第三章　古代天文學(xué)

在古代天文學(xué)中，太陽(yáng)和地球哪個(gè)是宇宙的中心，是一個(gè)大問題，也是這一章的主體內(nèi)容。

就歷史而言，在六大基礎(chǔ)學(xué)科中，天文學(xué)也許是第一個(gè)發(fā)展起來的，至少是最先發(fā)展起來的學(xué)科之一。

—天文學(xué)的萌芽—

這是可以理解的。古人們，打他們從愚昧中走向文明起，就對(duì)天上的太陽(yáng)、月亮、星星充滿了好奇，其程度甚至要超過他們對(duì)于身邊的動(dòng)物、植物或者自身的好奇。于是，即使在最古老的文明、在最原始的歌謠里，我們都能感覺到原始人對(duì)天體、對(duì)太陽(yáng)與月亮的崇拜。我們可以將這些視為天文學(xué)的萌芽。

這樣的崇拜在古老的埃及與兩河流域文明里都可以見到。例如，古代埃及的幾份紙草書幾乎就是專門的天文學(xué)文獻(xiàn)，最令人驚奇的莫過于神秘的金字塔與天文學(xué)之間的關(guān)系了。近代的學(xué)者們考察發(fā)現(xiàn)，它們的位置、建筑方法等竟然都有著天文學(xué)的根據(jù)。例如金字塔底座往往呈南北方向，且十分精確。我們知道，當(dāng)時(shí)埃及人是沒有羅盤的，要達(dá)到這種準(zhǔn)確度運(yùn)用天文方法幾乎是唯一的途徑。特別是位于北緯30°線附近的一座金字塔，在塔的北面有一個(gè)入口，從那里有一條通道可以走進(jìn)金字塔的地下墓室，這個(gè)通道與地平線剛好成30°傾角，且正好對(duì)著北極星的位置，等。類似的地方還有許多，這使許多現(xiàn)代人相信金字塔并非人類所造，而是外星人的杰作呢！

古代巴比倫人在天文上的成就與埃及人不相上下。到公元前2千年左右，他們已經(jīng)把一年定為12個(gè)月、360天，又將一天分小時(shí)、分與秒，甚至還發(fā)明了日晷，就是用一根直立的桿來測(cè)量時(shí)間。他們還將肉眼可見的天空五大活動(dòng)天體，即五大行星，與太陽(yáng)、月亮合起來命名七天之時(shí)間，這就是星期計(jì)時(shí)法的起源。他們又把星星按區(qū)域分開，每一區(qū)用羊、螃蟹等獸、蟲和神的名字來命名，這就是西方以星座來劃分天區(qū)的方法之源頭了。

古代埃及人和巴比倫人雖然早已經(jīng)淹沒在歷史的長(zhǎng)河中，然而他們的成就卻沒有隨他們的身體一同消失，而是為另一個(gè)偉大的民族繼承下來，發(fā)揚(yáng)光大，綻放出萬丈光芒，這個(gè)民族就是希臘人。

—在古希臘天文學(xué)與哲學(xué)是雙胞胎—

在古希臘，幾乎所有哲學(xué)家同時(shí)又是科學(xué)家，特別是天文學(xué)家。

例如古希臘第一位哲學(xué)家泰勒士，他就精通天文學(xué)，據(jù)說曾利用自己的天文學(xué)知識(shí)制止過一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。

那時(shí)小亞細(xì)亞的美地亞人和呂底亞人之間爆發(fā)了殘酷的戰(zhàn)爭(zhēng)，一直持續(xù)了五年，還沒有平息的跡象。泰勒士看到老百姓受盡戰(zhàn)爭(zhēng)之苦，決心用他的天文學(xué)知識(shí)來讓雙方罷手。

一天，他跑過去告訴雙方，神反對(duì)他們的戰(zhàn)爭(zhēng)，將會(huì)在某天用暫時(shí)奪走太陽(yáng)的方法來懲罰他們。果真，到了那天，大白天時(shí)太陽(yáng)突然慢慢從天空消失了，大地頓時(shí)像黑夜一樣。嚇壞了的呂底亞人和美地亞人立即化干戈為玉帛，好讓神不要永遠(yuǎn)奪走他們的太陽(yáng)。泰勒士之所以能這樣“通神”，就是利用了自己的天文學(xué)知識(shí)，預(yù)知在那一天將會(huì)發(fā)生日食。

