从托勒密天文学看希腊化科学的基本特征

《从托勒密天文学看希腊化科学的基本特征》由会员分享，可在线阅读，更多相关《从托勒密天文学看希腊化科学的基本特征（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、科学通史读书报告（一）姓名：向立民 学号：006100121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大行星在未来任意时刻的运动

2、，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。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

3、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

4、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科学通史读书报告（一）姓名：向立民 学号：006100122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

5、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

6、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

7、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科学通史读书报告（一）姓名：向立民 学号：006100123础显然，不关心物理上的可行性。 ”11这表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，托勒密在至大论中安排行星的位置时，依然选择了“追随先前的天文家，将其余各行星安置在太阳的上面，这样也有相等的行星（按指金星、水星和月亮）在它下面” 13，而原因只是因为“太阳被视为一个威仪显赫的王者，每边由三颗星随

8、侍。 ”14这表明，他依然有着对古希腊腊宗教学说的尊重，遵从了宗教中关于神的说法。但同时，我们不可否认托勒密也做出了许多创新的工作，而这些工作也正体现了希腊化时期科学的新特点。他没有被禁锢于匀速圆周运动中，上文所提到的对点理论，正是对希腊古典时期天文学的巨大的冲击。匀速圆周运动这种基于宗教与美学的考虑的完美的运动不复存在， “对于那些被传授了关于亚里士多德匀速圆周运动同心球层的自然哲学的大学生来说，接受偏心圆和本轮已经够困难的了；接受对点则是极不可能的。 ”15“希腊天文学家所采取的方法和所获得的理解是有彻底现代精神的古典时代和亚历山大里亚时代的天文学家不仅提出理论，并且也充分认识到这些理论并

9、非真正的设计方案而只不过是能符合观测数据的一种描述。 ”16托勒密提出“对点 ”概念，目的正是为解释数据。托勒密本人也说过， “总之，一般说来第一性原理的终因若不是无关紧要便是很难说明其本质的。 ”17另外一方面，托勒密的模型中不仅包含了纯理论的数学，同时也有物理方面的说明， “他谈到天空的性质，认为它们与地面上的实体不同，它们不阻碍运动。在另一篇论文行星假说中，他尽力想使他的数学模型实体化。 ”18托勒密真正将天文学引领上了实用化的道路，这是希腊化科学与希腊古典科学最大的不同点。他在后期的著作占星四书 ，一本以至大论为载体的书，则更是实用化趋势的体现。实际上，这也与罗马时期政府通过占星来统治

10、治理国家的需求有关。如果得不到罗马王权政府的支持，恐怕亚历山大城这座在希腊化时期成为科学学术中心的城市便会消失，更不会有缪塞昂珍贵的天文学著作以及数据，而且托勒密在亚历山大城有着 15 年的观测研究时间，可想而知，政府的支持对托勒密天文学有多么大的帮助。在这里谈论我个人的理解，即政府的支持与托勒密天文学成为“第一个定量的” 19天文学研究是相辅相成的，而且是时代进步的必然趋势。在希腊古典时期，苏格拉底、柏拉图等科学家，都是通过理论的推断与演绎而取得结论，天文学家欧多克斯也只是经过一些观测的数据提出同心球模型。可看出，在那个年代，大量的数据是不必要的，因此，个人主义可以盛行，他们凭个人力量得出了

11、定性真理。但到了托勒密的时代，人们已经不满足于定性的理论，而迫切需要有能定量解释宇宙体系的模型，这也必然需要更多的观测数据与更多的前人资料，而这些工作，绝非单凭个人就能完成的。个人主义理应让位，政府也必须介入与支持。托勒密也就在这个过渡化时期担当重任，提出更加复杂的模型，偏离了理想与完美，换来的是与观测数据的符合，用他自己重述的一条原则就是“在解释现象的时候，采用一种能够把各种事实统一起来的最简单的假说，乃是一条正路” 。 20事实是，他将天文学推向了顶峰， “托勒密的程序征服了未来 14 个世纪的天文学家” 21， “他从研究观测现象出发，建立天体运动的几何图像（理论模型） ，使之能够解释观

