? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 托勒密：“地心說”的集大成者

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2019-4-8 青野云麓

克羅狄斯?托勒密（Claudius Ptolemaeus,）“地心說”的集大成者，生于埃及，父母都是希臘人。公元127年， 年輕的托勒密被送到亞歷山大去求學(xué)。

在那里，他閱讀了不少的書籍，并且學(xué)會了天文測量和大地測量。他曾長期住在亞歷山大城，直到151年。有關(guān)他的生平，史書上少有記載。

約公元90年生于埃及的托勒馬達(dá)伊，曾在亞歷山大城居住和工作，168年去世。一生著述甚多。其中《天文學(xué)大成》（13卷），是根據(jù)喜帕恰斯的研究成果寫成的一部西方古典天文學(xué)百科全書，主要論述宇宙的地心體系，認(rèn)為地球居于中心，日、月、行星和恒星圍繞著它運行。此書在中世紀(jì)被尊為天文學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)著作，直到16世紀(jì)中哥白尼的日心說發(fā)表，地心說才被推翻。另一部重要著作《地理學(xué)指南》（8卷）是古希臘有關(guān)數(shù)理地理知識的總結(jié)，主要以馬里努斯的工作為基礎(chǔ)，參考亞歷山大城圖書館的資料撰成。第1卷為一般理論概述，闡述了他的地理學(xué)體系，修正了馬里努斯的制圖方法。第2卷至第7卷列有歐、亞、非三大洲8100處地點位置的一覽表，并采用喜帕恰斯所建立的緯度和經(jīng)度網(wǎng)，把圓周分為360份，給每個地點都注明經(jīng)緯度坐標(biāo)。第8卷由27幅世界地圖和26幅局部區(qū)域圖組成，以后曾多次刊印，稱為《托勒密地圖》。

托勒密認(rèn)為地理學(xué)是對地球整個已知地區(qū)及與之有關(guān)的一切事物作線性描述，即繪制圖形，并用地名和測量一覽表代替地理描述。他在《地理學(xué)指南》中采用了波西東尼斯錯誤的地球周長數(shù)字，又在繪制陸地向東延伸中增加了誤差。把有人居住的世界想象為一片連續(xù)不斷的陸塊，中間包圍著一些海盆，并在地圖上表明：印度洋的南面還存在一塊未知的南方大陸（見古希臘羅馬地理學(xué)）。直到18世紀(jì)英國探險家J.庫克的探險航行，才消除這個錯誤。他在《地理學(xué)指南》中還提出了兩種新的地圖投影：圓錐投影和球面投影。

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克羅狄斯?托勒密（Claudius Ptolemaeus,）“地心說”的集大成者，生于埃及，父母都是希臘人。公元127年， 年輕的托勒密被送到亞歷山大去求學(xué)。

在那里，他閱讀了不少的書籍，并且學(xué)會了天文測量和大地測量。他曾長期住在亞歷山大城，直到151年。有關(guān)他的生平，史書上少有記載。

約公元90年生于埃及的托勒馬達(dá)伊，曾在亞歷山大城居住和工作，168年去世。一生著述甚多。其中《天文學(xué)大成》（13卷），是根據(jù)喜帕恰斯的研究成果寫成的一部西方古典天文學(xué)百科全書，主要論述宇宙的地心體系，認(rèn)為地球居于中心，日、月、行星和恒星圍繞著它運行。此書在中世紀(jì)被尊為天文學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)著作，直到16世紀(jì)中哥白尼的日心說發(fā)表，地心說才被推翻。另一部重要著作《地理學(xué)指南》（8卷）是古希臘有關(guān)數(shù)理地理知識的總結(jié)，主要以馬里努斯的工作為基礎(chǔ)，參考亞歷山大城圖書館的資料撰成。第1卷為一般理論概述，闡述了他的地理學(xué)體系，修正了馬里努斯的制圖方法。第2卷至第7卷列有歐、亞、非三大洲8100處地點位置的一覽表，并采用喜帕恰斯所建立的緯度和經(jīng)度網(wǎng)，把圓周分為360份，給每個地點都注明經(jīng)緯度坐標(biāo)。第8卷由27幅世界地圖和26幅局部區(qū)域圖組成，以后曾多次刊印，稱為《托勒密地圖》。

