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从托勒密天文学看希腊化科学的基本特征
哲学系 00523008 马伯乐
托勒密天文学的历史来源
任何理论的产生都要经过一个漫长的发展过程，今天我们看作是理所应当的事情，在古代也许就是一个不可证明的事物，而经过了很多卓越人物的努力才达到了今天的程度。天文学作为一门科学，它的发展也必然要经历过这一过程。
托勒密天文学的基本内容
下图，就是一个托勒密理论的简图。托勒密为了使这套几何模型符合现实观测结果，才引入了均衡点。根据这套方案，行星为中心L的一周转圆运动，而L沿以C为圆心的圆周运动，不过这里的C不是圆心而是稍微偏离一点。为确定L的速度，他引入一点E使得EC=CT并使∠LEA匀速增大,这样L就是以匀角速度运动而不是匀线速度运动。这就是托勒密理论，他成功地解决了行星你星级亮度变化问题，而且其计算值与实际观测结果相当的符合。
根据这一理论成功地解决了，托勒密在他的《至大论》中提到的问题。托勒密和其他希腊学者一样，都认为应该力求数学模型最简单。托勒密理论提供里一个相当完整的证据，说明自然拥有一定的不便的规律，也是对天体的表观运动的最后解答。在整个希腊时期对宇宙的看法都没有超过《至大论》的，托勒密理论的模型更是成为之后基督教人士认为不可改的真理。
希腊化科学的特征
希罗时期的科学呈现着希腊化的特点，天文学也一样带有了希腊古典时期自由的学术精神与东方实用知识传统。这不仅是因为那些学者们接受的是希腊化的教育，还与当时的有一定关联，托勒密王国的缪赛扬更是那些希腊学者的天堂。托勒密理论是一种希腊化的产物，这表现在以下的几个方面：首先，它继承了希腊时期的自由精神。托勒密理论是一套纯理性的几何学模型。他用简单的几何模型模仿了，实际的天体运动，而且精度极高。而它运用的工具也是希腊化的纯抽象的方法，如本轮和均轮等。这体现了希腊的理性思维和思辨传统。其次它结合了东方的实用主义精神。托勒密理论为历法的准确性提供了理论上的保证，使得一个大的帝国能够在历法上得以统一。与此同时，它克服了古希腊天文学的弊端，即不重视实际观测结果的。托勒密理论不但应用了埃及和巴比伦等地的观测资料，还应用了希腊滑雪者们自己观测的结果。以上这些都是托勒密理论的希腊化特征，而它的希腊化可能还体现在其他方面，本人能力有限，就不加以叙述和讨论。
我的一些想法
1. 对于地心说和日心说。我不认为地心说有什么不好，从根本上我认为他们都是一个模型。托勒密体系已经可以说是与现代天文结果基本一样的一个模型了，它的均衡点和偏心圆，是现代椭圆轨迹的另一种形式表达。而对于是地心还是日心，我认为并没有什么本质的差别，只是同一宇宙模型在宇宙那个立体坐标系上的原点取法不同。正如我们知道的，不同的坐标原点方程的具体形式不同，因此地心和日心都是正确的模型，没有必要抛弃另外一个尔选择其中的一个。我们取日心说只不过是模型简单一些罢了。
2. 对于读书。我发现在我读的时候有些书的描述不大一致。比如在本轮和均轮的那处，《历史上的科学技术》一书的阐述是阿波罗尼确定的，而在BBS上的阅读材料却并非如此。有比较才会知道那里有问题，这里我取了BBS上的观点，不知道到底哪个为真，还请老师指教。
参考书目
《世界史上的科学技术》， 詹姆斯·E·麦克莱伦第三 哈罗德·多恩，王鸣阳译，上海科技教育出版社，2003版
《古今数学思想》，莫里斯·克莱因，张理京等译，上海科学技术出版社，2002版
网上资料
BBS科学通史版有关阅读文献
北大科学史与科技哲学网站上文章《托勒密评传》（江晓源）与《至大论释读》（丁晓玉）
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从托勒密天文学看希腊化科学的基本特征
2009-04-13 23:00
看此文的是不是　都是选科学通史的同学呀？？当时这篇文章只得了90，慎重参考~
摘要：托勒密是古代西方天文学之集大成者，其《至大论》在相当长的时间内被视为天文学领域的圣经。托勒密天文学既继承了希腊古典科学的特征，也带有了明显的实用与纯粹科学相结合的希腊化色彩。
关键词：托勒密天文学，希腊化科学
天文学是科学进程中较早出现起来的学科之一，其发展对人类社会的进步起到了重要的作用。而在天文史上，托勒密的影响如此深远以至我们无法将其排除在外。
“对于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世纪的开始晚的太多；他在《至大论》之后又写过几本重要著作，因此他的去世大约在公元165-170年之间。”[1]
托勒密最富盛名的著作是《至大论》（Almagest），共13卷。“书中对希腊人的宇宙模型给出了完整的数学描述，并包括有太阳、月亮和行星的各种运动参数。《数学大全》一书是古希腊天文学的光辉顶点，就像欧几里德的《原本》一样，它取代了这一课题的所有早期的著作。”[2]
以下，本文将从托勒密天文学的历史来源和基本内容，其所体现的希腊化科学的特征等方面展开论述。
一、托勒密天文学的历史来源和基本内容
