托勒密的理論比哥白尼的更完美？ | 青年維也納

作者：威廉·T.沃爾曼

“與哥白尼相比，托勒密的論證範圍更廣、更清晰、更優美。從各個方面來說，托勒密都是更優秀的思想家——當然，最重要的一個方面除外。”

本文摘自《地心說的隕落》。全文4700字，可在十分鐘内讀完。

與高桑早年文章對照來看，更為有趣：

· 無法避免的中心意識 ·

關于地球是球形的這一問題，我們很快就達成了基本共識。因為與此共識相左的觀點在哥白尼寫《天體運行論》的幾百年前便差不多消失殆盡。對于地球在宇宙中的位置，以及地球是否處于運動狀态，人們也早已達成了共識——即托勒密的“地心說”，而哥白尼的使命就是摧毀這一共識。

我研究過的原住民群體大都自稱為“我們”。“在哥白尼生活的那個時代，人們隻效忠于自己所居住的領地。”這一點和我們這個時代并無不同。簡而言之，我們總是把自己當作世界的中心，而這個世界也隻不過是我們想象的産物罷了。如果我們碰巧是金星人，并且能透過硫酸雲層（正是這些硫酸雲讓金星的最外層大氣産生極為刺鼻的味道）看到外面的世界的話，我們就多多少少能看到地球人眼中的景色：

2006年1月，從金星上方觀測到的地球、火星、太陽的視運行軌迹

他們會看到，太陽、衛星和其他恒星不斷運動着，在平行的圓軌道上升起又落下。它們從下方升起，好像是從地球内部鑽出來一樣，然後一點點往上升，升至最高點後便開始掉頭，又沿原路下降……這些始終可見的恒星圓軌道，以及它們圍繞着同一中心點的旋轉，使得它們保持着這樣一種球面運動……然後他們看到，距離這些始終可見的恒星較近的另外一些恒星消失了一小段時間，距離越遠的恒星消失的時間成比例增加。

實際情況是，從金星上看，太陽是西升東落的，這是由于金星的自轉方向與衆不同，而且金星是沒有衛星的。不過咱們就别計較這些細節了。

2005年11月，從地球上方觀測到的金星、火星、水星、太陽的視運行軌迹

不管身在何處，我們為什麼不把自己當作宇宙的中心呢？所有恒星看上去都在圍繞着天極旋轉，所以我們也許可以将天極定義為宇宙中心。但即便如此，天極也隻不過是距離觀測者所在星球最近的一個投射在天空中的極點，而天空顯然也在不停旋轉。無論我們怎樣思考這一問題，我們都會受到直覺的引導，将所謂“世界”的中心設立在我們周圍。

· 不敬上帝的十二人 ·

因此，在耶稣降生之前3個世紀，也就是哥白尼出生前18個世紀，薩摩斯的阿利斯塔克（Aristarchus of Samos）因為犯了大不敬之罪而受到斥責，這“絕非偶然”：因為他竟敢大放厥詞，說我們圍繞着太陽轉!

我之前是否提到，阿利斯塔克的名字在《天體運行論》的手稿中被劃掉了？哥白尼很可能經過再三思考，決定還是不要援引阿利斯塔克這個典型案例了。這是我的看法。不過，名字被劃掉的情況隻出現在第11頁，在書中的其他部分，阿利斯塔克的名字都被保留了。我們對此該作何解讀？這是否如同奧西安德爾所作的序言一樣，是一種狡猾的規避，免得那些愛挑毛病的人說三道四（這些人看一本書從來不會超過12頁）？抑或是無心之舉？

總之，根據一個研究哥白尼的學者的說法，阿利斯塔克是第一個提出日心說的人。不過你也可以有不同的觀點。公元前5世紀即将結束之際，一個叫菲洛勞斯（Philolaus）的人提出了一個荒唐的理論：地球圍繞着中間的一團火旋轉，而這團火就在我們腳下燃燒。一部聖徒傳記宣稱：“哥白尼從他那裡接受了地球處于運動狀态這一觀點。”

托勒密的宇宙模型

比例尺：未知。金星、水星、太陽的天球順序仍有争議。為簡便起見，略去了行星的本輪（epicycle）和偏心勻速點（equant），但标出了行星本輪的偏心圓運行方向。

