方法,从希巴恰斯(Hipparchus)直至今日,一脉相承,而耶稣会士通过修撰《崇祯历书》将这种方法介绍给了中国,这是他们最大的历史功绩,这一点以前一直被忽视了。

  

  一 第谷体系在当时不失为先进

  

  耶稣会士汤若望等人在编撰《崇祯历书》时采用了第谷的宇宙体系而未采用哥白尼的日心说,通常被认为是「阻挠」了中国人接受日心说,因而其心可诛。为此我们有必要先考察第谷体系,看它在当时究竟是先进还是落后,然后再进而探讨「阻挠说」能否成立。

  这里还需要注意的是,在评价一个历史对象时,如果笼统地、不加推敲地使用「先进」或「落后」这类概念,很容易带来混乱,而无助于问题之讨论。因此我们必须从三个方面来考察第谷体系:

  甲 「先进」与否因时间而异

  哥白尼之《天体运行论》(De Revolutionibus)发表于1543年,今天我们从历史角度来评价它,谓之先进,固无问题,但十六、十七世纪的欧洲学术界,对它是否也作如是观?而且,当时学者之怀疑哥白尼日心说,并不是没有科学上的理由。

  日心地动之说,早在古希腊时代阿利斯塔克(Aristarchus)即已提出,但始终存在着两条重大反对理由──哥白尼本人也未能驳倒这两条反对理由。第一条,是观测不到恒星的周年视差5。这确实是事实。但要驳倒这条反对理由,只有将恒星周年视差观测出来,而这要到十九世纪才由贝塞尔(Friedrich Wilhelm Bessel)办到──1838年他公布了对恒星天鹅座61观测到的周年视差6。第二条理由被用来反对地球自转,认为如果地球自转,则垂直上抛物体的落地点应该偏西,而事实上并不如此。这也要等到十七世纪伽利略(Galileo Galilei)阐明运动相对性原理以及有了速度的向量合成之后才被驳倒。因此在耶稣会士修撰《崇祯历书》时(1629-34),哥白尼学说并未在理论上获得胜利。当时欧洲天文学界的大部分人士对这一学说持怀疑态度,正在情理之中。

  作为和本文论题密切相关的历史背景,我们应该对当时欧洲天文学界有一个正确的了解。多年来一些非学术的宣传品给公众造成了这样的错觉:似乎当时除了哥白尼、伽利略、开普勒(Johannes Kepler)等几人之外,欧洲就没有其它值得一提的天文学家了。又因为罗马教廷烧死了布鲁诺(Giordano Bruno)(其实主要不是因为他宣传日心说)、审判了伽利略,就将当时的情形简单化地描述成「神学迫害科学」、「宗教与科学斗争」,并进而将当时的许多学术之争都附会到这种「斗争」模式中去7。实际上,当时欧洲还有许多天文学家,其中名声大、地位高者大有其人,正是这些天文学家、天文学教授组成了当时的欧洲天文学界。其中有不少是教会人士(哥白尼本人也是神职人员),参与在华修历的耶稣会士如汤若望、邓玉函(Johann Terrenz Schreck)等人皆是此界中人──邓玉函且与伽利略、开普勒皆有很好的私交。伽利略、开普勒等人率先接受日心说,固属出乎其类,拔乎其萃,足证其伟大,但这并不能成为当时怀疑日心说的人士「反动」、「腐朽」的证据。

  第谷就是日心说的怀疑者之一。他提出自己的宇宙新体系(De Mundi, 1588),试图折衷日心与地心两家。尽管伽利略、开普勒不赞成其说,但在当时和此后一段时间里,第谷体系还是获得了相当一部分天文学家的支持。比如赖默斯(Nicolaus Reymers)的著作(Ursi Dithmarsi Funda-mentum astronomicum, 1588),其中的宇宙体系几乎和第谷的一样,第谷还为此与他产生了发明权之争。又如丹麦宫廷的「首席数学教授」、哥本哈根大学教授朗高蒙田纳斯(Christian Severin Longomontanus)的著作《丹麦天文学》(Astronomia Danica, 1622)也是采用第谷体系的。直到里乔利(Giovanni Battista Riccioli)雄心勃勃的巨著《新至大论》(New Almagest, 1651),仍主张第谷学术优于哥白尼学说。该书封面画因生动反映了作者这一观点而流传甚广:司天女神正手执天秤衡量第谷与哥白尼体系──天秤的倾斜表明第谷体系更重,而托勒密(Claudius Ptolemy)体系则已被委弃于女神脚下。

  乙 「先进」与否因判据而异

  当时许多欧洲天文学家认为第谷体系足以与哥白尼体系并驾齐驱甚至更为优越,除了上述两条关于日心说的反对理由之外,是有他们的判断依据的。他们当时的判断依据是否和我们今日所用的相同,这一点对于本文的论题至关重要──先前许多讨论都是因为忽视了这一点而陷于混乱。

  我们今日认为哥白尼体系「先进」,主要是用「接近宇宙真实情况」这一判据。但是这一判据只有我们今日才能用,因为现在我们对宇宙的了解已经大大超越了前人,我们将今日所知之太阳系情况定义为真实,回头看前人足迹,谁较接近,则谓之先进。而当时人们对日心还是地心尚在争论不休,尚未有一个公认的「标准模型」,如何能使用这条判据?

