宇宙论的两球模型-科学通史十五讲

说到这里，我们先要补充一下柏拉图及其之前，希腊宇宙论的基本背景。

宇宙论和天文学是两个词，顾名思义，宇宙论是关于宇宙起源及其结构的学说，而天文学主要是对天文现象的观察、解释和预测。这两件事情往往互不相关，更不存在互相印证或互相促进之类的事情。比如中国古代的宇宙论长期都是“天圆地方”，但这不影响天文学家发展出非常精确的天象预测，即便到张衡所发展的“浑天说”比较先进，但这一宇宙论模型与具体的天文学研究还是关系不大，中国天文学一般使用代数插值法逼近数据，不怎么关心数据背后的物理意义。

图4.2.1　古埃及人的宇宙论

图4.2.1体现了古埃及人的宇宙论，人格化的天神在最外面，被空气之神托着，地神躺在最底下。显然埃及人的这套宇宙论与他们精确的历法成就也毫无关系。

而从柏拉图开始，希腊宇宙论与天文学逐渐协调，关于宇宙模型的想象与关于天文现象的理解被统一起来，虽然这种统一终究是相对的，但这二者之间的不协调恰恰也成为促进天文学发展的动力之一。

希腊人很早就认识到地球是一个球体，当然了，在泰勒斯等最早的哲学家那里还没有明确的认识，比如阿那克西曼德认为地球是一个圆柱体。

柏拉图的宇宙论思想主要来源于毕达哥拉斯学派，从流传下来的一些说法来看，毕达哥拉斯学派的学者菲洛劳斯（约公元前480年—公元前385年）似乎持有某种地动说的宇宙观，他提出宇宙的中心是“中心火”，地球和日、月、行星和恒星天球围绕着中心火运动，为了凑齐10这个象征完美的数，他还虚构了一颗叫“对地”的行星，它和地球相对，在中心火的另一侧。由于地球上的居民都居住在背对中心火的一侧，所以我们既看不到中心火，更看不到对地。这一思想是毕达哥拉斯学派的共识还是菲洛劳斯自己的想法就不太清楚了。(www.xing528.com)

毕达哥拉斯学派似乎已经知道地球是个球体，并且知道日食和月食的成因（月球的遮挡和地球的投影），也明确了晨星和暮星（也就是启明星和长庚星）是同一颗星（金星）。对于大地是球形的认识，也许和希腊人是航海民族有关，总是先看到远处船只的桅杆在海平面上出现是地球为球形的一个证据，同一时间在不同纬度下的星空位置也是一个证据。地球的形状也解释了月食的形成，希腊人相信月食就是地球的投影。

总之，在柏拉图前后，希腊哲学家心目中的宇宙模型如下：地球是个球体，位于宇宙的中心静止不动。所有的恒星“镶嵌”在另一个大的球体之上，这就是恒星天球，天球每天旋转一周。另外，太阳和月亮除了每天跟随恒星天球旋转之外，还以月和年为周期进行额外的旋转，而且旋转轴与恒星天球的旋转轴呈一定的角度，亦即黄道与赤道的夹角。

图4.2.2　《蒂迈欧篇》16世纪拉丁语抄本

柏拉图在其著作《蒂迈欧篇》（图4.2.2）中，详细描绘了一种毕达哥拉斯主义的宇宙论，他认为宇宙是一位神匠或者“巨匠造物主”的作品，这位巨匠并不是无中生有，而是把永恒的理念赋予现成的材料。这个宇宙本质上是几何学的，柏拉图把五种正多面体对应于五种基本元素，火是正四面体（最尖锐）、气是正八面体、水是正二十面体、土是正立方体（最稳定），而最接近球形的正十二面体是天上的元素，后来被称作以太。

每种元素再还原为几何图形，由三角形组成的火、气和水可以互相转化。而天与地差距最大。

柏拉图谈到了日月和五大行星的旋转，讨论宇宙因为其完满的本性必定是球形的。虽然《蒂迈欧篇》主要讨论的是宇宙的创造，并没有涉及具体的天文学理论，但它强调了宇宙的创造合乎理性，基于几何学，强调了球形或圆周运动的至高地位，为希腊天文学奠定了基调。

《蒂迈欧篇》是中世纪欧洲流传下来的唯一一本完整的柏拉图著作（其他著作在文艺复兴时期才重新发现），对后世的影响极大，它提供了一种理性主义的或者说几何学主义的宇宙论图景，为哥白尼革命作了铺垫。