破碎的水晶球：第谷与天球模型的终结

1576年，文艺复兴正横扫欧洲，掀起一阵腥风血雨。英国女王伊丽莎白一世端坐在宝座上已有18年，全然不知埃文河畔有一个姓莎士比亚的肉铺学徒，正酝酿着震惊世界的剧作名篇。在欧洲大陆，法国陷入漫长的雨格诺战争中，荷兰教众反抗着西班牙人的统治。

而在北方地区，鲁莽自负的弗雷德里克二世（Frederik II）管辖着丹麦的广阔领土。自从在与瑞典的七年战争中丧失了许多领土，这位国王握发吐脯，发誓振兴帝国的实力。他重建了赫尔辛格的克隆堡皇宫，修建海港腓特烈斯塔，并巩固了沿用一百多年的都城哥本哈根。

他没有预料到的是，这座不起眼的北方小城将成为一座辉煌的学术舞台，你方唱罢我登场，上演一场场令人瞠目结舌的戏剧。

此时在皇宫的大殿上，立着一个年轻的贵族。这个男子一副纨绔子弟打扮，留着长长的八字胡。他最引人注目的特征是脸中央一个明晃晃的黄金假鼻子。十年前他与人决斗被削掉鼻梁，便从此粘着这个亲手制作的金属假体。

他就是第谷·布拉赫（Tycho Brahe），由信使征召谒见国王。

国王打量着这个奇怪的人物。宫廷贵族多如牛毛，他隐约记得这个年轻贵族有段时间担任过他的宫殿监工，后来浪迹四方，将万贯家财弃之不顾。但最近朝臣们纷纷进言，告诉他这位年轻人是科学人才，应该留他继续为王国做贡献。

“布拉赫家的儿子，我想赐你一块封地，让你为皇室效力。”

第谷微微俯首：“陛下，鄙人驽钝，受之有愧。” 其实，第谷身为一个天文学家，在丹麦受到很多人的排挤。国王召唤他时，他正计划移居德国。

弗雷德里克二世摆摆手，指指地图，语带威严：“我在这几个地方都建了行宫和城堡。你看中哪一座，尽管提。”

国王的权威不容否定。第谷沉默了：“陛下，土地与钱财不是问题。一个天文学家最需要的是不受打扰。”

他知道自己走不成了，蹙着双眉犹豫半天，指着与哥本哈根遥遥相望的一座不起眼小岛：“如果陛下一定要赏，请赐给我汶岛（Hveen）的管辖权，并帮助我建一座天文台吧。”

爱惜人才的国王同意了他的请求。

在国王的支持下，第谷在汶岛上的观测站很快落成。这是一座庞大的庄园，耗资高达两吨黄金。高墙攒簇的花园美轮美奂，单单是灌木就超过了三百种。花园中央是一座高高的城堡，拥有十几座露台和塔尖。哥特式圆顶上，天使柔媚，飞马展翅；精美的窗棂上，奇花吐艳，香草芬芳。城堡一楼是图书馆和博物馆，宏伟的吊灯流光溢彩，高大宽敞的架子上陈列着各种精装图书、珍奇异玩。楼上的夏季餐厅临窗傍海，凉风习习；楼下的冬季餐厅则炉火融融，温暖舒适。光是供客人使用的卧室就多达十一间，更不要提那些厨房、炼金术实验室、仪器制作工坊、造纸厂、印刷厂……观测站设有两个配备警戒犬的保卫所，还另外建造了仆人的住处。庄园里到处陈列着精美的雕塑和箴言书法，宛若一座艺术展览馆。

这是人类历史上第一座天文台，一座梦幻般的豪华建筑。

第谷给它起了一个与外表相符的名字——“天之城堡”（Uraniborg）。

天之城堡风景图

然而天堡建成后，第谷仍觉得不够用。于是在它不远处，屋顶可以旋转的“星之城堡”（Stjerneborg）很快耸立起来了。一大一小，星天相映。汶岛这座被安徒生写进童话里的荒芜小岛，就这样成为了世界天文学的圣地。

第谷本质上是个技术工作者。从他给自己做的各式各样假鼻子可以看出，这位贵族尽管衣食无忧，动手能力却天赋异禀。

在第谷之前，测量星星之间的距离需要靠一种长得像十字架的木制仪器。观测者用手拿着十字仪，尾部抵近眼睛，移动横档，直到两颗需要测量的星星看起来正好出现在十字架的一横两端。从古代开始，水手和天文官们都是这样观测星空的。但这种方法非常不准确：手很容易抖动，眼睛也无法同时看两个方向。