  现代学者喜用的另一个判据,是「简洁」。但这一判据其实对哥白尼体系并不十分有利。多年来许多普及读物给人们造成这样的印象:托勒密体系要用到本轮、均轮数十个之多,而哥白尼日心体系则非常简洁。许多读物上转载了哥白尼表示日心体系的那张图8。那张图确实非常简洁,然而那只是一张示意图,并不能用它来计算任何具体天象。类似的图托勒密体系也有,一套十多个同心圆,岂不比哥白尼体系更加简洁9?而实际情况是,哥白尼要描述天体的具体位置时,仍不得不使用本轮和偏心圆──地球需要用三个,月球四个,水星七个,金星、火星、木星、土星各五个,共计34个之多10。这虽比托勒密体系的79个圆少了一些,但也没有数量级上的差别。而且,哥白尼是个「比托勒密本人更加正统的『本轮主义者』」11。

  这里需要附带说一句,「简洁」并不是一个科学的判据,因为它是以「自然规律是简洁的」为前提,而这无疑是一个先验的观念──事实上我们根本无法排除自然规律不简洁的可能性。

  第三个判据,是从古希腊天文学开始一脉相承,直到今天仍然有效的,即「对新天象的解释能力」。1610年伽利略发表他用望远镜观测天象所获得的六条新发现,其中有两条对当时的各家宇宙体系提出了严峻挑战。当时欧洲的宇宙体系主要有如下四家:一、1543年问世的哥白尼日心体系;二、1588年问世的第谷准地心体系;三、当时尚未退出历史舞台的托勒密地心体系;四、当时仍然维持着罗马教会官方哲学中「标准天文学」地位的亚里士多德「水晶球」地心体系12。伽利略发现了金星有位相(即如月亮那样有圆缺),这一事实对上列后两种体系构成了致命打击,因为在这两种体系中根本无法解释金星位相。但是哥白尼和第谷的体系则都能够圆满解释金星位相。所以在「对新天象的解释能力」这条判据之下,第谷仍能与哥白尼平分秋色。

  最后是第四个判据,也是天文学家最为重视的判据,即「推算出来的天象与实测吻合」。此一判据古今中外皆然,明清之际中国天文学家则习惯于以一个字表达之,曰「密」,即计算天象与实测天象之间的密合程度。然而恰恰是这一最为重要的判据,对哥白尼体系大为不利,而对第谷体系极为有利。

  那时欧洲天文学家通常根据自己所采用的体系编算并出版星历表。这种表给出日、月和五大行星在各个时刻的位置,以及其它一些天象的时刻和方位。天文学界同行可以用自己的实测来检验这些表的精确程度,从而评价各表所依据之宇宙体系的优劣。哥白尼的原始星历表身后由赖因霍尔德(Erasmus Reinhold)加以修订增补之后出版,即Tabulae Prutenicae(1551),虽较前人之表有所改进,但精度还达不到角分的数量级──事实上,哥白尼对「密」的要求很低,他曾对弟子雷蒂库斯(Rheticus)表示,理论值与实测值之间的误差只要不大于10' ,他即满意13。

  而第谷生前即以擅长观测享有盛誉,其精度前无古人,达到前望远镜时代的观测精度最高峰。例如,他推算火星位置,黄经误差小于2' ;他的太阳运动表误差不超过20",而此前各星历表(包括哥白尼的在内)的误差皆有15' - 20' 之多14。行星方面误差更严重,直到1,600年左右,根据哥白尼理论编算的行星运动表仍有4° - 5° 的巨大误差,故从「密」这一判据来看,第谷体系明显优于哥白尼体系,这正是当时不少欧洲学者赞成第谷体系的原因。

  特别值得注意的是,以「密」定历法──也即中国的数理天文学方法──的优劣,也是中国天学自古以来的传统。耶稣会士既想说服中国人承认西方天文学优越,他们当然最好是拿出在当时中国人的判据下为优的东西来给中国人。这东西在当时不能是别的,只能是第谷体系。

  丙 第谷体系相对于中国传统方法的先进性

  不少人云亦云的文章都说,当时耶稣会士所介绍的以第谷体系为基础的西方天文学是「陈旧落后」的。但是「先进」和「落后」都是有时间性的,第谷体系以今视之固为落后,但是和当时中国传统的天文学方法相比,究竟是先进还是落后,只有对有关史料进行考察之后才能下结论。

  《明史.历志一》中,载有当时天文学上「中法」和「西法」直接较量的史料八条,包括日蚀、月蚀、行星运动三个方面。它们分别是:1629年,日蚀;1631年,月蚀;1634年,木星运动;1635年,水星及木星运动;1635年,木星、火星及月亮位置;1636年,月蚀;1637年,日蚀;1643年,日蚀。这八次较量都是完全以「密」为判据的──双方预先公布各自推算的未来天象,届时由各地观测的结果来衡量谁的推算准确。对于此八条珍贵史料,笔者先前已经逐一作过考证。这八次较量的结果竟是八比零──中国的传统天文学方法「全军覆没」,八次都远不及「西法」准确。其中三次发生于《崇祯历书》编成之前,五次发生于编成并「进呈御览」之后。到第七次时,崇祯帝「已深知西法之密」。最后一次较量的结果使他下了决心,「诏西法果密」,下令颁行天下。可惜此时明朝的末日已经来临,诏令也无法实施了15。

  而且必须强调指出,能够显示「中法」优于「西法」的材料,在《明史.历志》中一条也没有!这就有力地表明:当时耶稣会士和徐光启、李天经等人所掌握的、以第谷体系为基础的西方天文学方法,(点击此处阅读下一页)

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