托勒密天文学的哪些特点反映了希腊化科学的特点?

从托勒密天文学看希腊科学的基本特征

哲学系00523008马伯乐

托勒密天文学的历史渊源

任何理论的产生都要经历一个漫长的发展过程。在今天,我们认为是理所当然的,在古代可能是无法证实的事情。达到今天的水平需要许多杰出人士的努力。天文学作为一门科学,它的发展必然要经历这个过程。

托勒密天文学的基本内容

下图是托勒密理论的草图。托勒密为了使这个几何模型符合实际观测结果,引入了平衡点。按照这个方案,行星绕着一个以L为圆心的周转圆运动,而L绕着一个以C为圆心的圆运动,但这里C不是圆心而是稍微偏离。为了确定L的速度,他引入了一点E使EC=CT,使∠LEA匀速增加,使L以匀速角速度运动,而不是匀速线速度运动。这是托勒密的理论,成功地解决了你星的亮度变化问题,其计算值与实际观测结果相当吻合。

根据这一理论,托勒密在他的《格言》中提到的问题得到了成功的解决。托勒密和其他希腊学者一样,认为数学模型应该尽可能简单。托勒密理论提供了一个相当完整的证据,证明自然界存在某些不便定律,也是天体视运动的最终答案。在整个希腊时期,宇宙观并没有超过格言,托勒密理论的模式成为后来基督徒认为不可改变的真理。

希腊化科学的特征

英雄时期的科学表现出希腊化的特征,天文学也承载了希腊古典时期的自由学术精神和东方的实践知识传统。这不仅是因为那些学者接受了希腊化的教育,也与当时的政府有关。托勒密的博物馆是那些希腊学者的天堂。托勒密理论是希腊化的产物,表现在以下几个方面:一是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模型。他用简单的几何模型模拟了实际的天体运动,精确度极高。而且它使用的工具是纯粹的希腊化的抽象方法,比如这个圆形甚至轮子。这反映了希腊的理性思维和思辨传统。其次,它融合了东方的务实精神。托勒密理论为历法的准确性提供了理论保证,使得一个庞大的帝国能够统一于历法之中。同时克服了古希腊天文学的弊端,即不注重实际观测结果。托勒密理论不仅应用了埃及和巴比伦的观测数据,还应用了希腊滑雪者自己的观测结果。以上都是托勒密理论的希腊化特征,其希腊化特征可能还会体现在其他方面,限于能力,不做描述和论述。

我的一些想法

1.地心说和日心说。我不觉得地心说有什么问题。根本上,我觉得都是一个模式。托勒密体系可以说是与现代天文结果基本相同的模型,其平衡点和偏心圆是现代椭圆轨迹的另一种表现形式。至于地心说还是日心说,我觉得没有什么本质的区别,只是同一个宇宙模型在宇宙三维坐标系中的起源不同而已。我们知道,不同的坐标原点方程有不同的具体形式,所以地心说和日心说才是正确的模型,没必要抛弃另一个而选择其中一个。我们把日心说作为一个简单的模型。

2.为了阅读。我看的时候发现有些书的描述并不一致。比如这一轮甚至一轮,历史上关于科技的论述都是由阿波罗决定的,而BBS上的阅读材料却不是。只有对比才能知道哪里有问题。这里取BBS上的观点,不知道哪个是真的。请老师指教。

文献学

《世界历史中的科学技术》,詹姆斯·e·麦克莱伦、哈罗德·多恩、王明阳译,上海科技教育出版社,2003年。

《古代和现代数学思想》,莫里斯·克莱因和张立静译,上海科学技术出版社,2002年。

在线信息

BBS科学通史版相关阅读文献

北京大学科学史与科技哲学网站上的文章:评托勒密(蒋·)和《大理论的阐释》(丁小雨)

