第七節 古代天文學

在六大基礎學科中，天文學也許是第一個發展起來的，至少是最先發展起來的學科之一。

天文學的誕生 古埃及人創造了最早的科學，它們也是西方科學發展的源頭，這其中也包括天文學。

古代埃及有幾份紙草書幾乎是專門的天文學文獻。還有，遠在距今四千年前的埃及人的棺材蓋上就印著一種“對角線日歷”。但最令人驚奇的莫過于神秘的金字塔與天文學之間的關系了。近代的學者們考察發現，它們的位置、建筑方法等竟然都有著天文學的根據。例如金字塔底座往往呈南北方向，且十分精確。我們知道，當時埃及人是沒有羅盤的，要達到這種準確度，運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，在塔的北面有一個入口，從那里有一條通道可以走進金字塔的地下墓室，這個通道與地平線剛好成30°傾角，且正好對著北極星的位置。類似的地方還有許多，這使許多現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，公元前兩千年左右的巴比倫人已經把一年定為12個月、360天。甚至還知道加入閏月，以使一年近于365天之數，又將一天分小時、分與秒。他們還將肉眼可見的天空五大行星與太陽、月亮合起來命名七天之時間，這就是星期的起源。他們又把星星按區域分開，每一區用羊、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的方法之源流了。

我們知道，古代埃及人和巴比倫人雖然造就了偉大的文明，但早已經淹沒在歷史的長河中，作為一個種族早就不復存在。然而他們的成就卻沒有隨他們的身體一同消失，而是為另一個偉大的民族繼承下來，發揚光大，綻放出萬丈光芒，這個民族就是希臘人。

古希臘天文學 古希臘第一位哲學家是泰勒士，他不但是哲學家，還是天文學家，甚至稱得上是古希臘第一位天文學家。他從埃及人和美索不達米亞人那里學到了許多科學知識，尤其精通天文學，傳說他曾利用自己的天文學知識制止過一場戰爭。

那時小亞細亞的美地亞人和呂底亞人之間爆發了殘酷的戰爭，泰勒士看到老百姓受盡戰爭之苦，決心用他的天文學知識來讓雙方停戰。一天，他跑過去告訴戰爭雙方，神反對他們的戰爭，將會在某天用暫時奪走太陽的方法來懲罰他們。果真，到了那天，大白天時太陽突然慢慢從天空消失了，大地頓時像黑夜一樣。嚇壞了的呂底亞人和美地亞人立即化干戈為玉帛，好讓神不要永遠奪走他們的太陽。泰勒士之所以能這樣“通神”，就是利用了自己的天文學知識，預知在那一天將會發生日食。

泰勒士以后，畢達哥拉斯、赫拉克利特、柏拉圖、亞里士多德等在天文學上都卓有成效。特別是畢達哥拉斯，他在天文學與數學上都有很大貢獻。例如他發現大地是球形的，理由之一是如果在大海上眺望遠方駛來的船，一定會先看到它的桅桿。這個方法直到現在都是證明地球是一個球的最方便的辦法。

亞里士多德的思想更是曾經深深影響了西方人對宇宙的觀念，例如他把整個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，創造世界的神處于最高一層的天體。地球是宇宙的中心，太陽、月亮等其他所有天體都在繞地球旋轉。亞里士多德還認為，宇宙萬物都是由五種元素構成的，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成的，月亮以上的其他天體則是由第五元素構成的。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，所以它總是向上運動。土是最重的，所以它總是往下掉。氣比較輕。水比較重。

這些理論現在看來相當荒謬，卻統治了西方人的思想近千年之久。

原始日心說 對于古希臘的天文學，我們聽說最多的就是日心說與地心說了，這二者可以看作是古希臘天文學思想之神髓。在天文學誕生之后，人類面對的第一個大的天文學問題就是哪里是宇宙的中心，地球還是太陽？關于這兩個觀念的爭論很早以前就開始了，并成了古希臘天文學思想的主要脈絡。

日心說最早的提出者是阿里斯塔庫斯。阿里斯塔庫斯是希臘人，生于愛琴海上的薩摩斯島，關于他的情況現在所知極少。只知道他大約活動于公元前3世紀，曾因為自己的日心說被控罪。他認為太陽是宇宙的中心，它是寂然不動的，地球在繞太陽運轉，同時地球還在繞自己的軸旋轉。地球每年繞太陽轉一圈，同時每天又繞自己的軸轉一圈，這就是年與天產生的原因。

阿里斯塔庫斯的日心說顯然比地心說要正確得多，但當時并沒有得到應有的承認，相反，得到承認的是與他的理論截然不同的地心說。其原因十分簡單：日心說與我們站在地球上的人所看到的景象不符。

托勒密與地心說 與日心說相對，地心說就是認為地球是宇宙中心的學說。地心說的提出者與倡導者主要有三個人，即歐多克索斯、喜帕恰斯與托勒密，其中最主要的是后者。這個天文學家托勒密被稱為“亞歷山大港的托勒密”，是古代西方最偉大的天文學家。

關于他的生平我們所知極少，可以肯定的僅僅是他是埃及血統的希臘人，他的科學活動主要在埃及的亞歷山大城進行。

托勒密是一個多產的科學家，其著作僅僅流傳到現在的就有14卷。其中最有名的是《天文學大成》《地理》《光學》，尤其是前二者，在千年歲月里都是西方人的“科學圣經”。

他的《天文學大成》既是古代西方最偉大的天文學著作，也是最偉大的科學著作之一。《天文學大成》有兩個主要特色：一是用數學來解釋天文學現象，并力圖為諸天文學現象建立一個數學模型，使之可以通過這模型得到明晰的了解與闡釋；二是論述清楚、邏輯嚴密，在文字上也是不可多得的珍品。

《天文學大成》全書共分13卷，其中第一卷主要論述了他對于天地的總的觀念以及他所運用的數學方法，其基本觀念是地球乃宇宙之中心，也就是他的地心說。

我們先看一下這張圖，它形象地說明了托勒密的地心說：

托勒密的地心說主要觀點如下：

一、地球位于宇宙之中心，且靜止不動。

二、每顆行星都在本輪上勻速運動，本輪的圓心在均輪上運動。月亮則在一個特別小的本輪上運動，看上去只是一個點。太陽直接在均輪上運動。地球不在各個均輪之中心，而是偏離了中心的某點。

三、所有恒星都居于“恒星天”。這個恒星天像屋頂、蛋殼或者皮球，是一個固態的殼體，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“恒星天”乃是天體運動的總動力，它每天要繞行地球一圈。不但如此，它還會帶動所有的其他天體，就是太陽、月亮、行星等，每天也繞地球一圈，這就是我們看到的太陽、月亮和星星每天的東升西落。

這就是托勒密地心說的幾個要點，這現在看起來很荒唐，然而如果我們仔細考量，就會發現它有其優越之處：它幾乎能夠解釋所有我們用肉眼所看到的天文現象，這就是它能夠那么長時間統治西方天文學界的原因所在。