托勒密

托勒密生活的时代是古希腊后期，当时罗马人占领了许多希腊城邦，希腊的科学文化迅速向外传播。托勒密就出生在深受希腊文化影响的埃及城市托勒密城中。 托勒密在继承亚里士多德等人学说的基础上，通过大量的天文观测和大地测量，创立了宇宙结构学说，写成了13卷本的巨著《天文大全》。书中，他把前人提出的地球是宇宙中心的观点，进一步发挥和系统总结。托勒密的行星体系学说，肯定了大地是一个悬空的没有支柱的球体，并且从恒星天体中区分出行星和日、月是离我们较近的一群天体，迈出了把太阳系从众星中识别出来的关键一步。托勒密经过系统的天文观测和计算，编制成包括1028颗恒星的位置表，测算出月球到地球的平均距离为29.5倍地球直径，这个数值在古代是相当了不起的。 这样有规律的行星体系是托勒密学说的核心和精华，对推动人类文明进步起到了巨大的作用。

喜帕恰斯，通常被认为是希腊最伟大的天文学家，继承了亚里士多德的观点，认为处于宇宙中心的是地球，而不是太阳。他对恒星作了许多重要的观察，据此编制了最早的精确星表。对于科学史而言更为重要的是，喜帕恰斯试图解释，为什么他对天空的观察不符合亚里士多德的见解，即天体以完善的圆形围绕地球运动。例如，如果行星与太阳一样，取同样简单的轨迹运行，但为什么它们看起来会不规则地在天空漫游呢？毕竟，“行星”这个词在希腊文中的意思就是“漫游者”。于是喜帕恰斯提出一个解决办法，太阳和月亮以中心偏离地球的圆形轨道运行，也就是说，它们不是围绕地球这一中心而运行。他认为，行星围绕地球的运行是一个大圆，同时行星还有另一种小圆运动，实际运行就是类似于环状的运动。这些小圆套上大圆的模式，他称之为本轮模型。这一思想，被两个世纪后的托勒密采纳，在之后许多世纪里一直是主流天文学思想。


喜帕恰斯以观察为基础，编制了一个最早的精确星表。这是19世纪的一张插图，展示他在亚历山大城天文台上观察恒星。如果喜帕恰斯是希腊最伟大的天文学家，那么，正是托勒密，使得喜帕恰斯的许多思想具体化，并且还综合了许多其他人的工作，建立起一个以他名字而命名的体系，该体系一直持续到1543年哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473—1543）把它推翻为止。托勒密大约出生于公元90年，出生地也许是埃及，他可能是希腊人，也可能是埃及人，总之不得而知。（但是他不是埃及托勒密皇室成员，这个家族正好在他出生之前居于统治地位。）他在自己的书中，今天被称为《天文学大成》（Alrnagest），给出对于宇宙的看法，其中托勒密总结了古希腊对天体运动的大部分想法。按照托勒密的说法，地球是位于宇宙中心的一个球体。已知的行星以及月亮和太阳，全都围绕地球而运行，从地球上来看，它们的排列秩序依次是月亮、金星、水星、太阳、火星、木星和土星，运行轨道则是偏心圆和本轮模型的复合体。不像亚里士多德，托勒密似乎意识到携带行星的球壳并不是真正的实物，而只是方便直观的数学表达。如果托勒密把天球当做真正的实体，他就不得不凭空再来解释他的小“环”如何与行星相互作用。然而，许多采纳托勒密体系的思想家却是继续把亚里士多德的天球看成是真正的实物，同时又采纳喜帕恰斯-托勒密的本轮模型。显然某种澄清和清晰的思考是完全必要的，尽管托勒密体系有明显的弱点，但这一概念在许多世纪里却成为标准的宇宙观。


为什么亚里士多德和托勒密的理论能够全面战胜阿里斯塔克斯等人的宇宙模型，并在如此长久的时期内占据如此多人的头脑？为了理解这一点，请大家回忆他那严谨的推理体系，亚里士多德解释了几乎全部的自然奥秘，足以使古希腊人满意。更值得注意的是，基于简单和显而易见的观察，他的体系提供了一种所谓好的“常识性”的解释。人人都看到石头落地、烟尘升起、太阳和恒星围绕地球旋转。他的目的论满足了人们寻求宇宙中目的和意义的需要，相对于尘世生活中的不完美，那完美的天空和天球又提供了某种和谐之美。


至少对于天文学家而言，当他们试图依据亚里士多德的教导对天体运动进行精确的观察和预言时，问题就接踵而至。托勒密提出的正是这样一个问题：怎样才能既保持亚里士多德体系的精神，又能对行星运动给出更精确的预言？《天文学大成》相当数学化，托勒密仔细计算了许多考虑到的现象。它纠正了许多问题，并且为天文学家和占星术家提供了更有用的方法。


事实上，在几乎14个世纪里，托勒密的工作成为天体研究的扛鼎之作。在他生前，经典希腊文化的辉煌时期早已不再。罗马时代开始于凯撒大帝（Augustus Caesar，公元前102—前44）的统治，并在相当长的时期里因向外扩张而欣欣向荣。但是罗马人更擅长于处理实际事务，诸如工程、财政和行政管理，而不是从事科学。随着公元5世纪罗马的衰败。从前在它版图之下的许多区域，西方文明和精神随之走向低潮。


来自东欧和西亚的民族开始横扫欧洲大陆。法兰克人从莱茵河谷推进到法兰西。盎格鲁人涌人英格兰。有一些部落，诸如伦巴人和勃艮第人，在欧洲各地从事游牧业，而匈奴人则定居在东欧，汪达尔人在非洲安营扎寨。相比于曾在这块土地上生活过的希腊人和罗马人，这些部落的文化更为原始。在英格兰，盎格鲁人建设新城用的几乎全是罗马城市舍弃的砖，因为盎格鲁人没有掌握制砖技术。大多数现存的基础设施，例如桥梁和道路，仍投入使用，尽管有些已被损坏。当年位于罗马政府心脏地区的论坛如今成了放牛的地方。在亚历山大城，宏伟的图书馆毁于一旦。世代积累的知识和记录遗失了。


但是，尽管亚历山大城的图书馆遭到破坏，但是亚里士多德的著作以及希腊一罗马时期的其他作品还是得到了保存并留传下来，这主要靠了阿拉伯学者。