托勒密的理论比哥白尼的更完美？ | 青年维也纳

作者：威廉·T.沃尔曼

“与哥白尼相比，托勒密的论证范围更广、更清晰、更优美。从各个方面来说，托勒密都是更优秀的思想家——当然，最重要的一个方面除外。”

本文摘自《地心说的陨落》。全文4700字，可在十分钟内读完。

与高桑早年文章对照来看，更为有趣：

· 无法避免的中心意识 ·

关于地球是球形的这一问题，我们很快就达成了基本共识。因为与此共识相左的观点在哥白尼写《天体运行论》的几百年前便差不多消失殆尽。对于地球在宇宙中的位置，以及地球是否处于运动状态，人们也早已达成了共识——即托勒密的“地心说”，而哥白尼的使命就是摧毁这一共识。

我研究过的原住民群体大都自称为“我们”。“在哥白尼生活的那个时代，人们只效忠于自己所居住的领地。”这一点和我们这个时代并无不同。简而言之，我们总是把自己当作世界的中心，而这个世界也只不过是我们想象的产物罢了。如果我们碰巧是金星人，并且能透过硫酸云层（正是这些硫酸云让金星的最外层大气产生极为刺鼻的味道）看到外面的世界的话，我们就多多少少能看到地球人眼中的景色：

2006年1月，从金星上方观测到的地球、火星、太阳的视运行轨迹

他们会看到，太阳、卫星和其他恒星不断运动着，在平行的圆轨道上升起又落下。它们从下方升起，好像是从地球内部钻出来一样，然后一点点往上升，升至最高点后便开始掉头，又沿原路下降……这些始终可见的恒星圆轨道，以及它们围绕着同一中心点的旋转，使得它们保持着这样一种球面运动……然后他们看到，距离这些始终可见的恒星较近的另外一些恒星消失了一小段时间，距离越远的恒星消失的时间成比例增加。

实际情况是，从金星上看，太阳是西升东落的，这是由于金星的自转方向与众不同，而且金星是没有卫星的。不过咱们就别计较这些细节了。

2005年11月，从地球上方观测到的金星、火星、水星、太阳的视运行轨迹

不管身在何处，我们为什么不把自己当作宇宙的中心呢？所有恒星看上去都在围绕着天极旋转，所以我们也许可以将天极定义为宇宙中心。但即便如此，天极也只不过是距离观测者所在星球最近的一个投射在天空中的极点，而天空显然也在不停旋转。无论我们怎样思考这一问题，我们都会受到直觉的引导，将所谓“世界”的中心设立在我们周围。

· 不敬上帝的十二人 ·

因此，在耶稣降生之前3个世纪，也就是哥白尼出生前18个世纪，萨摩斯的阿利斯塔克（Aristarchus of Samos）因为犯了大不敬之罪而受到斥责，这“绝非偶然”：因为他竟敢大放厥词，说我们围绕着太阳转!

我之前是否提到，阿利斯塔克的名字在《天体运行论》的手稿中被划掉了？哥白尼很可能经过再三思考，决定还是不要援引阿利斯塔克这个典型案例了。这是我的看法。不过，名字被划掉的情况只出现在第11页，在书中的其他部分，阿利斯塔克的名字都被保留了。我们对此该作何解读？这是否如同奥西安德尔所作的序言一样，是一种狡猾的规避，免得那些爱挑毛病的人说三道四（这些人看一本书从来不会超过12页）？抑或是无心之举？

总之，根据一个研究哥白尼的学者的说法，阿利斯塔克是第一个提出日心说的人。不过你也可以有不同的观点。公元前5世纪即将结束之际，一个叫菲洛劳斯（Philolaus）的人提出了一个荒唐的理论：地球围绕着中间的一团火旋转，而这团火就在我们脚下燃烧。一部圣徒传记宣称：“哥白尼从他那里接受了地球处于运动状态这一观点。”

托勒密的宇宙模型

比例尺：未知。金星、水星、太阳的天球顺序仍有争议。为简便起见，略去了行星的本轮（epicycle）和偏心匀速点（equant），但标出了行星本轮的偏心圆运行方向。