泰勒士以后，畢達(dá)哥拉斯、赫拉克利特、柏拉圖、亞里士多德等，也都通曉天文。

例如畢達(dá)哥拉斯，他在天文學(xué)與數(shù)學(xué)上都有很大貢獻(xiàn)。例如他發(fā)現(xiàn)大地是球形的，理由之一是如果在大海上眺望遠(yuǎn)方駛來的船兒，一定會(huì)先看到它的桅桿。這個(gè)方法直到現(xiàn)在都是證明地球是一個(gè)球的最方便的辦法。

還有亞里士多德，他的思想曾經(jīng)深深地影響了西方人對(duì)宇宙的觀念。

亞里士多德首先把整個(gè)宇宙天體分成好多層，各層天體都是完美的球形，越往上天體就越神圣，創(chuàng)造世界的神處于最高一層的天體。

地球是宇宙的中心，太陽(yáng)、月亮等其他所有天體都在繞地球轉(zhuǎn)圈。

以月亮為界，月亮以上的所有東西都是無死亦無生的，按佛家的話，都脫離了生死的寂滅輪回，“涅槃”了。

月亮下面的東西則有生有死，地球上的萬物，包括我們?nèi)?，是月亮下面的，自然都屬于有生有死之列?/p>

亞里士多德還認(rèn)為，宇宙萬物都是由五種元素構(gòu)成的，這五種元素分別是：水、火、土、氣和第五元素。

以月亮為中心，月亮以下的所有東西都是由水、火、土、氣四種元素構(gòu)成的，月亮以上的其他天體則是由第五元素構(gòu)成的。

水、火、土、氣四種元素不是永恒的，它們彼此相克相生，有重有輕。如火是最輕的，所以它總是向上運(yùn)動(dòng)。土是最重的，所以它總是往下掉。氣比較輕，水比較重。

這些理論現(xiàn)在看來有些可笑。但卻統(tǒng)治了整個(gè)西方人的思想近千年之久，并且這種統(tǒng)治遠(yuǎn)非僅僅是思想控制，而是殘酷的肉體暴政。羅馬教會(huì)運(yùn)用宗教裁判所，對(duì)膽敢懷疑偉大的亞里士多德的人進(jìn)行殘酷斗爭(zhēng)、無情打擊，偉大的物理學(xué)家伽利略就因?yàn)榉磳?duì)亞里士多德被害得夠慘！

當(dāng)然我們不能說是亞里士多德這么壞，可以相信，倘若亞里士多德自己是羅馬教皇，他決不會(huì)將反對(duì)他的人燒死。我們也不能怪亞里士多德沒有提出正確的宇宙論，應(yīng)該說，在他那個(gè)時(shí)代提出這類學(xué)說是完全正常的，雖然也有人提出過日心說，但那與地心說一樣，只是瞎猜。可以打個(gè)比方說，那些天文學(xué)家們是愛用拋硬幣來賭博的人，他們用字一面代表地心說，以國(guó)徽一面代表日心說，亞里士多德猜了字一面，便選擇了地心說，而畢達(dá)哥拉斯猜了國(guó)徽一面，便選擇了日心說。

—原始的日心說—

對(duì)于古希臘天文學(xué)，我們聽說最多的就是日心說與地心說了，這兩者可以看作是古希臘天文學(xué)思想之神髓。

在天文學(xué)誕生之后，人類面對(duì)的第一個(gè)大的天文學(xué)問題就是哪兒是宇宙的中心，地球呢還是太陽(yáng)？關(guān)于這兩個(gè)觀念的爭(zhēng)論很早以前就開始了，并成了古希臘天文學(xué)思想的主要脈絡(luò)。

我們先來看日心說。

顧名思義，日心說就是認(rèn)為太陽(yáng)是中心的學(xué)說。特別要指出的是，這里的中心乃是整個(gè)宇宙的中心，也就是說，日心說認(rèn)為太陽(yáng)，而非任何別的天體，乃是整個(gè)宇宙之中心，除此之外的任何天體，包括地球與所有其他星星都在繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。