而第谷发明了一种新的仪器：“六分仪”。顾名思义，它的形状是六分之一圆扇形。圆弧上刻着精确的刻度，安在底座的万能接口上。借助它们，第谷能够在一公里外分辨出一颗花生的大小。第谷对仪器的精确度非常有自信，他甚至不信任家里的机械钟表，全靠测量星星的位置确定时间。

第谷使用墙式仪器观测天体

第谷从小被过继给叔父，这位亲人留给他的不仅是富可敌国的家产，还有求知精神。在青年时代，第谷一直在欧洲各所大学游历，饥渴地学习知识。但学的知识越多，第谷越感到有些不对劲。

从古希腊托勒密开始，人们就相信各大天体和星辰都镶在一层层水晶般的天球上，随着天球的转动而运动。每层天球本身不会变化，全靠天使的神力推动旋转。至于飞逝的流星和彗星？亚里士多德将它们解释成因为最底层天球和大气摩擦而燃烧的“火元素”，是纯粹的大气层内现象。

然而1572年，第谷却在永不变化的天球上看到了一颗从未见过的新星。而且经过他的测量，这颗新星和其他星星一样远，并非发生在大气层内。天球真的永恒不变吗？他不禁产生了一丝怀疑。从那之后，他就开始联络欧洲各地的观测者、理论家，希望在新的天文现象出现时仔细观测。

二十多年前，尼古拉·哥白尼（Nikolaj Kopernik）发表了日心说，引起宗教界的轰动。尽管起初遭到反对，许多年过去，信徒还是越来越多。然而哥白尼只不过将宇宙的中心从地球换成了太阳，他仍然相信各大天体附着在看不见的“天球”上。事实上，哥白尼出版的著作名字就叫做《论天球的旋转（De revolutionibus orbium coelestium）》。他和托勒密一样，认为天体运行仅仅是天球之间复杂的几何关系。

质疑“水晶球”？即使在最激进的科学家中，第谷的想法也属于离经叛道。更何况他是一个新教徒，仅凭新星这一个征兆是远远不够的。

幸运的是，上帝不久就给他送来了一个“大炸弹”。

就在丹麦国王将汶岛划给第谷一年以后，欧洲的天文学家们发现了某种异常。1577年10月底，人们在夜晚的云层中看到一个庞大的天体在穿行，像满月一样明亮。《爱尔兰王国志（Annála Ríoghachta éireann）》中记载道：“它尾如弯弓，亮如闪电，映亮了苍穹和大地。”11月，意大利建筑师皮洛·里格瑞欧描述它“燃烧的火焰映得云层闪闪发光”。奥斯曼帝国苏丹穆拉德三世目睹了这个天体，将它当作大瘟疫的凶兆。

这颗巨大的彗星，比以往任何彗星都要壮丽。彗头亮得足以在地面照出影子，粗长的白色彗尾从天际线划过，横亘半个夜空。月亮为之敛色，群星为之暗淡。

它被称为“1577年大彗星（Great Comet of 1577）”，编号C/1577 V1。

古籍插画中对1577年大彗星的描绘

这天，第谷正在自家的鱼塘边钓鱼。日近黄昏，他看到一个巨大的物体在天边浮现。这是他这辈子第一次看到彗星。

第谷激动万分。他迅速和神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世的私人医生、天文学家海戈希尔斯（Tadeá？ Hájek）联系，让对方在布拉格观测彗星。他自己则跑回天堡，召集了所有的助手和学生。汶岛和布拉格的距离很容易测出，有了两位天文学家的角度数据，只需要一点简单的高中数学知识（三角函数），就能求出彗星和地面的距离。

事实上，第谷一口气对彗星的轨迹进行了好几千次测量。尽管测量数据不够精确，但足够得出结论：彗星运动的位置至少在月球轨道之外，它并不是一种大气层内的现象。

第谷一开始观测彗星时，它处在金星附近。随着观测的进行，彗星慢慢移动，最终飞出了土星之外。它毫不费力地贯穿了一层层天球，那些带动行星运动的透明墙壁对它毫无影响。口口相传近两千年的“水晶球”，像破碎的薄冰一样悄然蒸发。

