哥白尼的日心說(shuō)對(duì)中世紀(jì)思想的沖擊是巨大的，但是在實(shí)際運(yùn)用方面，當(dāng)時(shí)迫切需要精確的星表，而這需要精確和系統(tǒng)的觀測(cè)資料。第谷·布拉赫對(duì)那個(gè)時(shí)代的需要看得很清楚，并全力以赴地去滿足這個(gè)需要。

第谷（Tycho Brahe，1546－1601）于1546年12月14日出生于一個(gè)丹麥的貴族家庭，還是一個(gè)孩子時(shí)就進(jìn)了哥本哈根大學(xué)。一次在預(yù)報(bào)時(shí)間里發(fā)生的日食引起他對(duì)天文學(xué)的興趣，于是他不顧正常學(xué)業(yè)，找來(lái)托勒密的著作讀起來(lái)。以后他在多所大學(xué)求學(xué)，求教于第一流的數(shù)學(xué)和天文學(xué)教師。

1563年木星與土星在恒星天空背景下發(fā)生“合”（conjunction），16歲的第谷對(duì)這一簡(jiǎn)單天文學(xué)現(xiàn)象十分感興趣。他發(fā)現(xiàn)公元13世紀(jì)根據(jù)托勒密行星模型計(jì)算出的《阿爾方索星表》對(duì)于“合”日期的預(yù)測(cè)誤差達(dá)到一個(gè)月，即使基于哥白尼模型的《普魯士星表》也有兩天的誤差。這使他確信必須在精確觀測(cè)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上，對(duì)天文學(xué)進(jìn)行一次改革，而這樣的精確性只能來(lái)自經(jīng)過(guò)改進(jìn)的儀器和經(jīng)過(guò)改進(jìn)的觀測(cè)技術(shù)的結(jié)合。

1572年11月，大自然送給了人類一個(gè)驚奇：一個(gè)像星一樣的物體，亮得足以在白天被看見(jiàn)，出現(xiàn)在仙后座。天上出現(xiàn)一顆新星？這是前所未聞的。權(quán)威的亞里士多德宇宙學(xué)早有教導(dǎo)：天空不會(huì)有新生事物。

第谷對(duì)這顆“新星”作了詳細(xì)觀察，他使用的天文學(xué)儀器在精度上雖然不是最好的，但是他對(duì)于這個(gè)物體是“固定的”或接近固定的這一點(diǎn)很有信心。他的觀測(cè)表明它在月亮上面很遠(yuǎn)的地方，所以是天體。第谷認(rèn)識(shí)到了問(wèn)題的關(guān)鍵：這個(gè)“天體”和亞里士多德的彗星理論相矛盾。彗星來(lái)了還會(huì)走，屬于四元素區(qū)域內(nèi)的變化，所以從亞里士多德時(shí)代開(kāi)始就認(rèn)為彗星是地球質(zhì)的物體，而不是天體；對(duì)它們的研究不屬于天文學(xué)，而是屬于“形而上學(xué)”。天文學(xué)家在觀測(cè)彗星時(shí)很少測(cè)量它的高度，但是第谷現(xiàn)在證明了這種變化可以發(fā)生在天上。因此他自己許下諾言，如果有一天彗星出現(xiàn)，他將仔細(xì)測(cè)量它的高度，看它是否真是地球質(zhì)的。

1577年大自然滿足了第谷的愿望：一顆明亮的彗星真的出現(xiàn)了，第谷的觀察也表明它是天體。更精確的是，它位于行星際空間。然而如果是這樣，它就正在毫不費(fèi)力地穿過(guò)被認(rèn)為攜帶著行星繞著中心地球運(yùn)動(dòng)的那些看不見(jiàn)的天球?qū)印＿@使得第谷徹底明白了：這些球體實(shí)際上根本不存在。但是，如果這個(gè)天球是不存在的，行星是在軌道上獨(dú)立運(yùn)行著的天體，這對(duì)于解釋它們的運(yùn)動(dòng)原因?qū)⑹呛芾щy的。結(jié)果為了給出一個(gè)答案，天文學(xué)家不得不從運(yùn)動(dòng)學(xué)轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)，從幾何學(xué)轉(zhuǎn)向物理學(xué)。