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从托勒密天文学看希腊科学的基本特征

2009-04-13 23:00

看这篇文章,选理科通史的都是学生吗?当时这篇文章只考了90,请慎重参考~

摘要:托勒密是西方古代天文学的集大成者,他的《论格言》长期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点,又具有明显的实用性与纯科学相结合的希腊化色彩。

关键词:托勒密天文学,希腊科学

天文学是科学进程中出现较早的学科之一,它的发展对人类社会的进步起到了重要作用。在天文学史上,托勒密的影响如此深远,我们不能排除。

“我们对托勒密的生平知之甚少。他在《大理论》中报告的天文观测值范围是127到141,所以他的出生不可能比2世纪初晚太多。他在《大论》之后写了几部重要著作,所以他的死期大约是165-170。”[1]

托勒密最著名的著作是《天文学大成》,卷***13。“这本书对希腊的宇宙模型进行了完整的数学描述,包括太阳、月亮和行星的各种运动参数。《数学百科全书》一书是古希腊天文学的辉煌顶峰。就像欧几里得的《几何原本》一样,它取代了这个主题的所有早期作品。”[2]

下面,本文将讨论托勒密天文学的历史渊源和基本内容,以及它所体现的希腊化科学的特征。

一、托勒密天文学的历史渊源和基本内容

托勒密天文学是基于许多前辈的工作,如柏拉图、欧多克索斯、阿波罗尼斯、希帕克斯等人。

柏拉图认为“天文学研究只在于自由地发明天体运动的数学模型,而不考察实际的天体运动。”[3]

他认为天体以匀速圆周运动的观点,完全来源于他的基本思想,充分体现了希腊科学纯粹自由的特点。但是,行星“滞留逆行”的现象给柏拉图带来了很大的困扰。"引用他的一句名言,他指示天文学家用圆圈“拯救这些现象”. "[4]

欧多克索斯是第一个提出这个计划的人。他提出的一个天体模型由27个嵌套(同心)的天球组成,每个天球以地球为中心旋转[5]

这种同心球模型可以更好地模拟天体的运行。此后,为了更好地反映天体的规律,亚里斯多德将欧多克索斯的27个天球发展到55个。但是这个模型还是很难解释很多问题,比如为什么四季的天数不一样,为什么金星的亮度会发生变化,为什么金星、水星和太阳总是靠得很近。为了解决这些问题,并使圆周运动更具适应性,阿波罗尼斯“开发了两个强大的数学工具,天文学家可以用它们来构建模型,模拟观察到的天体运动。这两个数学工具就是电流轮和偏心圆。”[6]

“事后看来,这种圆和偶数轮的引入,使希腊天文学走上了康庄大道。这两个圆的组合,这个圆和偶数轮,可以为五个行星的运动提供一个令人鼓舞的一阶近似。”[7]

希波克拉底和托勒密随后的工作是“希腊天文学的顶峰”。[8]

希帕查斯结合了巴比伦传统和希腊传统,“利用来自巴比伦的天文记录和参数来改进太阳和月亮的定量几何模型。”[9]

更重要的是,他独立发现了春分现象。托勒密通过对前人工作的总结和分析,结合自己的思考,利用流轮和偶轮、偏心圆、偏心一致点等概念,构建了一个严密的“托勒密体系”。这个系统“不是一个定性和描述性的系统,而是一个可以预测行星未来位置的定量系统。”[10]

人们可以根据新获得的观测数据不断修正和调整,使之更符合实际。

托勒密天文学的要点是:“地球在宇宙的中心,行星、太阳、月亮和星星每天自东向西绕地球转一周。最接近地球的第一轨道是月球,其次是水星、金星、太阳、火星、木星和土星。外层是星空。太阳、月亮和星星直接绕着地球转。”[11]

这一体系能准确描述天体运动,预测星象,长期以来被视为天文学领域的圣经。即使在哥白尼时代,日心说也没有完全排除托勒密地心说的理论缺陷。“哥白尼的日心说在实际应用中并不比托勒密的地心说更准确,两者都有1%的误差。”[12]