托勒密的地心說共識一開始完全沒有極權色彩。據說，日心說的觀點“從柏拉圖到哥白尼，至少被12個哲學家提起過”，而且思想開放的人有時候還會把他們的觀點記錄下來。例如在12世紀前夕，我們發現一個叫“巴斯的阿貝拉爾”（Abelard of Bath）的人，在結束了阿拉伯地區的自然科學研究之後，對諸多“有關自然的問題”做了闡述，其中第50個問題便是“地球如何運行”。

哥白尼的宇宙模型

對行星間的相對距離以及行星公轉周期做了近似計算。哥白尼的宇宙模型和我們現在的模型比較相像——假如我們沒有望遠鏡，尚未抛棄恒星天球這個模型，而且還認為恒星和行星做勻速圓周運動的話。

這幅經過簡化的示意圖畫出了行星的偏心圓，并對本輪運動做了簡單标示（注意箭頭所指方向與托勒密模型相反）。和往常一樣，我略去了讓人頭疼的水星運行軌迹。

但是，對于托勒密的偉大成就，一位評論家這樣評價道：“這一學說之所以看似完美，是因為它常常掩蓋了自己的推導方式，而且在提出地心說理論時，很少提及日心說這一對立觀點。”

· 為托勒密辯解 ·

那麼，托勒密提供了哪些論據來支持我們位于宇宙中心這一觀點呢？

地球一定位于萬物的中心，否則地平圈就不會恰好将夜空一分為二了。

假如地球偏離了宇宙旋轉的軸線，二分點就不會在固定的時間點出現，甚至根本不會出現。須知托勒密已經将二分點定義為黃道圓上相對的兩點，這個定義自然使得如下主張更為可信：如果地球沒有位于這個圓的中心，那麼兩個二分點之間的間隔就不會相同。（順便一說：有誰在乎二分點什麼時候到來呢？中世紀的猶太占星師大概會特别留意這兩個時間點，因為據說在夏至、冬至之時，水會帶有毒性。）

托勒密和他的天象模型

還可以這樣為地心說辯護：假設地球位于上述宇宙旋轉軸線以東，那麼東邊的恒星看上去就會比西邊的大——這個說法不盡如人意，因為托勒密已經承認，宇宙足夠廣闊，天上的恒星也離得足夠遠，這使得他甚至無法測量出任何恒星的視差（在後文談及金星的運行軌道時，我們會對這個術語做進一步讨論）。那麼，怎麼會有人妄想可以通過變換觀測位置而發現恒星大小的變化？不過這一點必須不斷重申：不管是托勒密還是哥白尼，他們都不會理解宇宙到底是何等的浩瀚。

· 波蘭人的庭院 ·

在天文學史上，每前進一步就像是穿過了哥白尼時代的又一座帶拱門的庭院。我們穿過必然性的窄門，進入一個開闊的自由王國，然而我們還未真正抵達外面的世界：我們仍被由謬誤築成的高牆圍困在内——直到哥白尼、開普勒、牛頓摧毀了原有的宇宙之後，我們才得到解放。高牆倒下後，我們發現自己位于赫歇爾描述的無限的黑暗虛空中，孤苦無依。

在高牆之内，人們傾向于用球體來解釋自身所處的世界。據說，阿那克西米尼第一個想象出天球這種透明的球體，用以解釋天宇為何在旋轉。之後，歐多克索斯（Eudoxus）構想了26個互相嵌套的同心天球，卡裡普斯（Callipus）加到33個，亞裡士多德又加到52個……每個庭院都開了一道拱門，通向另一個庭院。

在巴門尼德構建的世界中，我們被火包圍着，火的外面是日月星辰，更外層又是一圈火，最外層則是宇宙的表層外殼。

拉斐爾名畫《雅典學堂》，柏拉圖手中正是《蒂邁歐篇》

天體圓周軌道模型的提出要歸功于畢達哥拉斯學派。可是，有人知道該把天體運動的起源歸功于誰嗎？在柏拉圖的《蒂邁歐篇》（Timaeus）裡，我們讀到，造物主“按照2倍和3倍的間隔，創造了7個大小不等的圓……并讓這些圓軌道以相反方向運動”。造物主讓太陽、水星、金星以同樣的速度旋轉，而命令月球、火星、木星“以各不相同且異于其他3個行星的速度運行，但此三者的速度成一定的比例”。