托勒密的地心说共识一开始完全没有极权色彩。据说，日心说的观点“从柏拉图到哥白尼，至少被12个哲学家提起过”，而且思想开放的人有时候还会把他们的观点记录下来。例如在12世纪前夕，我们发现一个叫“巴斯的阿贝拉尔”（Abelard of Bath）的人，在结束了阿拉伯地区的自然科学研究之后，对诸多“有关自然的问题”做了阐述，其中第50个问题便是“地球如何运行”。

哥白尼的宇宙模型

对行星间的相对距离以及行星公转周期做了近似计算。哥白尼的宇宙模型和我们现在的模型比较相像——假如我们没有望远镜，尚未抛弃恒星天球这个模型，而且还认为恒星和行星做匀速圆周运动的话。

这幅经过简化的示意图画出了行星的偏心圆，并对本轮运动做了简单标示（注意箭头所指方向与托勒密模型相反）。和往常一样，我略去了让人头疼的水星运行轨迹。

但是，对于托勒密的伟大成就，一位评论家这样评价道：“这一学说之所以看似完美，是因为它常常掩盖了自己的推导方式，而且在提出地心说理论时，很少提及日心说这一对立观点。”

· 为托勒密辩解 ·

那么，托勒密提供了哪些论据来支持我们位于宇宙中心这一观点呢？

地球一定位于万物的中心，否则地平圈就不会恰好将夜空一分为二了。

假如地球偏离了宇宙旋转的轴线，二分点就不会在固定的时间点出现，甚至根本不会出现。须知托勒密已经将二分点定义为黄道圆上相对的两点，这个定义自然使得如下主张更为可信：如果地球没有位于这个圆的中心，那么两个二分点之间的间隔就不会相同。（顺便一说：有谁在乎二分点什么时候到来呢？中世纪的犹太占星师大概会特别留意这两个时间点，因为据说在夏至、冬至之时，水会带有毒性。）

托勒密和他的天象模型

还可以这样为地心说辩护：假设地球位于上述宇宙旋转轴线以东，那么东边的恒星看上去就会比西边的大——这个说法不尽如人意，因为托勒密已经承认，宇宙足够广阔，天上的恒星也离得足够远，这使得他甚至无法测量出任何恒星的视差（在后文谈及金星的运行轨道时，我们会对这个术语做进一步讨论）。那么，怎么会有人妄想可以通过变换观测位置而发现恒星大小的变化？不过这一点必须不断重申：不管是托勒密还是哥白尼，他们都不会理解宇宙到底是何等的浩瀚。

· 波兰人的庭院 ·

在天文学史上，每前进一步就像是穿过了哥白尼时代的又一座带拱门的庭院。我们穿过必然性的窄门，进入一个开阔的自由王国，然而我们还未真正抵达外面的世界：我们仍被由谬误筑成的高墙围困在内——直到哥白尼、开普勒、牛顿摧毁了原有的宇宙之后，我们才得到解放。高墙倒下后，我们发现自己位于赫歇尔描述的无限的黑暗虚空中，孤苦无依。

在高墙之内，人们倾向于用球体来解释自身所处的世界。据说，阿那克西米尼第一个想象出天球这种透明的球体，用以解释天宇为何在旋转。之后，欧多克索斯（Eudoxus）构想了26个互相嵌套的同心天球，卡里普斯（Callipus）加到33个，亚里士多德又加到52个……每个庭院都开了一道拱门，通向另一个庭院。

在巴门尼德构建的世界中，我们被火包围着，火的外面是日月星辰，更外层又是一圈火，最外层则是宇宙的表层外壳。

拉斐尔名画《雅典学堂》，柏拉图手中正是《蒂迈欧篇》

天体圆周轨道模型的提出要归功于毕达哥拉斯学派。可是，有人知道该把天体运动的起源归功于谁吗？在柏拉图的《蒂迈欧篇》（Timaeus）里，我们读到，造物主“按照2倍和3倍的间隔，创造了7个大小不等的圆……并让这些圆轨道以相反方向运动”。造物主让太阳、水星、金星以同样的速度旋转，而命令月球、火星、木星“以各不相同且异于其他3个行星的速度运行，但此三者的速度成一定的比例”。