圖6.6　描繪第谷工作的場(chǎng)景圖

第谷對(duì)新星和大彗星的觀測(cè)，使用的是商業(yè)上可得到的儀器；但是直到大彗星出現(xiàn)之際，第谷一直在致力于儀器和觀測(cè)技術(shù)的基本改革。為此目的，他將需要王室級(jí)別上的資金資助。1575年第谷拜訪了黑森伯爵威廉四世——也是一位非常熱心的天文觀測(cè)者?？赡苁窃诓舻耐扑]下，次年第谷被丹麥國(guó)王授權(quán)掌管了在丹麥海峽的汶島（Hven）。在那里，第谷有了空間、時(shí)間和財(cái)政來(lái)源，建立了基督教歐洲第一個(gè)重要的天文臺(tái)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)天文臺(tái)天堡（Uraniborg）顯得太小時(shí)，第谷又在附近建造了第二個(gè)星堡（Stjerneborg）。第谷年復(fù)一年地建造、測(cè)試、調(diào)整、再測(cè)試他的儀器，直到能夠使測(cè)量精度高于1′。

在1588年丹麥國(guó)王去世之后，第谷失寵。他不改揮金如土的習(xí)性，而各項(xiàng)津貼和俸祿被逐漸取消。到1597年他不得不舉家遷離汶島。1599年魯?shù)婪蚨蕾n予他一筆資金，將他安排在布拉格附近的一個(gè)城堡里。第谷在這里建起了一座天文臺(tái)，并為將來(lái)的研究工作物色助手。這時(shí)一位年輕的德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒加入第谷的工作。但是在新天文臺(tái)的工作還沒(méi)有真正開(kāi)始，第谷突然病倒，于1601年10月24日去世。

第谷的天文學(xué)工作主要在實(shí)測(cè)方面，他研究了精密天文學(xué)的大多數(shù)問(wèn)題，包括研制建造高精度的天文儀器，獲得精確而系統(tǒng)的觀測(cè)資料，以很高的精度測(cè)定了許多重要的天文常數(shù)。

圖6.7　第谷體系

但第谷本人也許更愿意被看作是一位宇宙學(xué)家。他對(duì)新星和彗星的觀測(cè)結(jié)果表明，以亞里士多德哲學(xué)為基礎(chǔ)的托勒密地心說(shuō)是不能堅(jiān)持了，但第谷也不接受哥白尼的日心說(shuō)。如果保留哥白尼提出的幾何學(xué)方案，同時(shí)宣稱地球是絕對(duì)靜止的，那將兼?zhèn)鋬纱笥钪骟w系之長(zhǎng)。于是他提出了一個(gè)后來(lái)被叫做第谷體系的太陽(yáng)系模型。水星、金星、火星、木星和土星圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，太陽(yáng)和月亮圍繞地球旋轉(zhuǎn)。地球仍是宇宙的固定不動(dòng)的中心。最外層是不同的恒星天層。而前文已經(jīng)提到，在5世紀(jì)卡佩拉描述的體系中，金星和水星已經(jīng)被安排成是太陽(yáng)的衛(wèi)星。

第谷不接受哥白尼學(xué)說(shuō)的理由是，沉重而呆滯的地球在運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法與物理學(xué)的原理相違背，同時(shí)也不符合《圣經(jīng)》的教義。再者，自古以來(lái)人們就知道，如果地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么恒星的位置必將產(chǎn)生周年視差。但是從來(lái)沒(méi)有人觀察到過(guò)這種移動(dòng)，第谷本人也無(wú)法測(cè)到它。而第谷有充足的理由可以為自己的觀測(cè)精度感到滿意。關(guān)于第谷未能發(fā)現(xiàn)周年視差的原因有兩種解釋：或者哥白尼是錯(cuò)的，地球上的觀測(cè)者事實(shí)上是靜止的；或者是恒星太遠(yuǎn)了，以至于它們呈現(xiàn)的位移太小，依靠第谷的儀器還觀測(cè)不到。第谷估計(jì)，在后一種情況下，恒星應(yīng)當(dāng)比最外層行星遠(yuǎn)700倍或更多。這將導(dǎo)致行星和恒星之間有一個(gè)巨大的空間斷層——恒星能夠在那么遠(yuǎn)的地方還顯得那么大，它必須擁有非常大的體積。對(duì)于第谷，這樣的一個(gè)宇宙是根本難以想象的。

對(duì)天文學(xué)后來(lái)的發(fā)展最有意義的是第谷對(duì)行星的觀測(cè)。他積累了大量的行星觀測(cè)資料，但是他的早逝沒(méi)能根據(jù)這些觀測(cè)結(jié)果建立一個(gè)數(shù)值行星理論。他在病榻上把這項(xiàng)工作托付給開(kāi)普勒。據(jù)說(shuō)他囑咐開(kāi)普勒要按照第谷體系，而不是按照哥白尼體系構(gòu)建新理論。