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托勒密地心说的依据

托勒密地心说的依据



托勒密于公元二世纪,提出了自己的宇宙结构学说,即“地心说”。

其实,地心说是亚里士多德的首创,他认为宇宙的运动是由上帝推动的。他说,宇宙是一个有限的球体,分为天地两层,地球位于宇宙中心,所以日月围绕地球运行,物体总是落向地面。地球之外有9个等距天层,由里到外的排列次序是:月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天,此外空无一物。各个天层自己不会动,上帝推动了恒星天层,恒星天层才带动了所有的天层运动。人居住的地球,静静地屹立在宇宙的中心。

托勒密全面继承了亚里士多德的地心说,并利用前人积累和他自己长期观测得到的数据,写成了8卷本的《伟大论》。在书中,他把亚里士多德的9层天扩大为11层,把原动力天改为晶莹天,又往外添加了最高天和净火天。托勒密设想,各行星都绕着一个较小的圆周上运动,而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动。

他把绕地球的那个圆叫“均轮”,每个小圆叫“本轮”。同时假设地球并不恰好在均轮的中心,而偏开一定的距离,均轮是一些偏心圆;日月行星除作上述轨道运行外,还与众恒星一起,每天绕地球转动一周。托勒密这个不反映宇宙实际结构的数学图景,却较为完满的解释了当时观测到的行星运动情况,并取得了航海上的实用价值,从而被人们广为信奉。

托勒密的天体模型之所以能够流行千年,是有它的优点和历史原因的。

它的主要特点是:

1、绕着某一中心的匀角速运动,符合当时占主导思想的柏拉图的假设,也适合于亚里士多德的物理学,易于被接受。

2、用几种圆周轨道不同的组合预言了行星的运动位置,与实际相差很小,相比以前的体系有所改进,还能解释行星的亮度变化。

3、地球不动的说法,对当时人们的生活是令人安慰的假设,也符合基督教信仰。

在当时的历史条件下,托勒密提出的行星体系学说,是具有进步意义的。首先,它肯定了大地是一个悬空着的没有支柱的球体。其次,从恒星天体上区分出行星和日月是离我们较近的一群天体,这是把太阳系从众星中识别出来的关键性一步。

托勒密本人声称他的体系并不具有物理的真实性,而只是一个计算天体位置的数学方案。至于教会利用和维护地心说,那是托勒密死后一千多年的事情了。教会之所以维护地心说,只是想歪曲它以证明教义中描绘的天堂人间地狱的图象,如果编纂教义时流行着别的什么学说,说不定教会也会加以利用的。所以,托勒密的宇宙学说同宗教本来并没有什么必然的联系。

托勒密的天文学著作经阿拉伯学者之手而重为欧洲所知之后,又在欧洲保持了长时间的影响力,至少延续到16世纪。在此之前,没有任何西方的星历表不是按托勒密理论推算出来的。虽然星历表的精确程度不断有所提高,但由于托勒密所使用的古希腊本轮–均轮系统具有类似级数展开的功能,即为了增加推算的精确度,可以在本轮上再加一个小轮,让此小轮之心在本轮上绕行,而让天体在小轮上绕行。

只要适当调诸轮的半径、绕行方向和速度,即可达到要求。从理论上说,小轮可以不断增加,以求得更高的精度,有些天文学家正是这样做的。但其缺点也是显而易见的,那就是过于繁琐。之后哥白尼在《天体运行论》中放弃了这种表示,改用了更为简洁的日心说。

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