托勒密天文学是建立在许多前人工作的基础之上的，比如柏拉图、欧多克斯、阿波罗尼奥斯、希帕恰斯等人。
柏拉图认为，“天文学研究只在于自由发明天体运动的数学模型，不去考察实际的天体运动。”[3]
　他关于天体做匀速圆周运动的观点完全出自他的基本理念，充分体现了希腊科学纯粹、自由的特点。然而行星的“留和逆行”现象给柏拉图造成了极大的困扰，“引用他的一句著名的话：他责成天文学家们用圆‘拯救这些现象’。”[4]
　首先提出方案的是欧多克斯。“他提出的一个天体模型由27个嵌套（同心）的天球组成，每一个天球都围绕着位于中心的地球作不同的旋转。”[5]
　这种同心球层模型可以较好的模拟天体的运行。此后，亚里士多德又将欧多克斯的27个天球层发展到了55个以期更好的反映天体的行动规律。然而，这个模型依然难以解释许多问题，比如四季天数为什么不相同，金星为什么有亮度变化，金星、水星和太阳为什么总是靠的很近等等。 为了解决这些问题，使圆周运动更有适应性，阿波罗尼奥斯“研究出两种强有力的数学工具，天文学家可以借助它们来构造模型，模拟所看到的天体运动，这两种数学工具就是本轮和偏心圆。”[6]
　“事后看来，本轮和均轮的引入，使希腊天文学走上了康庄大道。本轮和均轮这两个圆的组合，可以对五大行星的运动提供一个令人鼓舞的一级近似。”[7]
　随后的希帕恰斯和托勒密的工作则是“希腊天文学的顶点”。[8]
　希帕恰斯将巴比伦传统和希腊传统相结合，“运用来自巴比伦的天文学记录和参数，来改进关于太阳和月亮的定量的几何模型。”[9]
　更为重要的是，他独立的发现了春分岁差点现象。 通过对在他之前的学者所做工作的总结分析再加之自己的思考，托勒密运用本轮和均轮、偏心圆和偏心匀速点等概念构造出了一个严密的“托勒密体系”。这一体系“不是一个定性的、描述性的体系，而是一个定量的、可以预报行星未来位置的体系。”[10]
　人们可以根据新获得的观测数据来对进行不断的修正和调整，使它更加符合实际。
　 托勒密天文学的要点是：“地球位于宇宙中央静止不动，行星、太阳、月亮和恒星每天绕地球自东向西转一周。离地球最近的第一圈轨道上是月亮，然后依次是水星、金星、太阳、火星、木星和土星。在外的一层是恒星天。太阳、月亮和恒星天直接绕地球运动。”[11]
　这一体系可以较为精确的描述天体的运动并进行星相预测，在相当长的一段时间内一直被视为天文学领域的圣经。即使是到了哥白尼时代，日心学说也没有完全排除托勒密地心学说的理论缺陷。“哥白尼的日心学说在实际应用中并不比托勒密的地心说更为精确，两者都有百分之一的误差。”[12]
以上便是托勒密天文学的历史来源和主要内容。当我们仔细对它进行探究的时候，便不难发现其与希腊古典科学思想一脉相承，而且其中体现出了明显的希腊化色彩。
　 二、托勒密天文学中体现出的希腊化特征
　托勒密天文学诞生于希腊化的巅峰时代，其学说中自然也显现出了希腊化科学追求实用的新特征。
1、托勒密天文学对希腊古典科学的继承
“希腊化科学是希腊自然哲学传统和源自东方王国得到国家支持的科学模式的历史性融合或杂交。”[13]
它将注重实用的东方科学和追求自由、不愿受约束的希腊科学两种全然不同的传统捏合在一起，形成了一种全新的科学模式。正因如此，希腊化科学中仍然有不少的希腊科学的特征。
托勒密并没有完全放弃用圆周运动来解决天体运行的思路，只是对其进行一定程度的改进来更好的符合实际观测。他在《至大论》一书的前言中就曾经说道“关于天体运动的神因说或者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，数学就是唯一的途径。”“他在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础——显然，不关心物理上的可行性。”[14]
这段话充分说明托勒密天文学本质上仍然是一种纯粹的理性科学，并不关心其在实际中的意义。
此外，单从托勒密提出偏心匀速点这一概念我们也可以看到希腊古典思想的遗留。托勒密没有拘束于柏拉图对于严格匀速圆周运动的要求，而是提出新的理论来追求真理，这一行为体现出了他身上所具有的自由、理性的古希腊学者的特质。 托勒密对于自由的、无拘无束的希腊古典科学仍然持一种推崇的态度。从根本上看，托勒密天文学是依据古希腊“拯救现象”的观念，通过对大量数据的分析而建立起来的一个可以进行定量描述的几何模型。他并没有过多的考虑这一模型在实际中如何实现，仅仅是为了得到一个最简单的数学模型而已。
2、托勒密天文学中的希腊化特征
　 上面已经说过，托勒密继承了希腊科学的特质，但我们也要看到，他的研究中已经有了许多不同于希腊科学的特征，这些特征是偏于实用、希腊化式的。 从历史上看，托勒密真正的将天文学引上了实用化的道路。“借助于《至大论》，数理天文学家（和星占学家）可以精确的计算出未来任何时刻的行星星历表，在表中给出行星位置的黄经和黄纬值。”[15]
　这一点在实际生活中无疑有着十分重要的作用，人们可以据此安排祭祀、进行占星等。而且当我们仔细审视托勒密天文学时便会发现他的分析中也有非数学的考虑。“托勒密为地球的中心性和固定性提供了物理证据——这对于他不仅是个数学的假定，更是一个重要的物理信仰。”[16]
