從《天問》說文藝復興的科學革命

去年七月二十三日，“天問一號”在海南文昌太空發射場由長征五號運載火箭成功發射，並順利進入地火轉移軌道，經過七個月的長途跋涉之後，終於在今年二月初進入環繞火星的軌道。五月中，“天問一號”的登陸巡視器“祝融號”和環繞器分離。環繞器升軌重回停泊軌道，執行地球與火星之間的傳送數據任務，而巡視器也順利在原定的烏托邦平原着陸，中國“天問一號”成功登陸火星。

火星是太陽系裏距離太陽最近的第四顆行星，軌道在地球環繞太陽的外側，每二十六個月會飛近地球一次。飛往火星的最好時機，就是地球和火星距離最相近的時間，最短飛行時間需要七個月，其窗口期為兩年。這也是爲什麽去年除了中國的“天問一號”外，還有美國的“毅力號”和阿聯酋的“希望號”火星探測器，在差不多同一時間升空，也在差不多同一時間到達火星。

美國早於一九七一年成功登陸火星，五十年來累積了許多科學數據。中國的探測火星壯舉卻是第一次，是繼美國之後第二個成功登陸火星的國家。我喜歡火星探測器“天問”的命名。這名字，可以追溯到戰國末期楚國詩人屈原的長篇詩歌《天問》。《天問》寫道：“天何所沓？十二焉分？日月安屬？列星安陳？”楚辭裏一連串對自然現象、神話傳說和古代史事等一百多個詢問，和《離騷》的“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”互相呼應。

歐洲在經歷漫長的由史學家稱爲黑暗的中世紀之後，迎來了三個多世紀的文藝復興，爲人類開啓了浩瀚宇宙的求索之旅。十六世紀普魯士人哥白尼通過對大自然的觀察，大膽地提出了“日心說”、十七世紀的德意志人開普勒基於對火星軌道的觀察，發現了火星以太陽爲焦點的橢圓形軌道上運行，以及在意大利托斯卡納的伽利略利用自製天文望遠鏡，觀察了木星及發現它的四個衛星。兩人力圖推廣的日心說，衝擊了中世紀以來教會以地球為宇宙中心的教條。哥白尼的日心說是一個革命，從一個認爲地球是宇宙中心的托勒密概念，跳躍到以太陽爲中心的太陽系概念。而伽利略用簡單的實驗，反證了一直被教會捧爲金科玉律的亞里士多德物理學是錯誤的，物體只要不受到外力的作用，就會保持其原來的靜止狀態，或均速運動狀態不變。後來，牛頓在一六八七年用拉丁文寫的《自然哲學的數學原理》裡，曾經這樣說：“如果說我看得遠，那是因爲我站在巨人們的肩上。”顯然他是站在哥白尼、開普勒和伽利略的肩上的。而且他提出的萬有引力定律，也受到現代哲學之父笛卡爾在一六四四年寫的《哲學原理》有關論述影響。今天，把“天問一號”送到火星背後的物理學，就是出自牛頓這本書。

一提到文藝復興，人們不期然會想到《蒙娜麗莎》的作者達芬奇，或是米開朗基羅畫的《最後的審判》。但三百年的文藝復興，更包含了把物理學從哲學中分離出來，把天文學從占星術中分離出來，奠定了現代科技的基礎，開啓了十八世紀的工業革命。而令人們驚訝的是文藝復興時期幾個現代天文物理學先驅，留下的對火星軌道的觀察，以及牛頓寫下了物理學的三大定律、萬有引力定律和微積分，實現了今天探測器飛向火星的壯舉。

陳增濤