第谷彻底明白了：根本就不存在什么天球！

在接下来的十几年中，第谷又发现了五颗小彗星。观测得越多，越能验证他的猜想。

没有水晶球，没有天使的神力。

在第谷的宇宙里，天体在广袤的虚空中漂浮。

1588年，第谷出版了关于大彗星的木版大书，光观测数据分析就有200多页。在附录里，他一一驳斥了社会上对“扫把星”的解读，指明了彗星的位置。

更重要的是，第谷在书中发表了关于宇宙的全新理论：“地心日心说”。

哥白尼说，太阳位于宇宙的中心，万物都围绕它旋转。为了满足实际情况，他用大圈套小圈的方法解释每颗行星的运动：水星需要七个圈，金星五个，地球三个，月亮四个，等等。他为每颗行星都发明了一套几何系统。这些方法都和托勒密使用的相同，某种意义上来说，日心说只是地心说换了个中心点的另一种表述。

然而在第谷看来，哥白尼的仪器非常差劲，不足以得出结论。更何况如果地球运动，满天星辰看起来也该移动，正像车窗外的树木看起来在倒退一样。但即便用第谷最精准的仪器，也没有测出恒星一丝一毫的位置变化。于是第谷提出了一个改善版本：地球静止在宇宙的中心，太阳绕地球旋转，而行星绕太阳运动。

本来，这个说法会导致火星天球和太阳天球相互交叉。但天球已被证明不存在，最后一点悖论也消除了。

汶岛的造纸厂和印刷厂里，机器轰隆隆地运转着。第谷的宇宙学说一经推出就广受欢迎。它既回答了哥白尼提出的那些尖锐的问题，又解决了《圣经》和实际观测的矛盾。

第谷宇宙学说示意图

第谷享受着舒适奢侈的生活。光临汶岛的客人非富即贵：国王皇后、爵爷领主、王子公主……当汶岛上的农民们在田间劳作时，他们往往会看到这样的景象：猎犬吠叫着追逐野兔，扬起一阵阵尘土。第谷带着客人们策马奔驰，紧随其后。

庄园里常常举办盛大的宴会。山珍野味，甘旨肥浓；葡萄美酒，觥筹交错。打着饱嗝的第谷掏出胶水粘粘假鼻子，为先生小姐们介绍城堡里看起来颇为神秘的科学仪器：

“看哪，这是一个水星旋转的模型。它由象牙制成……”

第谷的餐桌上满是奇人：一名侏儒一边大吃大喝，一边神奇地准确预言祸福。诗人和舞女围绕左右，即席颂扬王公贵族的丰功伟绩。引起话题的还有号称能制作长生不老药的江湖术士，以及几位女占星家。第谷本人也热衷神秘学，他根据星座为每一位皇子作预言，占卜行动的吉凶。他还养了一只爱喝啤酒的驯鹿，滑稽可鞠，惹得客人们捧腹大笑。

欢乐的舞会常常通宵达旦，醉醺醺的第谷向助手们摆摆手：

“今晚的观测由你们来吧。”

第谷平均每四天才观测一次。诸如记录每日天气等杂事，都由助手们全权负责。这些助手来自不同大学和机构，都是被引荐的优秀人才。他们在此进修，各自有比较独立的课题。例如，助手保罗在一段时间内就专注研究黄道倾角，另一个得力助手隆戈蒙塔努斯则负责记录火星位置。

全欧洲，梦想成为科学家的年轻人都仰慕着第谷，第谷的朋友也积极向天文台推荐新的人才。1597年，数学家雷默斯（Reymers B？r）受托转交给第谷一本名叫《宇宙神秘（Prodromus Dissertationum Cosmographicarum continens Mysterium Cosmo）》 ¹的书，书里描述了太阳系六大行星和五种正多边形的关系。第谷认为作者的数学能力尚可，但不太喜欢书里使用的哥白尼模型。他给数学家回了一封信，请他转告原作者，应该尝试用自己提出的地心日心模型。

信件辗转，递交到了《宇宙神秘》的原作者，约翰尼斯·开普勒（Johannes Kepler）手中。他接到回信，愤怒地评论道：“这个外行！”²但在给第谷的回信中，他还是用一种不卑不亢的语气表达了他对学术交流的渴望，给第谷留下了深刻印象。

此时第谷已经有离开汶岛的意思了。自从1588年弗里德里希二世驾崩后，布拉赫家族得到的支持越来越少。年轻的克里斯蒂安四世（Christian Ⅳ）对科学不感兴趣，反而批评第谷在财政方面“寻求外国皇帝的帮助”丢了丹麦皇室的面子。与此同时，神圣罗马帝国的皇帝鲁道夫二世（Rudolf II）却对第谷的研究特别感兴趣。他邀请第谷移民，并在贝纳特基（Benatky）赐给他一座城堡。

