陈方正

彗星的科学、宗教与政治

彗星在古代被认为是灾异动乱的凶兆，这可能是因为常见天象固定不变，或遵循一定规律，彗星则出没无常，不能预测，一旦出现，又巨大光耀，形状多变，持续相当时日，因此很容易被和无从预测、破坏社会秩序的灾难动乱联系起来。然而，它其实也早已成为科学探索的一部分。在这个历程中，它和宗教、政治，乃至科学的政治纠缠在一起，剪不断，理还乱，形成很有兴味的一段历史。

古代的两种观念

在中国，很早就有关于彗星的记载。明代有人在佛像肚子里发现一部失传已久的《开元占经》，那是唐代太史监、印度僧人瞿昙悉达的著作，共110卷，里面保存了许多古代资料，包括战国时代石申和甘德两人所著的《星经》，和汉代诸多“纬书”。从其中的3卷《彗星占》，我们可以知道不少古代彗星观念。首先，彗星有许多名称，例如孛星（蓬勃之意）、拂星、扫星、天棓（棒）、天枪、天搀（钩）等等，不一而足，都是对形状的描述。其次，对彗星出现的原因，有许多揣测，例如：是由于某行星与日、月或者某星座相合若干日，或者行星逆行多少度所致，或者是“逆气所生”、“海精死”、“君为祸”引致等等，莫衷一是。最后，彗星所预报的，亦不外“臣谋其主”、“天子死，五都亡”、“天下乱，兵大起”、“赤地千里”、“天下更改”等各种凶兆乱象。

在《占经》之外，我们还有其他生动彗星记录，就是长沙马王堆西汉帛书上手绘的29幅彗星图像，其旁注明了诸如灌、蒲、房、竹、蒿、苫、蚩尤旗、翟等各式各样的象形名称，说明它们的观察是非常丰富和仔细的。这些都被视为高度实证性的宝贵科学文献，然而，它们也表明，我们的祖先很容易以表象为满足，并没有兴趣探究深层次原因。

在古代西方，彗星观念也同样被视为重大政治事件或者灾难的警兆，其中最有名的大概就是，凯撒大帝被暗杀和威廉公爵率领诺曼人渡海征服英格兰之前，据说都曾经有彗星出现。托勒密是伟大天文学家，他的《大汇编》是集古代数理天文学之大成的经典。然而，因为受巴比伦观念影响，他也相信占星学，其《四部书》就有讨论彗星，提到“横梁”、“喇叭”、“昙罐”等象形名称，并且说它们主凶兆。

但希腊哲人对彗星，却有完全不一样的观念。这主要留存在亚里士多德《天象学》的第一卷第六章之中。首先，他征引了早期自然哲学家的三种不同说法：首先，彗星是由行星互相接近以致像是彼此触碰造成；其次，它其实是周期极长，其运行面接近地平面的行星；最后，是相同的另一种说法，但认为彗尾其实并非彗星一部分，而是由其所吸引的水汽反射阳光形成。跟着，他反驳了所有这些观点，主要理由是彗星和我们熟知的行星规律完全不同，例如彗星会在空中逐渐“隐没”，而不是如行星“落到地平线下”。最后，他提出自己的看法，即彗星并非处于遥远星空（即月球“以外”）的事物，而是地球大气上层的干燥和炎热物质受了（携带月球和行星的）急速旋转天球摩擦，因此燃烧起来所产生的现象。很显然，不论他们的实际理据如何，这些哲学家所真正关心的，是纯粹以观察和思辨来探讨彗星本身性质，而并非它的表象或者对人世的影响。

彗星研究的价值

此后2000年间，亚里士多德的观念一直稳占主导地位，直到文艺复兴时代。当时维也纳大学的波耶巴赫和拉哲蒙坦那师徒二人重新整理《大汇编》，为哥白尼的工作奠定基础，也为哥伦布西航提供了赖以测定方位的《星历》。这只是开端，真正的改变要到一个世纪之后。当时丹麦的第谷（Tycho Brahe）获得国王赏赐，在赫文小岛上建立庞大天文台，以20年光阴做了大量精密天文观测。在彗星方面，第谷有开创性贡献，他极为详尽地观测和研究了1577年的明亮大彗星，为此先后发表通俗小册子和拉丁文专著，提出了革命性观点。他指出，根据在多个不同时间、地点的观测，可知彗星的视差（即处于地上不同地点观测同一彗星，所得方位之差别）极小，这就证明，它的距離远远超过月球，因此不可能如亚里士多德所猜测，是地球大气上层的现象。也就是说，即使在月球以外的“天界”，宇宙也并非恒久，也同样会有像彗星那样的生灭变化。这是个大胆新观念，是首次基于实测证据对亚里士多德权威的挑战。

