例如,第1册第11章
的标题《地球三相运动的证明》被一笔改为《论地球三项运动假说及其证明》。
以牛顿的《原理》(1687)为是多么不科
学。
开普勒1609年发表的那部论著的标题,勇敢地表明了他的天文学所具有的革命性;
他说,他已经创造出了一门新的天文学。这门天文学之所以新,其理由不下数种。但开
普勒在这部著作的书名中只是强调,这门新的天文学是“以各种原因为基础的,”并强
调它是一门“新的天文学”(开普勒把这个字印成了希腊文)。或者,还用这个标题,
但是可以说,这本书是一部phpica elestis或天体物理学著作。开普勒用这个术语似
乎已经表明,他正在迈出超越亚里士多德的一步。亚里士多德的形而上学是继他的物理
学之后发展起来的,开普勒要用他本人的新的天体物理学代替亚里土多德的形而上学。
正如开普勒在1607年10月4日写给约翰·乔治·布伦格尔的信中(1937,16:54)指出的
那样,在他即将出版的书中,他要提出他的新的“哲学或天体物理学,以便取代天体神
学或亚里士多德的形而上学。’”在《新天文学》的导言中,开普勒作了类似的陈述,
他进一步说明,他已经对“运动的自然原因”进行了探讨和研究(3:20)。该书是一部
相当激进的纲领,激进到要用天体的致动作用来说明行星的运动,若想了解其激进程度
只需注意:在这方面,开普勒可谓是前无古人,且在当时又无知音。甚至伟大的伽利略
也不曾构想过天体力学这样一种导致运动的动力体系。难怪亚历山大·科伊雷(1961,
166)激动地写道,“开普勒著作的标题所表明的不是征兆而是一场革命。”
开普勒的天文学,完全是根据这一学科的目的、方法和基本原理对它进行的一次全
面的重建。在开普勒以前,天文学家的目标纯粹是摄影式的,也就是说,他们的目的是
要创建一种(以一个圆套一个圆为基础的)天体几何学,这种几何学给出的行星的位置
是与观察相一致的。开普勒要找出运动真正的物理原因,亦即运动的理由,而不仅仅是
去发明或完善几何系统。因为他认为,太阳是这里所说的动力的中心,太阳肯定位于宇
宙的中心。因此,真正的太阳——而不是哥白尼的“平太阳”——位于所有行星轨道平
面共同的交叉点。
至于方法,开普勒所关心的是,在对轨道、对匀速运动等等完全没有任何随意的或
有限制力的限定的情况下,借用数学来找出由太阳的作用力所致的实际的行星轨道的曲
线(大小、形状、方向)。经过一番辛苦的努力他发现,每一颗行星都是在呈椭圆形的、
简单凸曲线的轨道上运动。对大多数行星而言(水星除外),其椭圆形轨道的形状与纯
圆形相差不大,但是,太阳并非位处中心,甚至不是处在接近中心的位置上;情况很像
是这样,有一个圆形轨道(或者说,准圆形的椭圆轨道),而太阳明显地不在它的中心
上(或者说是偏离中心的)。开普勒还发现,行星沿着椭圆轨道的运动,并非是匀速的,
而是直接与面积定律相吻合的。这个定律同时解释了为什么每个行星在近比点(或在靠
近太阳的轨道上)运动得很快,而在远日点(远离太阳的地方)却运动得很慢。
开普勒的天文学就是一种与其物体概念直接相关的力的天体物理学,这种力的天体
物理学是以一组新的运动原理为基础的。在他看来,一个行星或行星的卫星(“卫星’
这个词是他引入天文学的),或者,某一物理客体,像是一块没有生命的大石头;它本
身没有什么内在的或能动的力。由于具有这种情性(开普勒称它为“惯性”),这种物
体既不能自己使自己运动起来,也不能保持自己的运动。要想运动,这种物体就需要有
一个推动作用。显然,由于这种被动性或惰性,无论何时何地,一旦动力消失或不再起
作用,物体必然会停止运动。对于双世纪的读者来讲,这似乎不是什么激进的结论,但
它与2000年来受亚里士多德思想制约的科学和哲学的观点却是针锋相对的;按照亚里土
多德的思想,一个物体,只有在它到达了它的“自然位置’对才会停止运动。这种自然
位置学说假定了一种等级制空间,在其中,重的物体“自然而然”会向下面的一个中心
运动,而轻的物体则向上运动。天国中物体运动的空间不同于“尘世”中物体运动或静
止的空间,这是因为,这类物体在自然界中的等级不同而且它们的终极构成也不同。显
而易见,像开普勒这样一个信奉哥白尼学说的人,既已采纳了地动说观点,那就必须放
弃自然位置信条以及与之相关的等级空间学说。开普勒提出了以下新的基本原理:空间
是各向同性的,空间是不分等级的,并不存在什么自然位置,而且,物质是惰性的。在
提出新的原理时,他揭示出了哥白尼思想所暗示的东西,即地球本身以及月球和其它行
星都属于同一物理学的研究范畴。开普勒关于惯性、力以及运动的物理学原理,暗示着
亚里土多德宇宙学的终结和牛顿科学时代的即将来临。
如果所有行星的运动都直接受太阳运动的支配(因为所有行星都沿着椭圆形轨道运
动,而太阳处在椭圆的一个焦点上,况且,所有行星在轨道上的运动都受据认为与太阳
有关的面积定律制约),那么必然存在着一种作用于行星之上指向太阳方向的力,这是
从开普勒的这一思想中推出的:行星本质上是惰性的,因而必须要有一种力来保持它们
在轨道上的运动。