人的性格很難改變,因此人與人的相處的最佳之道就應(yīng)該是:互相適應(yīng)。
——坤鵬論

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第十二卷第八章(4)

學(xué)到這里,坤鵬論認(rèn)為,這一部分對于天體運動的論述還是有些難懂,

今天就讓我們再將視野放長遠(yuǎn),從古希臘天文學(xué)開端來理解歐多克索斯的理論。

在古典時期,其他民族的宇宙論都是神話宇宙論,

也就是將天象及其變化看成是神的行為。

古典之前的希臘人和其他各民族一樣,有自己色彩斑斕的星空神話。

但是,從米利都學(xué)派開始,一種理性宇宙論出現(xiàn)了。

所謂理性宇宙論,實質(zhì)就是發(fā)現(xiàn)了星空自身的邏輯,這個邏輯不依諸神更不以人類的意志為轉(zhuǎn)移。

也正是由此為標(biāo)志,古希臘人將天文學(xué)打造成為了科學(xué)。

這個理性宇宙論的創(chuàng)建歷程大致是這樣的:

首先是西方哲學(xué)第一人的泰勒斯最早把大地看成是一個浮在水上的扁平圓盤,

后來,阿那克西曼德則將大地想象成一個鼓。

阿那克西曼德雖然沒有提出“地球”概念,但他卻已經(jīng)提出了“天球”概念,從而完成了一個重大的邏輯飛躍:讓“地鼓”居于圓球宇宙的中央。

不僅如此,他還提出,由于地鼓居于宇宙的中心,因而是不運動的,因為它離天球上每一個天體都保持相同的距離,所以沒有任何理由往任何一個地方運動。

居于圓形天球中央的“地鼓”邏輯上應(yīng)該也是一個球,否則不能滿足天球整體上的“球?qū)ΨQ”。

這一邏輯步驟在畢達(dá)哥拉斯學(xué)派那里徹底完成,

該學(xué)派擁有了完整的天球-地球的兩球宇宙模型。

即:以兩球宇宙論為基本框架,預(yù)設(shè)月上天屬于恒定不變的領(lǐng)域,天界唯一的運動是均勻圓周運動。

天球-地球模型被稱為兩球宇宙模型,是希臘理性宇宙論的基礎(chǔ)。

天球的概念代表了天界穩(wěn)定不變的思想。

我們知道,科學(xué)的第一預(yù)設(shè)是,在表面上多樣、復(fù)雜、變化的現(xiàn)象背后,有一個單一、簡單、恒定的東西(也就是第一原理、第一原因)起支配作用。

這個天球就是古希臘天文學(xué)成為科學(xué)的典型標(biāo)志之一。

柏拉圖在其《蒂邁歐篇》中提出了以地球為中心的同心球殼結(jié)構(gòu)的宇宙模式,

他認(rèn)為,地球是宇宙的中心,其他各個天體處于不同的球殼上,

這些球殼離地球由近到遠(yuǎn),依次是:月亮、太陽、金星、水星、木星、土星、恒星。

各同心圓之間由正多面體聯(lián)結(jié)在一起。

天體需遵循勻速圓周運動,這一準(zhǔn)則在柏拉圖之后就成為了天文學(xué)家建立宇宙模型、解釋行星運動時必須考慮的前提。

但也有學(xué)者認(rèn)為,這個準(zhǔn)則是柏拉圖繼承自畢達(dá)哥拉斯學(xué)派,

據(jù)公元1世紀(jì)的學(xué)者杰米紐斯記述,畢達(dá)哥拉斯學(xué)派對日月五星的運動首先進(jìn)行了研究,認(rèn)為太陽,月亮,及五大行星的運動是勻速圓周運動,運動方向和宇宙的周日運動相反。

另外,根據(jù)柏拉圖的著作,至少有兩項天文學(xué)發(fā)現(xiàn)可以歸在他名下 :

第一:他區(qū)分了天體有兩種類型的運動,一種是恒星天球的運動,這是所有天體都存在的運動;另一種是日月五星沿黃道的傾斜運動,這種運動與第一種的運動相反。

第二:是他發(fā)現(xiàn)金星和水星的運動速度和太陽相當(dāng),三者沿黃道帶運動一周的時間都是一年。

  • 小知識:黃道和黃道帶
  • 黃道是指地球上的人觀察太陽于一年內(nèi)在恒星間所走的視路徑。
  • 也就是說,黃道即是地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道。
  • 由于地球繞著太陽公轉(zhuǎn),一年正好公轉(zhuǎn)一圈,回到原位,地球如此“走”過的路線就叫 “黃道”。
  • 黃道兩側(cè)各九度以內(nèi)的環(huán)形區(qū)域稱為“黃道帶”,共寬十八度。
  • 這個環(huán)形區(qū)域涵蓋了太陽系所有(八大)行星、月球、太陽與多數(shù)小行星所經(jīng)過的區(qū)域。
  • 它描述了日月行星在天球上的運動路徑。
  • 大約在公元前5世紀(jì),古巴比倫人首先使用了“黃道帶”這一概念。
  • 他們把整個天空想象成一個大球,星體分布在球的表面,這就是所謂的“天球”。
  • “黃道”是太陽在“天球”上運動的軌跡,黃道兩側(cè)的區(qū)域就是“黃道帶”。
  • 古巴比倫人還按照星座的名稱,把“黃道帶”分為12個區(qū)域,這就是“黃道12宮”。