到了17世纪初，彗星不但与科学，而且与宗教也发生密切关系。大家都知道，伽利略是首先研究落体运动和用望远镜观察月球和行星的大科学家，他后来因为坚持哥白尼的地动说而受到罗马教廷严厉谴责。可是，他和教廷发生冲突的起因却是1618年的3颗彗星。当时梵蒂冈罗马学院的天文学教授格拉西发表了一篇演讲，引用前述的第谷新学说，指出彗星是处于月球与太阳之间，即属“天界”的事物。此文立论客观，语气平和，并没有任何挑衅意味。此时伽利略名声如日中天，但身体抱恙，工作不顺遂，所以脾气很坏。因此，他接到朋友从罗马来信，说格拉西的文章被广泛引用为反对哥白尼的借口（因为第谷仍然不相信地动说），更加上周围好事朋友一力撺掇煽动，就按捺不住，决定派弟子圭都齐出马攻击格拉西。这样，双方就打起笔战来了。开头伽利略只在幕后督战，亦往往捉刀，至终则被迫披挂上阵，具名发表《测试师》小册子，以求一锤定音。这场笔战轰动一时，前后打了4年，结果却令人错愕。首先，他反对第谷，这出发点压根就错了，由是被迫作出许多遁词，无形中充当了亚里士多德陈旧理论的辩护士，学术生涯因而蒙上白圭之玷。更糟糕的是，他因此与梵蒂冈的耶稣会士变成死敌，为他10年后受审蒙羞埋下导火线。所以，说来吊诡，彗星的确是为伽利略带来了噩运！

到18世纪末，彗星更进一步成为撬动宗教和政治转向的杠杆，这是法国一位新教徒贝尔的杰作。当时路易十四压迫新教无所不用其极，为了争取求学机会，贝尔早年被迫改宗天主教，毕业后却又秘密重投新教，因此不容于政府，被迫流亡多年，最后跑到新教国家荷兰，在鹿特丹获得哲学教席。1680年彗星出现，他由此得到灵感，两年后发表第一部著作《彗星随想》。它宣称，彗星其实是自然现象，民众视为灾难预兆，那是迷信，教士和君主为了迷惑、操控群众，又不惜助长此种愚昧观念。由此引申，他展开了对教会与绝对王权的批判，其核心观念是：除了上帝无人能够判断宗教真理，而且道德意识、社会稳定性等问题与宗教信仰也毫不相干。因此，每个人都有权凭良心来选择宗教信仰（包括无神论），宗教迫害是无理而邪恶的，只有全面宽容方才合理。此书立论大胆，辨析深入周全，锋芒直指百多年来连绵不断的宗教战争与残酷迫害，出版后大受欢迎，迅即奠定了作者的地位。此后他辛勤著述，寓思想于史实，撰成五大卷《哲学与批判辞典》，以辛辣笔触与详尽的历史考证，为西方文明中大量古今人物作传并加评论。他的自由、宽容观念和大量著作深深影响伏尔泰，《辞典》更成为百科全书派的典范，因此他被尊为“启蒙运动之父”。这样看来，“扫把星”对于廓清欧洲陈腐观念，为新思潮铺平道路，也不乏汗马功劳！

贝尔这样一个潦倒流亡学者，居然有胆量去发表那样的石破天惊之作，最根本原因自然是荷兰是新教国家，言论自由，但更重要的，当是两位在荷兰工作的前辈哲学家之影响，即激进的泛神论者亦即自然主义者、犹太人斯宾诺莎，和名声笼罩全欧洲的科学家、哲学家笛卡尔。贝尔能够信心十足地宣称“彗星是自然现象，视为凶兆实在是迷信”，那是受第谷、伽利略、笛卡尔等一脉相传的科学思潮的熏陶；至于他胆敢借题发挥，撄罗马教会之锋镝，宣扬宗教宽容与自由，除了斯宾诺莎的榜样以外，恐怕就靠从自身痛苦经历得来的勇气了。

