古希腊哲学家欧多克索斯的太阳系简史

大约在公元145年，托勒密将希腊人用以估算天体位置的各种天文观点和方法汇编成书，这本惊世杰作就是如今脍炙人口的《天文学大成》。和几乎所有前人一样，托勒密同样认为地球是宇宙的中心。他认为地球居于宇宙的中心，而月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星均围绕着它转动，它们的轨道依次增大。由于这7个天体总是在转动，不像位置相对固定的恒星星座，故被称为“行星”（源自希腊语“漫游者”一词）。

早在公元前1500年，古巴比伦的观天者就已经测得了行星的位置，并将其刻录在泥版文书上，那时候希腊的天文学还未萌芽。但古巴比伦人却对占星学更加情有独钟，而非天文学。在他们眼中，行星不只是夜空中闪烁的星光，还是神明般的存在，它们的一举一动都是对地球上万事万物的预示。古巴比伦人从事了大量精准的天象观测活动，并记录下结果，希望从中找到一些可以用于预测未来的固定规律。希腊自然哲学家也继承了这种宇宙神话论。他们对行星的命名后来被翻译成拉丁文并沿用至今，比如：金星的拉丁文为“Venus”，意为爱神维纳斯；火星“Mars”意为战神玛尔斯。

古希腊天文学家是首批将数学原理用于解释天象的人。他们认为，宇宙是一个三维动态的空间，但这种猜想其实更多地来自哲学构想，而且当时的天文观测也比较粗糙。然而，从科学的角度来说，它已经跨出了早期的神话论。早期的古希腊思想家最先将宇宙称为“大和谐”（“cosmos”），意为统一、和谐的整体，和混沌状态相反。

在所有古希腊哲学家中，论对早期西方世界认识太阳系影响最大的，非亚里士多德（Aristotle，公元前384—前322年）莫属。他认为地球是宇宙的中心，其他天体均沿着圆形轨道绕地球转动是毋庸置疑的常识。他还认为，地球和月球之下的世界是不断变幻的、不完美的，月上世界则是完美永恒的。

如果地球果真如亚里士多德所言是宇宙中心的话，那么就很难用简单的数学方法去解释行星的各种运动了。比如，为什么行星的运动方向基本相同但运动速度不同？为什么它们有时会朝着相反的方向运动（逆行）？为什么行星的亮度、太阳和月球的外观会随着时间改变？行星的这些怪异行为让古希腊哲学家们百思不得其解。

今天的我们则没有这样的困惑，那是因为我们知道行星的旋转中心不是地球，而是太阳，而且所有轨道，包括月球绕地球运转的轨道都是椭圆形的，而非圆形。如果假设天体围绕地球做圆周运动，那么行星的运动将难以解释。为了解释行星的逆行运动以及运行速度不同的现象，古希腊天文学家运用高超的数学技巧构建了一个极为复杂的同心球宇宙模型。虽然这些方法本身就有问题，而且自相矛盾，但迫于当时没有其他选择，也只好勉强接受了。接受日心说对于大多数人来说需要非常跳跃的想象力。生活在公元前3世纪萨摩斯岛（一个希腊岛屿）的阿里斯塔克（Aristarchus）是为数不多宣扬日心说的哲学家之一，他的观点几乎无人拥护。(www.xing528.com)

亚里士多德接受了与他差不多同时期的欧多克索斯（Eudoxus）的观点。欧多克索斯出生在小亚细亚西南部的尼多斯。他认为所有行星都镶嵌在看不见的天球上，天球层层嵌套，它们的自转轴是互相偏斜的。在亚里士多德眼中，这些旋转的天球与行星一样都是真实存在的。最外层的天球上镶嵌着所有恒星，它是所有天体运动的原动力所在，行星天球嵌在恒星天球里。这样就没有理由假设地球到太阳的距离比其他行星远了。后来，亚里士多德在欧多克索斯的基础上将同心球宇宙模型中同心球的数量发展到了56个。虽然复杂如此，但经过深入观察，他的模型仍和实际情况不符。

500多年后的托勒密在编撰《天文学大成》时，更热衷于寻找能够准确预测行星位置的方法，而非用物理原理来描述宇宙。但他在论证同一天体的不同特性（比如月球的运行速度和外观大小）时所用的数学方法总是自相矛盾。托勒密是圆周运动定律的忠实捍卫者，但为了和实际观测结果相符，他不得不把不同的圆形轨道结合在一起，并让轨道发生移动。在他的模型里，行星并不是绕地球做简单圆周运动，而是沿着“本轮”做圆周运动。托勒密让“本轮”的中心发生位移，以使它们的中心到地球的距离是固定的。这还不够，为了解释行星之间各不相同的运动速度，他提出行星的运动速度其实是均匀的，但它们并非绕地心或偏心圆“本轮”的中心匀速运动，而是绕虚无空间里的偏心匀速点（equant）做匀速运动。这么说来，托勒密从本质上已经放弃了匀速圆周运动理论了。然而，地心说在人们心中已经根深蒂固，因此在接下来的1000多年时间里，托勒密仍然是天文学的最高权威。

希腊的天文学在托勒密之后便沉寂了。然而，公元7世纪伊斯兰教开始扩张，在征服了中东和地中海地区之后，希腊哲学家和天文学家的著作又重见天日。公元9世纪初，它们在巴格达被翻译成阿拉伯文，从那里传到北非和西班牙，后又被转译成拉丁文。除了计算行星位置的基本图表被修正过之外，最根本的地心宇宙结构图却原封不动地保存了下来（图2-2）。在中世纪的欧洲，亚里士多德的哲学融入了基督教神学的理念。在天主教会的权威下，地心宇宙观的地位更加难以撼动了。

图2-2　一张16世纪的地心宇宙结构图，来自天文学家兼制图师彼得·阿皮安（Peter Apian）1539年出版的《宇宙志》（图片来源：J.Mitton）