从托勒密天文学看希腊化科学基本特征

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1、科学通史读书报告（一）姓名：向立民学号：00610012从托勒密天文学看希腊化科学的基本特征提及古希腊的天文学，不得不令我们首先想到集希腊天文学之大成者——托勒密。托勒密的生平我们所知甚少，“他在《至大论》中所报告的天文观测，年代从公元127年到141年，因此他的出生不可能比公元2世纪的开始晚得太多；他在至大论之后又写过几种重要著作，因此他的去世大约在公元165-170年之间。”[1]尽管如此，天文学界仍然见证了他所做出的贡献。托勒密的天文学著作，也即他本人的最著名著作——《至大论》，“这确实是一部权威的著作，它提供了几何模型和相关的表，可以据此计算太阳﹑月亮和五

2、大行星在未来任意时刻的运动，书中还包括一份恒星表，其中有分布在48个星座中的一千多颗恒星，还标出了每颗恒星的黄经、黄纬和视亮度（星等）。”[2]托勒密的研究成果，并非其个人所为，“像欧几里德总结希腊古典时代的数学而写出著名的《几何原本》一样，系统的总结了希腊天文学的优秀成果，写出了流传千古的《天文学大成》。”[3]《天文学大成》也即《至大论》主要是根据希帕克斯的研究成果并加以发挥写成的，其中引用了许多希帕克斯的天文学数据，当然还有欧多克斯、赫拉克利德、阿里斯塔克、阿波罗尼等几位主要的天文学家的成就。欧多克斯：希腊古典时期，提出宇宙的纯数学的理论模型，即同心球模型。

3、赫拉克里德：希腊古典时期，提出地球每24小时绕其轴旋转一圈。阿里斯塔克：希腊古典时期，测量日月到地距离，提出了一个日心系统。阿波罗尼：希腊化时期，提出“本轮-均轮”模型，并引入了偏心圆。图表1本轮-均轮模型图表2本轮-均轮模型行星运行在本轮内侧随后的希帕克斯和托勒密的工作则是“希腊天文学的顶点”。[4]希帕克斯运用自己的观测数据并结合了巴比伦人的观测数据，提出了周转圆运动理论的细节，成功的描述了太阳和月亮的运动，并独立的发现了岁差现象。托勒密则“选取了阿波罗尼的本轮-均轮说，依巴谷的偏心圆理论，再加上他自己独创的均衡点（对点）的观念，终于在《天文学大成》中提出了一

4、个完整的托勒密地心说。”[5]其要点是：“地球位于宇宙中央静止不动，行星、月亮、太阳和恒星每天绕地球自东向西转一圈。离地球最近的第一圈轨道上是月亮，然后依次为水星、金星、太阳、火星、木星和土星，再外的一层是恒星天。太阳，月亮和恒星天直接绕地球运动。”[6]他“也曾认真的考虑过地球自转的问题，但不幸的是他随即又否定了。”[7]5科学通史读书报告（一）姓名：向立民学号：00610012图表3本轮-均轮模型解释行星逆行以上是托勒密天文学的主要内容与历史来源，如果结合当时的历史背景，不难发现，托勒密天文学既继承了希腊古典时期精神，又是希腊化时期特征科学的代表。托勒密天文学

5、发展可追朔到古希腊时期，其鼎盛时期，起于罗马的征战时期，经历了大约3个世纪的数据资料以及理论推断演绎的积累，止于罗马帝国的鼎盛时期。由于罗马人仍然很重视纯粹科学理论，使得托勒密天文学仍带有希腊古典时期学科自由的特征。圆在希腊古典时期被认为是神圣的图形，毕达哥拉斯学派就对圆有着强烈的崇拜，因此在古希腊天文学中，最初认为天体是被镶嵌在一个天球上运动，天球做匀速圆周运动，后来柏拉图学派提出了“拯救现象”的概念，欧多克斯将其发展成为同心球模型。而希帕克斯“沿袭了从圆和周转圆的这一套方案，并将其应用于当时所知的五大行星以及日月和恒星的运动”[8]，因为“认为匀速圆周运动是破

6、解和谐宇宙秘密之钥的信念在希腊人的心中依然很强烈。前进的方向是保持对圆周运动的信念，但是要引入更有适应性的方式和那些来自巴比伦或从巴比伦观测中计算而得的参数。”[9]而托勒密本人，也没有完全放弃这一点，当无法对行星的逆行做出解释，他便采取了阿波罗尼的本轮-均轮模型；当无法解释从地球上看到的太阳周年运动的不均匀性，他又引入了依巴谷的偏心圆理论；当无法定量的解释行星在天球上的复杂视运动，他做出了一个决定，摒弃了匀速的圆周运动（这一点会在下文讨论），用对点的概念建立起了变速的圆周运动。可见他始终没有脱离圆周运动这一前提，就这样，三种模型“通过相互结合，获得了它们最大的解

7、释能力”[10]正如他自己在《至大论》前言中称：“关于天体运动的神因说或对事物的物质本性的沉思只能导致‘臆测’，而且，如果目的是获得确定性，数学就是图表4托勒密的对点理论唯一的途径。”他在其著作的好几处地方说过：“天文模型的选取应以数学上的简单性为基础——显然，不关心物理上的可行性。”[11]这表5科学通史读书报告（一）姓名：向立民学号：00610012明托勒密天文学仍然是演绎的，推理的，理论的，而非实际的。本质上讲，“托勒密的地心体系是托勒密依据古希腊‘拯救现象’的观念，所建立起来的第一个定量的、可以用观测资料加以检验的几何模型。”[12]另外，我们还注意到，托

8、勒密在《至