从绚烂归于平淡

1680年的彗星激发贝尔，也同样引起牛顿的浓厚兴趣，就此他曾经和天文学家法兰姆斯蒂多次通信讨论。五六年后，他日以继夜地撰写《自然哲学的数学原理》之际，彗星更成为这本划时代巨著的重要论题。在《原理》第三卷“宇宙系统”中，彗星占了大量篇幅。它的运动被认定为基本和行星一样，同样由太阳的万有引力决定，因此它的轨迹也同样是以太阳为焦点的椭圆，只不过“偏心率”极高而周期达数十以至数百年之久，因此大部分时间离地球极为遥远，难以观察，所以显得和行星截然不同而已。这样，经过2000年探索，人类终于发现，亚里士多德之前那些古希腊哲人对彗星性质的猜测，基本上还是正确的！

但彗星与牛顿的关系并没有到此结束，它随后还有两个令人惊讶的转折。首先，牛顿是位极其真诚虔敬的基督徒，他发现了宇宙（在当时，太阳系基本上就是宇宙）运行规律，但倘若世界严格依照自然规律运行，那么上帝岂非多余？牛顿认为，彗星很可能就是解决这个难题的关键。《原理》第三卷末了指出：1680年的彗星在近日点离日球极为接近，倘若它在其漫长轨道受到其他行星或者彗星即使微不足道的不規则性吸引，至终也有可能撞入日球，由此引起的巨大爆炸与所产生的火焰、蒸汽很可能波及邻近行星，包括地球。研究牛顿的著名学者多布斯（B. J. T. Dobbs）指出，他这些繁复计算和隐晦说话都有特殊含义：他认为，彗星撞日很可能就是上帝毁灭地球，令世界末日降临，以施行最后审判的途径，因为那不必改变自然规律，只需要对彗星轨道作极其微妙、完全不可觉察的扰动就够了！

第二个转折则关乎牛顿学说的命运。原来《原理》出版之后，只有英国人衷心接受它，欧陆学界虽然震撼于其数学推理之奥妙，却对它的核心观念万有引力不以为然，因为它的作用超越空间，不受阻挡，无远弗届，这在当时看来，是没有根据，匪夷所思的。相比之下，笛卡尔的“漩涡说”更为具体，也更容易明白和入信。所以，在此后半个世纪间，牛顿物理学的根本原理饱受质疑、冷待。

至终形势逆转，却是靠两个崭新的实测证据。首先，是1738~1749年间地球形状被测定为略带扁平的南瓜状，这和“漩涡说”所意味的“柠檬状”地球相反，而和《原理》从计算所得，地球在赤道方向要比在两极方向的半径长17英里，则正好吻合。这成为了欧陆对牛顿力学态度的转折点。更富戏剧性的，则是哈雷彗星的回归。哈雷（Edmond Halley）是才华横溢的年轻天文学家，牛顿的崇拜者。牛顿之所以能下决心撰写毕生巨著，正是由于他的刺激、劝说、鼓励；此书的编辑、校对，乃至印刷费用，也都由哈雷个人负责。在1705年，哈雷应用《原理》所发明的方法，详细研究了历史上出现过的许多彗星，发现在1531、1607和1682年出现的3颗彗星其轨道形状和位置都极其相近，因此判断，这三者其实就是同一颗彗星，公转周期为75~76年。他并且预测，它将在1758~1759年间重新出现。到18世纪中叶，欧陆的数理天文学家都已经成为牛顿学说信徒，竞相应用他的物理学原理来对天体运动作精密计算。其中抢尽风头的是克拉欧，因为他在1758年11月向法国科学院宣布，根据他的测算，哈雷彗星将于翌年4月中重现，误差不会超过30天。而果不其然，经过漫长的77年之后，1759年哈雷彗星终于又依时出现了，比预测恰恰只早一个月！这样，在18世纪60年代，也就是《原理》发表之后70多年，牛顿学说终于否极泰来，成为科学正统。而同时，在很大程度上由此学说所激发的启蒙运动，也进入高潮。自此之后，在人类脑海中，彗星从绚烂归于平淡，归位为可以测度、计算、理解的自然现象，它的神秘、传奇色彩也就一去不返了。