托勒密認(rèn)為地理學(xué)是對地球整個已知地區(qū)及與之有關(guān)的一切事物作線性描述，即繪制圖形，并用地名和測量一覽表代替地理描述。他在《地理學(xué)指南》中采用了波西東尼斯錯誤的地球周長數(shù)字，又在繪制陸地向東延伸中增加了誤差。把有人居住的世界想象為一片連續(xù)不斷的陸塊，中間包圍著一些海盆，并在地圖上表明：印度洋的南面還存在一塊未知的南方大陸（見古希臘羅馬地理學(xué)）。直到18世紀(jì)英國探險家J.庫克的探險航行，才消除這個錯誤。他在《地理學(xué)指南》中還提出了兩種新的地圖投影：圓錐投影和球面投影。

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學(xué)術(shù)觀點

天文學(xué)

在古老的宇宙觀中，人們把天看成是一個蓋子，地是一塊平板，平板就由柱子支撐著。

在公元前四到三世紀(jì)，對于天體的運動，希臘人有兩種不同的看法：一種以歐多克斯為代表，他從幾何的角度解釋天體的運動，把天上復(fù)雜的周期現(xiàn)象，分解為若干個簡單的周期運動；他又給每一種簡單的周期運動指定一個圓周軌道，或者是一個球形的殼層，他認(rèn)為天體都在以地球為中心的圓周上做勻速圓周運動，并且用二十七個球?qū)觼斫忉屘祗w的運動，到了亞里士多德時，又將球?qū)釉黾拥轿迨鶄€。另一種以阿利斯塔克為代表，他認(rèn)為地球每天在自己的軸上自轉(zhuǎn)，每年沿圓周軌道饒日一周，太陽和恒星都是不動的，而行星則以太陽為中心沿圓周運動。但阿利斯塔克的見解當(dāng)時沒有人表示理解或接受，因為這與人們?nèi)庋劭吹降谋碛^景象不同。

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托勒密于公元二世紀(jì)，提出了自己的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說，即“地心說”。其實，地心說是亞里士多德的首創(chuàng)，他認(rèn)為宇宙的運動是由上帝推動的。他說，宇宙是一個有限的球體，分為天地兩層，地球位于宇宙中心，所以日月圍繞地球運行，物體總是落向地面。地球之外有9個等距天層，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太陽天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原動力天，此外空無一物。各個天層自己不會動，上帝推動了恒星天層，恒星天層才帶動了所有的天層運動。人居住的地球，靜靜地屹立在宇宙的中心。托勒密全面繼承了亞里士多德的地心說，并利用前人積累和他自己長期觀測得到的數(shù)據(jù)，寫成了8卷本的《偉大論》。在書中，他把亞里士多德的9層天擴大為11層，把原動力天改為晶瑩天，又往外添加了最高天和凈火天。托勒密設(shè)想，各行星都繞著一個較小的圓周上運動，而每個圓的圓心則在以地球為中心的圓周上運動。他把繞地球的那個圓叫“均輪”，每個小圓叫“本輪”。同時假設(shè)地球并不恰好在均輪的中心，而偏開一定的距離，均輪是一些偏心圓；日月行星除作上述軌道運行外，還與眾恒星一起，每天繞地球轉(zhuǎn)動一周。托勒密這個不反映宇宙實際結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)圖景，卻較為完滿的解釋了當(dāng)時觀測到的行星運動情況，并取得了航海上的實用價值，從而被人們廣為信奉。

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托勒密的天體模型之所以能夠流行千年，是有它的優(yōu)點和歷史原因的。它的主要特點是：