我們怎麼知道恒星天球比行星天球更遠呢？哥白尼給出了古老的回答：因為恒星會閃爍，而行星不會。

哥白尼将繼續以自己的方式忠于古老的宇宙論，他假定天體的運行軌道是圓形，也假定天球的存在。他回溯前人走過的路，在曾經的庭院中搜尋他最為看重的寶物：天體觀測數據。他會不會想象自己也身處觀測地？他向我們喃喃道：“根據森索裡納斯（Censorinus）以及其他公認權威的記載，對希臘人來說，天狼星在那一天(夏至日)升起，(第一屆)奧林匹克運動會正在舉行。”

· 前輩的幽魂 ·

我不斷提醒自己，哥白尼當時還沒有望遠鏡。這對他來說還是無法想象的一種工具。因此，他參考了托勒密的《天文學大成》。

《天球運行論》最打動我的是它體現了一種抗争，即将人類思想從錯誤的體系——托勒密的體系中解放出來的抗争。讀者也看到了，哥白尼并未完全把自己從這一體系中解放出來。理查德·伍利爵士(Sir Richard Wooley)曾将這個體系稱為“最漫長的專制”，他說：我們竟然在長達1400年的時間裡一直相信托勒密的那個以地球為中心、包含在旋轉的天球之中的宇宙模型!在托勒密之前500年的亞裡士多德就提出過類似觀點，有誰會自大到敢于宣稱亞裡士多德并非永遠正确呢？

因此，我在開始寫作這本書時對托勒密懷有敵意。但在浏覽了《天文學大成》後，我開始懂得，哥白尼以及我們所有人都應該深深感激這位不知疲倦的星表編纂人、音樂及光學理論家、地理學家和幾何學家。對我來說，托勒密對黃道的解釋比當今許多天文學教科書的更易懂。哥白尼很少費心去為術語下定義。他假定我們都已經讀過了《天文學大成》。

哥白尼和《天球運行論》

這部著作最值得贊賞的一點是，它以觀測數據為起點，并利用幾何學解釋這些數據。當然，諸如希帕克斯(Hipparchus)等前輩也是這樣做的，但《天文學大成》近乎實現了完整性與一緻性，幾乎完美地例證了将知覺現象轉化為數學表達的量化理性（quantitative rationality）。20世紀末，一位天文學家這樣定義月相：“新月、上弦月、滿月，以及下弦月指的是月球與太陽的黃經經度之差分别為0°、90°、180°、270°的時刻。” 我們此前在介紹托勒密對二分點的定義時已經見識到了這種思維方式，它促使我們将作為過渡形式的抽象數字轉化為具體的形象，畫出示意圖，親眼看到我們之前憑直覺所見之物的确切比例。這是我們從古代天文學家那裡繼承的遺産，在他們之中，我們應當特别提到托勒密：他的“專制”曆時最長，因為他的理論最完美。

直到今天，還有人在崇拜托勒密。一位研究古代天文學和數學的曆史學家堅稱，哥白尼的理論與伊本·沙提爾(Ibn al Shatir)的理論極為相似（的确如此），所以說該理論“不太可能是（哥白尼）獨立發現的”。随後，這位曆史學家用如刀般鋒利的言辭再次貶低了哥白尼：“我必須強調的是，一旦有人提出以太陽為中心構建太陽系，他馬上就能在《天文學大成》一書中查到以天文單位表示的太陽系（星體）的尺寸。”

以現今的标準來看，托勒密和哥白尼的數據通常都不夠準确。

例如下表：

我們需要提醒自己，他們得到數據的方式是憑肉眼觀測、憑頭腦構想、憑借銅圈和尺子。一旦想到這一點，這些數據錯誤就沒那麼不可接受了。不過話說回來，我明白為什麼現在研究托勒密和哥白尼的人主要是曆史學家，他們的任務不是計算出太陽的實際直徑是多少，而是帶着适當程度的偏見斷言某人到底有沒有可能獨立發現某事。

的确，到目前為止，我們在《天球運行論》中看到的獨立發現很少。不過是另一個人作的序，一兩個被廣為接受的觀點而已，這算得了什麼呢？“世界”一定是個球體，哥白尼寫道。如果我們快速核對一下他那位已逝的對手的偉大著作，就能發現這部著作是能夠證明哥白尼理論的，而這也是他所希望的。

在我看來，與哥白尼相比，托勒密的論證範圍更廣、更清晰、更優美。從各個方面來說，托勒密都是更優秀的思想家——當然，最重要的一個方面除外，哥白尼在這一方面的觀點最為正确。