　而一个纯粹的古希腊学者是不会对他的模型的物理意义进行思考的。至于托勒密后期所写的《占星四书》，更是一本实用味颇重的天文著作。
　 在托勒密的研究过程中，我们也可以看到明显的希腊化色彩。比如他十分重视观测数据在理论研究中的作用，他首先通过对已有的大量数据的分析抽象出一个几何模型，然后将从模型中演绎出来的数据与实际数据进行比对。观测是一种实用手段，如此看重观测在希腊时代是不可能发生的。从这一点来看，托勒密实际上已经受到了东方实用主义很大的影响。除此之外，希腊化科学中国家支持理论科学研究的特点也得到了体现。为了更好的治理国家，罗马不惜投入巨资来支持亚历山大图书馆的建设，积攒了数量庞大的各类珍贵的图书和文献，这些书籍对于促进科学发展起到了至关重要的作用。托勒密在亚历山大城的观测和研究也得益于对于科学发展的重视和支持。
　 综上所述，我们可以发现托勒密天文学反映出了希腊化时代个人主义让位与世界主义，希腊古典时期自由的学术精神和东方实用主义相结合的特征。
三、总结
从上面的论述中可以看到，托勒密天文学源于希腊数理天文学，在许多前人工作的基础上发展和建立起来。这一学说既继承了希腊古典科学的自由与理性，又在许多方面体现出希腊化的特征。其实有时一个错误的理论可能比正确的理论更为可贵。虽然现在看来托勒密天文学是一个荒谬的学说，但它在历史上的重要地位并不会因此而被掩盖。
参考文献：
[1]Michael Hoskin (江晓原,关增建,钮卫星译)(2003). 剑桥插图天文学史. 山东：山东画报出版社. pp:37
[2] Victor J. Katz (李文林译)(2004). 数学史通论. 北京 高等教育出版社. pp.56
[3]杨建邺等(1996). 世界科学五千年(第2版). 武汉 : 武汉出版社. pp:140
[4]麦克莱伦第三(王鸣阳译) (2003). 世界史上的科学技术. 上海 ：上海科教出版社. pp:77
[5]吴鑫基,温学诗(2005). 现代天文学十五讲. 北京：北京大学出版社. pp:6
[6] 麦克莱伦第三(王鸣阳译) (2003). 世界史上的科学技术. 上海 ：上海科教出版社. pp:96
[7] Michael Hoskin (江晓原,关增建,钮卫星译)(2003). 剑桥插图天文学史.山东：山东画报出版社. pp:34
[8]莫里斯?克莱因(张理京，张锦炎，江泽涵译)(2002). 古今数学思想(第一册).上海：上海科学技术出版社. pp:180
[9] Michael Hoskin (江晓原,关增建,钮卫星译)(2003). 剑桥插图天文学史.山东：山东画报出版社. pp:35
[10]陈光.(1992). 人物科学史. 成都：西南交通大学出版社.pp:26
[11]吴鑫基,温学诗(2005). 现代天文学十五讲. 北京：北京大学出版社. pp:7
[12]陈光.(1992). 人物科学史. 成都：西南交通大学出版社.pp:28
[13] 麦克莱伦第三(王鸣阳译) (2003). 世界史上的科学技术. 上海 ：上海科教出版社. pp:90
[14]戴维·林德伯格(王铭，刘晓峰等译) (2001) . 西方科学的起源. 中国对外翻译出版公司.pp:104
[15] Michael Hoskin (江晓原,关增建,钮卫星译)(2003). 剑桥插图天文学史.山东：山东画报出版社. pp:39
[16]戴维·林德伯格(王铭，刘晓峰等译) (2001) . 西方科学的起源. 中国对外翻译出版公司.pp:104
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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》。
”《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。 托勒密“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。”
其要点是：“地球位于宇宙中央静止不动，行星、月亮、太阳和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。”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。”
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。
他依然有着对古希腊腊学说的尊重，遵从了中关于神的说法。 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。”“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……
很有意思的是，哥白尼正是对托勒密等人的这些做法不满 －－ 他要恢复天球运动的匀速圆周性质，才要将宇宙的中心从地球转移到太阳。
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