日心說的提出者是阿里斯塔庫(kù)斯。

阿里斯塔庫(kù)斯生于愛琴海上的薩摩斯島，與畢達(dá)哥拉斯是同鄉(xiāng)，大約活動(dòng)于公元前3世紀(jì)，曾因?yàn)樽约旱男叛霰豢刈铮鞘顾茏锏膶W(xué)說就是日心說了。他認(rèn)為，太陽(yáng)乃宇宙之中心，它是寂然不動(dòng)的，地球在繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)地球還在繞自己的軸旋轉(zhuǎn)。地球每年繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)一圈，同時(shí)每天又繞自己的軸轉(zhuǎn)一圈，這就是年與天產(chǎn)生的原因。

阿里斯塔庫(kù)斯還是第一個(gè)正兒八經(jīng)地測(cè)量太陽(yáng)、地球與月亮三者之間相對(duì)距離的人。測(cè)量的方法是用角距。例如，他設(shè)想月亮在上弦、下弦時(shí)，太陽(yáng)、月、亮地球之間應(yīng)當(dāng)形成一個(gè)直角三角形，這樣，只要再測(cè)量出另一個(gè)角，就能測(cè)量出三者之間的相對(duì)距離了，也就是距離之間的比值。他測(cè)量出地球與太陽(yáng)及月亮之間的角距是87°，這樣就算出了太陽(yáng)與地球之間的距離是月亮與地球間距離的約20倍。他還用相似的方法測(cè)量了三者的體積，得出的結(jié)果是太陽(yáng)的直徑是地球的7倍，體積是地球的350倍。

阿里斯塔庫(kù)斯的日心說雖然比地心說要正確得多，但當(dāng)時(shí)根本沒有得到應(yīng)有的承認(rèn)，相反，得到承認(rèn)的是與他的理論截然不同的地心說。其原因十分簡(jiǎn)單：日心說與我們站在地球上的人所看到的景象不符。

我相信，因?yàn)檫@個(gè)原因，如果您對(duì)一個(gè)沒上過學(xué)、不懂得科學(xué)的文盲說太陽(yáng)是中心，地球是繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)的，他一定會(huì)哈哈大笑，說你瞎扯，太陽(yáng)不是明明在天上繞著地球轉(zhuǎn)嗎！

—古代天文學(xué)的高峰—

與日心說相對(duì)，地心說就是認(rèn)為地球是中心的學(xué)說。它認(rèn)為地球是靜止的，太陽(yáng)、月亮、行星等都在繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，而且轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道是正圓且勻速的。

地心說在古代很長(zhǎng)一段時(shí)期里牢牢統(tǒng)治著西方人的思想，被認(rèn)為是理所當(dāng)然的，就像我們今天認(rèn)為太陽(yáng)是太陽(yáng)系的中心一樣理所當(dāng)然。

地心說的提出者主要有三人：歐多克索斯、喜帕恰斯、托勒密，我們這里只講其集大成者托勒密。

歐多克索斯是天文學(xué)家與雅典立法官，大約活動(dòng)于公元前4世紀(jì)上半葉。喜帕恰斯大概生于公元前194年左右，死于公元前127年左右，他提出了本輪與均輪，成為以后地心說的基石。

在西方歷史上有名的托勒密足有十多個(gè)，大都是統(tǒng)治埃及的托勒密王朝諸帝，這個(gè)天文學(xué)家被稱為“亞歷山大港的托勒密”。

這位亞歷山大港的托勒密是古代西方最偉大的天文學(xué)家，他在科學(xué)界的地位猶如亞里士多德在哲學(xué)界的地位，在漫長(zhǎng)的從古代到中世紀(jì)的千年歲月里無人敢與之比肩。

我們對(duì)于托勒密的生平所知甚少，例如不能確定他是什么地方人，可以肯定的僅僅是他的科學(xué)活動(dòng)主要在埃及的亞歷山大城進(jìn)行，但就血統(tǒng)而言他是希臘人，就政治身份而言他是羅馬公民。

他的出生與逝世年同樣不詳，唯一可以斷定的是他活躍于公元2世紀(jì)上半葉，因?yàn)樵谒幕局鳌短煳膶W(xué)大成》里記載了他的天文觀測(cè)記錄，最早的一次是127年，最晚的一次是141年，并且是在亞歷山大完成的，這時(shí)正是羅馬帝國(guó)強(qiáng)盛無比之時(shí)，著名的賢帝哈德良在位。

托勒密是一個(gè)多產(chǎn)的作家，僅僅流傳到現(xiàn)在的著作就有14卷。其中最有名的是《天文學(xué)大成》、《地理》、《光學(xué)》，尤其是前兩者，在千年歲月里都是西方人的“科學(xué)圣經(jīng)”。