这些是托勒密天文学的历史来源和主要内容。当我们仔细探究时,不难发现它与希腊古典科学思想是一脉相承的,并且体现了明显的希腊化色彩。

第二,托勒密天文学中反映的希腊化特征

托勒密天文学诞生于希腊化的鼎盛时期,其理论自然表现出希腊化科学追求实用性的新特点。

1,托勒密天文学继承了希腊古典科学

“希腊化科学是希腊自然哲学传统和来自东方王国的国家支持的科学模式之间的历史融合或杂交。”[13]

它融合了两种完全不同的传统,注重实用的东方科学和追求自由、不愿被束缚的希腊科学,形成了一种全新的科学模式。正因为如此,希腊化的科学中仍然有许多希腊科学的特征。

托勒密并没有完全放弃用圆周运动来解决天体运动的想法,只是在一定程度上加以改进,使之更符合实际观测。他曾在《大论》一书的序言中说,“天体运动的神圣原因论或对事物物质本质的沉思只能导致‘思辨’,如果目的是为了获得确定性,数学是唯一的途径。”“他在书中的几个地方说过,天文模型的选择应该基于数学上的简单性——显然,他不在乎物理上的可行性。”[14]

这段话充分说明托勒密天文学本质上还是一门纯理性的科学,并不在乎它的实际意义。

此外,我们还可以从托勒密的偏心一致点概念中看到希腊古典思想的遗产。托勒密没有被柏拉图对严格匀速圆周运动的要求所束缚,而是提出了一种追求真理的新理论,体现了他作为一个自由理性的古希腊学者的特点。托勒密仍然对自由奔放的希腊古典科学持高度推崇的态度。从根本上说,托勒密天文学是一种基于古希腊“拯救现象”概念,通过分析大量数据可以定量描述的几何模型。他并没有过多考虑如何在实践中实现这个模型,只是为了得到最简单的数学模型。

2.托勒密天文学中的希腊化特征。

如上所述,托勒密继承了希腊科学的特点,但我们也应该看到,他的研究中有许多不同于希腊科学的特点,这些特点是实用的,希腊化的。从历史上看,托勒密真正把天文学走上了实用的道路。“在至尊理论的帮助下,数学天文学家(以及占星家)可以精确计算出未来任意时刻的行星星历表,并给出表中行星位置的经纬度值。”[15]

这在现实生活中无疑起着非常重要的作用,人们可以据此安排祭祀和进行占星。而当我们仔细考察托勒密的天文学课时,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——这不仅是他的一个数学假设,也是一个重要的物理信念。”[16]

而一个纯粹的古希腊学者是不会去思考他的模型的物理意义的。至于托勒密后期写的星占学四书,则是一部实用的天文著作。

在托勒密的研究中,我们也可以看到明显的希腊化色彩。比如他非常重视观察数据在理论研究中的作用。他首先通过分析大量现有数据抽象出一个几何模型,然后将模型推导出的数据与实际数据进行对比。观察是一种实用的手段,希腊时代不可能如此重视观察。从这一点来看,托勒密实际上受到了东方实用主义的极大影响。此外,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。为了更好地治理国家,罗马政府不惜重金支持亚历山大图书馆的建设,积累了大量珍贵的书籍和文献,对科学发展起到了至关重要的推动作用。托勒密在亚历山大的观察和研究也得益于政府对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体现了个人主义让位于世界主义、古典希腊自由学术精神和希腊化时代东方实用主义相结合的特点。

第三,总结

从上面的论述可以看出,托勒密天文学起源于希腊数学天文学,是在许多前人工作的基础上发展和建立起来的。这一理论既继承了希腊古典科学的自由和理性,又在许多方面体现了希腊主义的特点。事实上,有时候一个错误的理论可能比一个正确的理论更有价值。虽然托勒密天文学现在看起来是一个荒谬的理论,但它在历史上的重要地位是不会被掩盖的。