12、测到的复杂现象，预知天体未来的视位置，并用新的观测资料来加以检验，这些至今仍不失为一种好的科学方法。 ” 22而这种科学方法，也是在那个光靠理论推断与演绎的希腊古典时期所不具有的。结合希腊古典科学精神与希腊化时期科学特点的托勒密天文学，极大推动了天文学的发展，影响了以后整个中世纪，而至大论一书，则成为了与欧几里德几何原本媲美的希腊化科学时期又一大作。科学通史读书报告（一）姓名：向立民 学号：006100124参考书目：1 科学的历程（上） 吴国盛 著 湖南科学技术出版社 1995 年 12 月第一版2 剑桥插图天文学史 英米歇尔霍斯金 主编 江晓原 关曾建 钮卫星 译 山东画报出版社 2003

13、 年3 古今数学思想（第一册） 美 莫里斯克莱因 张理京 张锦炎 江泽涵 译 上海科学技术出版 2002 年4 科学名著赏析 天文卷 宣焕灿 萧耐园 刘炎 编著 山西科学技术出版社 2006 年 6 月版5 现代天文学十五讲 吴鑫基 温学诗 著 北京大学出版社 2005 年 1 月版6 西方科学的起源 美 戴维林德伯格 著 王珺 刘晓峰 周文峰 王细荣译中国对外翻译出版公司 2001 年 7 月版7 科学史（上）英 WC丹皮尔 著 商务印书馆编辑部 1987 年 2 月引用目录：1 剑桥插图天文学史 英米歇尔霍斯金 主编 江晓原 关曾建 钮卫星 译 山东画报出版社 2003 年 37 页 2

14、剑桥插图天文学史 英米歇尔 霍斯金 主编 江晓原 关曾建 钮卫星 译 山东画报出版社 2003 年 37 页3 科学的历程（上） 吴国盛 著 湖南科学技术出版社 1995 年 12 月第一版 160 页4 古今数学思想（第一册） 美莫里斯克莱因 张理京 张锦炎 江泽涵 译 上海科学技术出版 2002 年 180 页5 科学名著赏析 天文卷 宣焕灿 萧耐园 刘炎 编著 山西科学技术出版社 2006 年 6 月版7 页6 现代天文学十五讲 吴鑫基 温学诗 著 北京大学出版社 2005 年 1 月版 7 页7 现代天文学十五讲 吴鑫基 温学诗 著 北京大学出版社 2005 年 1 月版 8 页8 古

15、今数学思想（第一册） 美莫里斯克莱因 张理京 张锦炎 江泽涵 译 上海科学技术出版 2002 年 180 页9 剑桥插图天文学史 英米歇尔 霍斯金 主编 江晓原 关曾建 钮卫星 译 山东画报出版社 2003 年 33 页10 西方科学的起源 美 戴维林德伯格 著 王珺 刘晓峰 周文峰 王细荣译中国对外翻译出版公司 2001 年 7 月版 104 页11 西方科学的起源 美 戴维林德伯格 著 王珺 刘晓峰 周文峰 王细荣译中国对外翻译出版公司 2001 年 7 月版 105 页12 科学名著赏析 天文卷 宣焕灿 萧耐园 刘炎 编著 山西科学技术出版社 2006 年 6 版 10 页13 剑桥插图天文学史 英 米歇尔霍斯金 主编 江晓原 关曾建 钮卫星 译 山东画报出版社 2003 年 40-41 页14 剑桥插图天文学史 英 米歇尔霍斯金 主编 江晓原 关曾建 钮卫星 译 山东画报出版社 2003 年 41 页15 剑桥插图天文学史 英 米歇尔霍斯金 主编 江晓原 关曾建 钮卫星 译 山东画报出版社 2003 年 39 页16 古今数学思想（第一册） 美莫里斯克莱因 张理京 张锦炎 江泽涵 译 上海科学技术出版 2002 年 181-182 页17 古今数学思想（第一册） 美莫里斯克莱因 张理京 张锦炎 江泽涵