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不過,兩球宇宙論宇宙論框架下必然會導(dǎo)致兩個問題的出現(xiàn):

一是,不規(guī)則運動的行星;

二是,行星亮度變化的問題。

首先說第一個問題,歐多克索斯給出了:

勻速圓周運動的疊加模擬行星的不規(guī)則視運動的拯救方案。

為此,他修改了老師柏拉圖的觀點。

他認(rèn)為,所有的行星都處在同一個天球上運動,

這個天球半徑最大,它圍繞著通過地心的軸線每日旋轉(zhuǎn)一周,

其他的天體則有許多同心天球結(jié)合。

太陽、月亮各有3個,行星各有4個,

把每個天球用想象的軸線和鄰近的球體聯(lián)系起來,

這些軸線可以選取不同的方向,各個球繞軸線旋轉(zhuǎn)的速度也可以任意選擇。

這樣,把27個天球經(jīng)過組合以后,就可以解釋當(dāng)時所觀測到的天象。

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簡言之,歐多克索斯的方案就是:

讓行星固定在一個天球上勻速轉(zhuǎn)動,

但是,這個天球的直徑并不靜止,而是固定在另外一個天球上,

并且兩個天球的直徑成一定的角度。

當(dāng)兩個天球同時勻速轉(zhuǎn)動的時候,行星就同時參與了兩個不同的勻速圓周運動。

兩個運動疊加的結(jié)果是,行星走一個“8”字形的路徑。

歐多克索斯就這樣解釋了逆行現(xiàn)象。

行星參與的所有天球運動都有一個共同的球心,不同天球的區(qū)別只是在于它們的軸不同。

歐多克索斯為諸恒星準(zhǔn)備了1個天球,為太陽和月亮各準(zhǔn)備了3個天球,其他5個行星各準(zhǔn)備了4個天球。

他的宇宙體系由總共27個天球組成。

太陽和月亮既有周日西向運動,又有沿黃道的東向運動,所以需要兩個天球。

月亮運動不時地偏離黃道,還需要一個球來模擬,所以共3個天球。

太陽運動不可能偏離黃道(因為黃道就是根據(jù)太陽運動來定義的),所以并不需要第3個天球。

歐多克索斯有可能是想模擬一下太陽黃道運動的忽快忽慢特征,新加了第3個球。

5個行星和日月一樣,既有周日西向運動,又有黃道東向運動,故需要兩個天球。

此外,它們的逆行運動需要兩個有軸向差異的天球來聯(lián)合模擬,所以每個行星需要4個天球來模擬。

不夸張地說,歐多克索斯的宇宙體系已經(jīng)具備了現(xiàn)代科學(xué)的兩大要素:

第一,擁有一個數(shù)學(xué)模型,通過它可以解釋也可以預(yù)測;

第二,解釋和預(yù)測都可以用觀測來檢驗,并且還可以通過檢驗來調(diào)整模型。

所以,后世認(rèn)為,他的天文學(xué)是第一個真正意義上的科學(xué)理論,代表著真正的科學(xué)天文學(xué)的起源。

對于第二個問題,即為什么行星亮度不同,不管是后來的卡里普斯,還是亞里士多德,他們都還是在歐多克索斯的同心球模型上進(jìn)行修補和改良,依然無法解釋此問題。

一直到了希臘化時期的天文學(xué)家那里,他們創(chuàng)造了本輪-均輪模型。

其基本方案是,行星所在的天球稱為本輪,本輪的中心置于另外一個稱為均輪的天球之上。

當(dāng)行星同時參與兩個天球的轉(zhuǎn)動時,它離宇宙中心的距離會發(fā)生變化,這就解釋了行星亮度的變化。

本輪-均輪模型在希臘化天文學(xué)家托勒密手里發(fā)展成了一個博大精深的天文學(xué)體系,成為古代世界最偉大的天文學(xué)體系。

托勒密體系比同心球模型更加復(fù)雜,但其工作框架仍然是希臘古典時代發(fā)展出來的天球-地球宇宙論。

通過天球的正圓運動及其組合來解釋行星運動的做法,一直延續(xù)到哥白尼,直到開普勒才被打破。

本文由“坤鵬論”原創(chuàng),未經(jīng)同意謝絕轉(zhuǎn)載