参考资料:

[1]迈克尔·霍斯金(蒋,关增健,牛译)(2003)。剑桥图解天文学历史。山东:山东画报出版社。第37页

[2]维克多·j·卡茨(李文林译)(2004)。数学史通论。北京高等教育出版社。第56页

[3]杨建业等(1996)。世界科学五千年(第二版)。武汉:武汉出版社。pp:140。

[4]麦克莱伦三世(王明阳译)(2003)。世界历史中的科学与技术。上海:上海科学教育出版社。第77页

吴新基,文(2005)。现代天文学十五讲。北京:北京大学出版社。pp:6。

[6]麦克莱伦三世(王明阳译)(2003)。世界历史中的科学与技术。上海:上海科学教育出版社。第96页

[7]迈克尔·霍斯金(江,关增健,牛译)(2003)。剑桥图解天文学历史。山东:山东画报出版社。第34页

[8]莫里斯·克莱因(张立静、张晋言和江泽涵译)(2002年)。古今数学思想(第一卷)。上海上海科学技术出版社。pp:180。

[9]迈克尔·霍斯金(江,关增健,牛译)(2003)。剑桥图解天文学历史。山东:山东画报出版社。第35页

陈光。(1992).性格科学史。成都:西南交通大学出版社。第26页

[11]吴新基,文(2005)。现代天文学十五讲。北京:北京大学出版社。pp:7。

陈光。(1992).性格科学史。成都:西南交通大学出版社。第28页

麦克莱伦三世(王明阳译)(2003年)。世界历史中的科学与技术。上海:上海科学教育出版社。第90页

大卫·林德伯格(王明,等译。) (2001).西方科学的起源。中国对外翻译出版公司。pp:104。

迈克尔·霍斯金(蒋,关增健,牛译)(2003)。剑桥图解天文学历史。山东:山东画报出版社。第39页

大卫·林德伯格(王明,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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托勒密的研究成果不是他自己的。“他像欧几里得对古典希腊时代数学的总结和他著名的《几何原本》一样,系统地总结了希腊天文学的杰出成就,写出了流传千古的天文学名著。

《天文巨著》,即《大论》,主要是根据Hipax的研究成果写成的,其中引用了Hipax的许多天文数据,当然还有欧多克索斯、赫拉克利德、阿里斯塔克、阿波罗尼等几位主要天文学家的成果。托勒密“选取了阿波罗的圆-偶轮理论、艾巴古的偏心圆理论,以及自己独创的平衡点(对称点)概念,最终提出了一套完整的托勒密地心说的天文学巨著。”

要点是:“地球在宇宙的中心,静止不动,行星、月亮、太阳、星星每天都从东向西绕着地球转。最接近地球的第一轨道是月球,其次是水星、金星、太阳、火星、木星和土星,外层是恒星天空。太阳、月亮和星星直接绕着地球转。”他“认真考虑了地球自转的问题,但不幸的是他立即否认了。”

以上是托勒密天文学的主要内容和历史渊源。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的精神,又代表了希腊化时期的特色科学。

他仍然尊重古希腊的宗教理论,并遵循关于上帝的宗教声明。但同时,我们也不能否认托勒密也做了很多创新性的工作,这些工作也反映了希腊化时期科学的新特点。他并不局限于匀速圆周运动,上面提到的对跖点理论对古典希腊的天文学影响很大。匀速圆周运动,一个基于宗教和美学考虑的完美运动,已经不存在了。"

对于那些学过亚里士多德同心圆匀速圆周运动自然哲学的大学生来说,接受偏心圆和当前圆已经够难了;接受‘对的点’是极其不可能的。”“希腊天文学家采用的方法和获得的认识完全是现代的...

有趣的是,哥白尼对托勒密等人的这些做法并不满意——他想恢复天球的统一圆形性质,把宇宙的中心从地球转移到太阳上。

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