1． 繞著某一中心的勻角速運動，符合當(dāng)時占主導(dǎo)思想的柏拉圖的假設(shè)，也適合于亞里士多德的物理學(xué)，易于被接受。

2． 用幾種圓周軌道不同的組合預(yù)言了行星的運動位置，與實際相差很小，相比以前的體系有所改進(jìn)，還能解釋行星的亮度變化。

3． 地球不動的說法，對當(dāng)時人們的生活是令人安慰的假設(shè)，也符合基督教信仰。

在當(dāng)時的歷史條件下，托勒密提出的行星體系學(xué)說，是具有進(jìn)步意義的。首先，它肯定了大地是一個懸空著的沒有支柱的球體。其次，從恒星天體上區(qū)分出行星和日月是離我們較近的一群天體，這是把太陽系從眾星中識別出來的關(guān)鍵性一步。

托勒密本人聲稱他的體系并不具有物理的真實性，而只是一個計算天體位置的數(shù)學(xué)方案。至于教會利用和維護(hù)地心說，那是托勒密死后一千多年的事情了。教會之所以維護(hù)地心說，只是想歪曲它以證明教義中描繪的天堂人間地獄的圖象，如果編纂教義時流行著別的什么學(xué)說，說不定教會也會加以利用的。所以，托勒密的宇宙學(xué)說同宗教本來并沒有什么必然的聯(lián)系。

托勒密的天文學(xué)著作經(jīng)阿拉伯學(xué)者之手而重為歐洲所知之后，又在歐洲保持了長時間的影響力，至少延續(xù)到16世紀(jì)。在此之前，沒有任何西方的星歷表不是按托勒密理論推算出來的。雖然星歷表的精確程度不斷有所提高，但由于托勒密所使用的古希臘本輪–均輪系統(tǒng)具有類似級數(shù)展開的功能，即為了增加推算的精確度，可以在本輪上再加一個小輪，讓此小輪之心在本輪上繞行，而讓天體在小輪上繞行。只要適當(dāng)調(diào)諸輪的半徑、繞行方向和速度，即可達(dá)到要求。從理論上說，小輪可以不斷增加，以求得更高的精度，有些天文學(xué)家正是這樣做的。但其缺點也是顯而易見的，那就是過于繁瑣。之后哥白尼在《天體運行論》中放棄了這種表示，改用了更為簡潔的日心說。

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地理學(xué)

除了在天文學(xué)方面的造詣， 托勒密在地理學(xué)上也做出了出色的成就。他認(rèn)為，地理學(xué)的研究對象應(yīng)為整個地球，主要研究其形狀、大小、經(jīng)緯度的測定以及地圖投影的方法等。他制造了測量經(jīng)緯度用的類似渾天儀的儀器（星盤）和后來馳名歐洲的角距測量儀。托勒密有地理學(xué)著作八卷，其中六卷都是用經(jīng)緯度標(biāo)明的地點位置表。他的多數(shù)地點位置好像都是根據(jù)他的本初子午線和用弧度來表現(xiàn)的平緯圈之間的距離來計算的，因為他的經(jīng)度沒有一個是從天文學(xué)上測定的，只有少數(shù)緯度是這樣測定的。托勒密采用了波昔東尼斯測定的地球周長的較小數(shù)值，這就使得他所有用弧度表現(xiàn)的陸向距離都夸大了，因為他把每一弧度的距離定為五百希臘里，而不是六百希臘里。這樣一來，從歐洲到亞洲橫貫大西洋的洋面距離，看上去就比埃拉托斯特尼的計算值小得多，這項計算最后還導(dǎo)致了哥倫布從西面駛往亞洲的企圖。托勒密對世界情況比他的前輩熟悉得多，埃拉托斯特尼的地圖東面只到印度的恒河為止，但是托勒密知道有馬來半島和“蠶絲之國”，即中國。

其他

在數(shù)學(xué)方面，他用圓周運動組合解釋了天體視動，這在當(dāng)時被認(rèn)為是絕對準(zhǔn)確的。他還論證了四邊形的特性，即有名的托勒密定理。他對光學(xué)也作過研究，認(rèn)為光線在折射時入射角與折射角成正比關(guān)系。

