从托勒密天文学看希腊化科学的基本特征

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1、摘取科学的皇冠从托勒密天文学看希腊化科学的基本特征生命科学学院00611003苏彰力关键字：托勒密希腊化时期天文学摘要：托勒密（ClaudiusPtolemaeus,约公元100-175）及其天文学体系在希腊科学和世界天文学史上都占有重要的地位。托勒密天文学集中体现了希腊科学纯粹、理性、自由的特征，同时也展现出希腊化时期科学的新形象，开创了理论与实验互相修正的科学思路。O.导言在我看来，天文学相当于科学的皇冠，可能没有一门学科能够像天文学如此纯粹而不计功利意义。几乎其它的自然学科都以地球上的物体为主要

2、研究对象，而天文学从一开始就指向了璀璨的星空。遥不可触的天空与繁星，引发了几千年来人类对大自然的孜孜探索。在天文学历史上，地心说曾经很长一段时间内占据了主导的位置。而地心说的完善者正是公元2世纪前后的希腊的托勒密。据言他是埃及人，死于168年，生活在亚历山大城并且在艺术宫里工作⑴。托勒密在天文、数学方而均有杰出的才能，他亲自进行大量的天文观测，彻底修订了希帕克思（Hipparchus,约公元前190-前125）的恒星表，还运用球面三角知识研究了太阳系各天体的运动⑵。托勒密的天文学理论著作《至大论》集中

3、呈现了托勒密的天文成就，也是希噬天艾学的巅隔北昨。“在整个希腊时期没有任何一部著作能像《至大论》那样对宇宙的看法有如此深远的影响并且除了《原本》之外,没有任何别的著作能获得如此无容置疑的威信”[1]o了解托勒密的天文学理论，不仅对我们理解天文学的发展进程,搞清天文学研究的规律有所帮助，同时也对我们了解他所在的时期一—希腊化时期的科学特征大有裨益。以下从托勒密天文学的历史发展、基本内容，托勒密天文学展现的希腊化科学的特点以及所带来的启发几个方面进行论述。一、托勒密天文学体系的历史发展首先应该澄清的是，一

4、般我们说的托勒密天文学体系中的许多概念并不是市托勒密首次提出的，而是建立在许多更早希腊科学家的理论之上的，托勒密对此进行了完善总结和修正，使之与实际观测符合得更好。因此我们应该先了解一下托勒密天文学的产生来源。早在公元前4000年，巴比伦人和埃及人已经开始天文观测，但都沉浸在神话式的宇宙观中。约在公元前500年，希腊人开始寻求对天文学的新认识，对科学认识进行了一场革命⑵。早期希腊人的宇宙观是球形宇宙，这是由泰勒斯（Thales,公元前585年前后）的学生阿那克四曼德（Anaximander,约公元前6

5、10-前545）提出来的。此后，毕达哥拉斯（Pythagoras,约公元前570-前497）延续了球形宇宙的观点，大胆地提出“地球”与“天球”的概念，为希腊天文学的两球宇宙论划立了模型。这一设想来源于所有恒星步调一致的这个观测事实。因此他们假想所有恒星都被嵌在一个透明球面上，地球中心即球心，这个球面带着恒星每天绕地球一圈；而太阳、月亮、五大行星沿着各自的轨道以略为不同的速度运转圉。但是毕达哥拉斯的透明球壳理论无法解释观察到的行星逆行现象（火星一般相对于恒星市西向东运动，偶尔也市东向西运动）。柏拉图（P

6、lat。，约公元前428-前348）为了在保持毕达哥拉斯理论的基础上解释这个问题，和学生们提岀了多层透明球壳理论，得到了亚里士多德（Aristotle,公元前384-前322,柏拉图的学生之一）和许多其他人的支持。多层球壳理论提出各个以地球为中心的透明球壳相嵌套，转轴固定在下一个相邻的内球壳的内部，且轴的指向不同⑷。但是多层透明球壳理论无法解释行星逆行期间亮度增强的现象，于是有希腊人提出了本轮-均轮的模型，即每个行星都沿着圆（本轮，epicycle）运动，同时这个圆又绕地球作圆（均轮deferent）

7、周运动。阿波罗尼（ApolloniusofPerta,约公元前260-前190）和希帕克斯（Hipparchus,约公元前190-前125）都运用了这个模型,并且还提出了偏心圆（eccentriccircle）的概念⑸⑹。公元100年前后，托勒密总结完善了这一理论，提岀了偏心等距点（EquantPoint）的新概念，使之与观测结果契合得更好。至此,托勒密天文体系形成了。二、关于托勒密天文学体系的基本内容天文学的研究范围如此宽广，因此一个天文学理论可以探讨天体运行规律或者天体的构造性质乃至天体的起源和演

8、化。事实上，托勒密的理论主要涉及的是天体的运行规律这个方面。托勒密体系中所描绘的最基木的图景是这样的：地球处在宇宙的中心静止，其外有11层天分别是月亮天，水星天，金星天，太阳天，火星天，木星天，土星天，恒星天，晶莹天，最高天（也称原动天），净火天⑹。这些天层是球形的，旋转的。地球也是球形的，并且相比于恒星的大小和距离而言，地球可以看成是一个点。地球本身不具有任何位置运动。在这基本模型之上，还要想再进一步了解托勒密的天文学理论,就不能不看《至大论》（《Al