我们怎么知道恒星天球比行星天球更远呢？哥白尼给出了古老的回答：因为恒星会闪烁，而行星不会。

哥白尼将继续以自己的方式忠于古老的宇宙论，他假定天体的运行轨道是圆形，也假定天球的存在。他回溯前人走过的路，在曾经的庭院中搜寻他最为看重的宝物：天体观测数据。他会不会想象自己也身处观测地？他向我们喃喃道：“根据森索里纳斯（Censorinus）以及其他公认权威的记载，对希腊人来说，天狼星在那一天(夏至日)升起，(第一届)奥林匹克运动会正在举行。”

· 前辈的幽魂 ·

我不断提醒自己，哥白尼当时还没有望远镜。这对他来说还是无法想象的一种工具。因此，他参考了托勒密的《天文学大成》。

《天球运行论》最打动我的是它体现了一种抗争，即将人类思想从错误的体系——托勒密的体系中解放出来的抗争。读者也看到了，哥白尼并未完全把自己从这一体系中解放出来。理查德·伍利爵士(Sir Richard Wooley)曾将这个体系称为“最漫长的专制”，他说：我们竟然在长达1400年的时间里一直相信托勒密的那个以地球为中心、包含在旋转的天球之中的宇宙模型!在托勒密之前500年的亚里士多德就提出过类似观点，有谁会自大到敢于宣称亚里士多德并非永远正确呢？

因此，我在开始写作这本书时对托勒密怀有敌意。但在浏览了《天文学大成》后，我开始懂得，哥白尼以及我们所有人都应该深深感激这位不知疲倦的星表编纂人、音乐及光学理论家、地理学家和几何学家。对我来说，托勒密对黄道的解释比当今许多天文学教科书的更易懂。哥白尼很少费心去为术语下定义。他假定我们都已经读过了《天文学大成》。

哥白尼和《天球运行论》

这部著作最值得赞赏的一点是，它以观测数据为起点，并利用几何学解释这些数据。当然，诸如希帕克斯(Hipparchus)等前辈也是这样做的，但《天文学大成》近乎实现了完整性与一致性，几乎完美地例证了将知觉现象转化为数学表达的量化理性（quantitative rationality）。20世纪末，一位天文学家这样定义月相：“新月、上弦月、满月，以及下弦月指的是月球与太阳的黄经经度之差分别为0°、90°、180°、270°的时刻。” 我们此前在介绍托勒密对二分点的定义时已经见识到了这种思维方式，它促使我们将作为过渡形式的抽象数字转化为具体的形象，画出示意图，亲眼看到我们之前凭直觉所见之物的确切比例。这是我们从古代天文学家那里继承的遗产，在他们之中，我们应当特别提到托勒密：他的“专制”历时最长，因为他的理论最完美。

直到今天，还有人在崇拜托勒密。一位研究古代天文学和数学的历史学家坚称，哥白尼的理论与伊本·沙提尔(Ibn al Shatir)的理论极为相似（的确如此），所以说该理论“不太可能是（哥白尼）独立发现的”。随后，这位历史学家用如刀般锋利的言辞再次贬低了哥白尼：“我必须强调的是，一旦有人提出以太阳为中心构建太阳系，他马上就能在《天文学大成》一书中查到以天文单位表示的太阳系（星体）的尺寸。”

以现今的标准来看，托勒密和哥白尼的数据通常都不够准确。

例如下表：

我们需要提醒自己，他们得到数据的方式是凭肉眼观测、凭头脑构想、凭借铜圈和尺子。一旦想到这一点，这些数据错误就没那么不可接受了。不过话说回来，我明白为什么现在研究托勒密和哥白尼的人主要是历史学家，他们的任务不是计算出太阳的实际直径是多少，而是带着适当程度的偏见断言某人到底有没有可能独立发现某事。

的确，到目前为止，我们在《天球运行论》中看到的独立发现很少。不过是另一个人作的序，一两个被广为接受的观点而已，这算得了什么呢？“世界”一定是个球体，哥白尼写道。如果我们快速核对一下他那位已逝的对手的伟大著作，就能发现这部著作是能够证明哥白尼理论的，而这也是他所希望的。

在我看来，与哥白尼相比，托勒密的论证范围更广、更清晰、更优美。从各个方面来说，托勒密都是更优秀的思想家——当然，最重要的一个方面除外，哥白尼在这一方面的观点最为正确。