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人物評價

在討論托勒密的歷史功績及影響時，不能不先談到一些很容易使人誤入歧途的成見。這些成見并非學(xué)術(shù)研究所得出的成果，而是與某些特定時期的宣傳活動密切結(jié)合在一起。因而廣泛流傳，其中比較重要的有如下兩種。

第一種成見，是將托勒密看成只是一些古代科學(xué)文獻(xiàn)的編輯者，由此引申開去，就自然會有諸如《至大論》不過襲自希帕恰斯、《地理學(xué)》只是馬里努斯著作的翻版之類的偏激之論。這種成見的發(fā)端，據(jù)研究很可能是19世紀(jì)初期的法國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)史家J?B?德朗布爾（Delambre）的《古代天文學(xué)史》（Histoire de I’astronomie ancienne）一書，這種看法早已被學(xué)者們的研究所否定，但在一些非學(xué)術(shù)的讀物中有時仍可見到。

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第二種成見，是將托勒密與亞里士多德（Aristotle）兩人不同的宇宙體系混為一談，進(jìn)而視之為阻礙天文學(xué)發(fā)展的歷史罪人。在當(dāng)代科學(xué)史著述中，以李約瑟（J.Needham）“亞里士多德和托勒密僵硬的同心水晶球概念，曾束縛歐洲天文學(xué)思想一千多年”的說法為代表，至今仍在許多中文著作中被反復(fù)援引。而這種說法其實明顯違背了歷史事實。亞里士多德確實主張一種同心疊套的水晶球（crystalline spheres）宇宙體系，但托勒密在他的著作中完全沒有采納這種宇宙體系，他也從未表示他贊同這種體系。另一方面，主要由希臘–阿拉伯學(xué)者保存、傳述下來的亞里士多德學(xué)說，直到13世紀(jì)仍被羅馬教會視為異端，多次禁止在大學(xué)里講授。因此，無論是托勒密還是亞里士多德，都根本不可能“束縛歐洲天文學(xué)思想一千多年”，至1323年，教皇宣布托馬斯?阿奎那（T.Aquinas）為“圣徒”，阿奎那龐大的經(jīng)院哲學(xué)體系被教會官方認(rèn)可，成為欽定學(xué)說。這套學(xué)說是阿奎那與其師大阿爾伯圖斯（Albertus Magnus）將亞里士多德學(xué)說與基督教神學(xué)全盤結(jié)合而成。在論證水晶球宇宙體系時，阿奎那曾引用托勒密的著作來論證地心、地靜之說。此后亞里士多德的水晶球宇宙體確實束縛了歐洲天文學(xué)思想約二三百年，但這顯然無法構(gòu)成托勒密的任何罪狀。

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托勒密的《至大論》，在他身后不久就成為古代西方世界學(xué)習(xí)天文學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)教材。公元4世紀(jì)就出現(xiàn)了帕普斯（Pappus）的評注本文學(xué)和亞6歷山大城的塞翁（Theon of Alexandria）的評注本。約在公元800年出現(xiàn)阿拉伯文譯本。隨后出現(xiàn)更完善的譯本，它們與阿拔斯王朝的哈里發(fā)阿爾馬蒙（Al–Ma’mun）對天文學(xué)的大力贊助密切聯(lián)系在一起。1175年，出現(xiàn)了克雷莫納的杰拉爾德（Gerard of Cremona）從阿拉伯文譯的拉丁文譯本，《至大論》開始重新為西歐學(xué)者所了解。在此之前不久，1160年左右還有一個從希臘文本譯出的拉丁文譯本出現(xiàn)在西西里，但可能不太為人所知。這些譯本，連同來自阿拉伯一些以《至大論》為基礎(chǔ)的新論著，在13世紀(jì)大大提高了西方天文學(xué)的水準(zhǔn)，而在此前漫長的中世紀(jì)時期，西方世界的天文學(xué)進(jìn)展主要出現(xiàn)在阿拉伯世界；然而阿拉伯天文學(xué)家更是大大受益于托勒密的天文學(xué)著作。