《天文學(xué)大成》有兩個(gè)主要特色：一是用數(shù)學(xué)來解釋天文學(xué)現(xiàn)象，并力圖為諸天文學(xué)現(xiàn)象建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，使之可以通過這模型得到明晰的了解與解釋。二是論述清楚、邏輯嚴(yán)密，在文字上也是不可多得的珍品。

《天文學(xué)大成》全書共分13卷，第一、二卷是緒論。第一卷主要論述了他對(duì)于天地的總的觀念以及他所運(yùn)用的數(shù)學(xué)方法。其基本觀念是地球乃宇宙之中心，也就是他的地心說；第二卷是一些基本定義和基礎(chǔ)理論；第三卷闡述了太陽(yáng)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)和一年的長(zhǎng)度；第四卷論述月亮的運(yùn)動(dòng)和每個(gè)月的長(zhǎng)度；第五卷有他對(duì)太陽(yáng)、地球和月亮面積的估計(jì)；第六卷論述了日食與月食的計(jì)算方法；第七、八兩卷是恒星目錄，記錄了1千多顆恒星的在天球上的經(jīng)緯度與亮度等；第九卷直至結(jié)束都是介紹有關(guān)行星運(yùn)動(dòng)的理論。

我們?cè)谶@里只簡(jiǎn)單述說一下他的地心說。

我們先看一下這張圖，它形象地說明了托勒密的地心說（見下頁(yè)）。

托勒密地心說的要點(diǎn)如下：

一、地球位于宇宙之中心，并且靜止不動(dòng)。

二、每顆行星都在本輪上勻速運(yùn)動(dòng)，本輪的圓心在均輪上運(yùn)動(dòng)，月亮則在一個(gè)特別小的本輪上運(yùn)動(dòng)，看上去只是一個(gè)點(diǎn)。太陽(yáng)直接在均輪上運(yùn)動(dòng)。地球不在各個(gè)均輪之中心，而是偏離了中心的某點(diǎn)。運(yùn)用這樣的理論，托勒密就能夠解釋行星的各種古怪行為，例如順行、逆行、靜止等了。

三、水星與金星的本輪中心位于地球與太陽(yáng)的連線上，本輪中心一年繞地球運(yùn)行一圈，其軌跡當(dāng)然就是均輪。火星、木星、土星在運(yùn)行時(shí)，與其本輪中心之間的連線總平行于地球與太陽(yáng)之間的連線，它們每年繞其本輪中心運(yùn)行一周。

四、所有恒星都居于“恒星天”。這個(gè)恒星天像屋頂、蛋殼或者皮球，是一個(gè)固態(tài)的殼體，恒星們都牢牢地粘在這層殼上，就像我們把一些紙星星貼在墻面上做裝飾一樣。這個(gè)“恒星天”乃是天體運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)力，它每天要繞行地球一圈。不但如此，它還會(huì)帶動(dòng)所有的其他天體，就是太陽(yáng)、月亮、行星等，每天也繞地球一圈，這就是我們看到的太陽(yáng)、月亮和星星每天的東升西落。

這就是托勒密地心說的幾個(gè)要點(diǎn)，這現(xiàn)在看起來雖然有點(diǎn)兒荒唐。然而如果你仔細(xì)考量，會(huì)發(fā)現(xiàn)它的優(yōu)越之處。它幾乎能夠解釋所有我們用肉眼所看到的天文現(xiàn)象，一些本來用地心說比較難以解釋的現(xiàn)象經(jīng)托勒密這樣一弄也能得到解釋了，如行星的逆行與順行等。還有，我們?cè)谟^測(cè)水星與金星時(shí)，總看到它與太陽(yáng)相距不遠(yuǎn)，這是一個(gè)比較復(fù)雜的天文現(xiàn)象，托勒密也輕而易舉地解釋了：這是因?yàn)樗鼈儽据喌闹行狞c(diǎn)永遠(yuǎn)與地球太陽(yáng)構(gòu)成直線，而這本輪又不大，因此兩星與太陽(yáng)的距離就總是很小了，這我們一看上面的圖就明白。

如此等等，看上去都十分合理，難怪托勒密的地心說能夠流傳那么長(zhǎng)的時(shí)間了。