第谷很快带着仪器搬到了布拉格，并且开始筹措新的观测站。他写信给原来的助手们，希望邀请他们来布拉格帮忙。但门生们只待了很短的时间，只有一个人最后留下。寄人篱下本就不易，第谷已经没有了当年在汶岛一呼百应的声望。

这时，第谷想到了开普勒。

谁曾想，给开普勒的邀请信还没寄到，开普勒倒自己敲响了布拉格的大门。

开普勒访问的消息是用信件寄给第谷的。这时，第谷正在乡下的城堡里度假。他习惯了汶岛那种宁静的乡村生活，不喜欢充满钟声和喧闹的布拉格城区。听说开普勒来访，他连忙驱车赶回布拉格城。

夜晚漆黑，别墅里灯火辉煌。开普勒这时的年龄正和当初第谷觐见国王弗里德里希二世时一样³。他脸型瘦长，留着络腮胡，举止彬彬有礼。几句话下来，第谷弄明白了事情的前因后果：开普勒在格拉茨研究院受到宗教迫害，暂停了职位，想了解一下布拉格的工作。

“你对火星有兴趣？”第谷高兴地答道，“没问题！我的助手隆戈蒙塔努斯观测火星一直没什么进展，你正好代替他的位置。”

两位天文学家一经见面，马上变得亲切起来。在工作方面，第谷也器重开普勒多过其他助手，他们经常在餐桌上交流工作，第谷总是给开普勒极高的表扬。第谷已经五十多岁，应付熬夜观测越来越力不从心。有了年轻人的帮助，观测站的工作越来越顺利。

然而第谷不会料到，这种生活只剩几个月的时间了。

1601年10月13日，罗森博格男爵邀请第谷和家人参加晚宴。餐桌上还有帝国议员和夫人，宾主相谈甚欢。

第谷喝了不少酒。在汶岛的时候，他就对葡萄酒情有独钟，宴席上经常摆满了各式各样的红酒。但今晚喝得实在是有点太多，他慢慢感到了膀胱积聚的压力。然而，男爵和议员正在发表长篇大论，夫人和孩子们说说笑笑，他实在不好意思打断。况且，晚饭吃到一半说自己要解手，在礼仪上太让人难为情。于是第谷只好憋着，直到整场晚宴结束。

一回到家，第谷感到小腹疼痛难耐。医生检查，他的膀胱已经破裂了。第谷在床上遭受了五天的痛苦折磨。他发起了高烧，胡言乱语，神志不清。时而吃点东西，时而大呼小叫。人们听到第谷在谵妄中大呼：“不要让我一生皆为虚妄！不要让我一生皆为虚妄！”⁴ 

24日清晨，回光返照降临到了第谷身上。虚弱的第谷蠕动着嘴唇，一一交代后事。学生和家人们围绕在床边祈祷，全都泪流满面。他将遗产留给了女儿和女婿。在弥留的最后时刻，他指指开普勒：请把观测数据给他，让他继续我未竟的研究。

开普勒参加了第谷的葬礼。这是一场盛大的告别。带领送葬队伍的人捧着装饰有布拉赫家族标志的蜡烛，紧跟着一面黑色锦缎，用金字绣着死者的名字。接着是第谷生前最喜爱的马，以及带着他家族羽毛头盔的人和绘有家族纹章的盾牌。棺椁由天鹅绒覆盖，十二位绅士伴在左右。走在队伍最后的，是神容哀戚的寡妇和孩子们。

开普勒一定感到非常哀伤。第谷的逝去带走了一个时代：在他之前，天文学属于宗教与哲学的空想；在他之后，天文学是数据详实的科学。

或许，开普勒曾久久地在教堂驻足，注视着圣坛上漂亮的红色大理石纪念碑。那上面铭刻着第谷的座右铭：“我自存在，无需认可。”⁵在这位未来的科学家心中，它将留下深深的烙印。

参考资料：

¹出版于1596年。

²原文为“Quilibet se amat”。

³都是30岁。第谷生于1546年，1576年觐见国王，获封汶岛；开普勒生于1571年，1601年到达布拉格拜访第谷。

⁴原文为：“Ne frustra vixisse videar”。

⁵原文为“Esse potius quam haberi”，意为“To be, rather than to be seen to be”（自己活着，而非在别人的目光中活着）。