談地心說(shuō)的歷史功績(jī)

陳亞華

摘要: 雖然托勒密的地心體系被日心說(shuō)取代,但是它在誕生至今1500多年的時(shí)間里,帶給西方人的東西遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于哥白尼的日心說(shuō)。地心說(shuō),是世界上第一個(gè)行星體系模型,是世界上最早的假說(shuō)—演繹體系。在建立理論的過(guò)程中,自始至終使用數(shù)學(xué)工具去研究和證明,開(kāi)創(chuàng)了構(gòu)建精確性理論的先河。在地心說(shuō)占統(tǒng)治地位的上前年間,由于地心說(shuō)的統(tǒng)治地位和廣泛影響,它塑造了西方人的分析式的思維方式,和不包含倫理觀的實(shí)體自然觀,以及自然研究中應(yīng)用數(shù)學(xué)工具的習(xí)慣。

關(guān)鍵詞: 地心說(shuō);科學(xué)思維傳統(tǒng);歷史功績(jī)

中圖分類號(hào):B13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1002—2589(2009)31—0112—02

一、地心說(shuō)與日心說(shuō)

古代天文學(xué)邁進(jìn)現(xiàn)代化科學(xué)的前奏,可以以托勒密的模型為代表。多少代人從事觀測(cè)和分析使描述天體運(yùn)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系日臻精確,但都只限于對(duì)直觀的天體相對(duì)位置的二維移動(dòng)規(guī)律的表述上。而以托勒密為代表的努力,把這些運(yùn)動(dòng)看成是實(shí)際的三維世界中天體空間運(yùn)動(dòng)在二維天球面上的投影,并發(fā)展了科學(xué)的方法加以描述。哥白尼復(fù)活了古代的一個(gè)學(xué)說(shuō),更加精細(xì)地重新刻畫?！叭招摹薄ⅰ暗匦摹睂W(xué)說(shuō)之爭(zhēng)就是圍繞著究竟建立一個(gè)什么樣的模型來(lái)展開(kāi)的。如果沒(méi)有托勒密把模型納人科學(xué)的軌道,那么一切爭(zhēng)議都會(huì)成為理念的。或許沒(méi)有這樣的爭(zhēng)議也就發(fā)展不出今天的科學(xué)。

地心說(shuō)是長(zhǎng)期盛行于古代歐洲的宇宙學(xué)說(shuō)。它最初由古希臘學(xué)者歐多克斯提出,后經(jīng)亞里多德、托勒密進(jìn)一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來(lái)。托勒密認(rèn)為,地球處于宇宙中心靜止不動(dòng)。從地球向外,依次有月球、水星、金星、太陽(yáng)、火星、木星和土星,在各自的圓軌道上繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。其中,行星的運(yùn)動(dòng)要比太陽(yáng)、月球復(fù)雜些:行星在本輪上運(yùn)動(dòng),而本輪又沿均輪繞地運(yùn)行。在太陽(yáng)、月球行星之外,是鑲嵌著所有恒星的天球—恒星天。再外面,是推動(dòng)天體運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)天。地心說(shuō)是世界上第一個(gè)行星體系模型。盡管它把地球當(dāng)作宇宙中心是錯(cuò)誤的,然而它的歷史功績(jī)不應(yīng)抹殺。地心說(shuō)承認(rèn)地球是“球形”的,并把行星從恒星中區(qū)別出來(lái),著眼于探索和揭示行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,這標(biāo)志著人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的一大進(jìn)步。地心說(shuō)最重要的成就是運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算行星的運(yùn)行,托勒密還第一次提出“運(yùn)行軌道”的概念,設(shè)計(jì)出了一個(gè)本輪均輪模型。按照這個(gè)模型,人們能夠?qū)π行堑倪\(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量計(jì)算,推測(cè)行星所在的位置,這是一個(gè)了不起的創(chuàng)造。在一定時(shí)期里,依據(jù)這個(gè)模型可以在一定程度上正確地預(yù)測(cè)天象,因而在生產(chǎn)實(shí)踐中也起過(guò)一定的作用。地心說(shuō)中的本輪均輪模型,畢竟是托勒密根據(jù)有限的觀察資料拼湊出來(lái)的,他是通過(guò)人為地規(guī)定本輪、均輪的大小及行星運(yùn)行速度,才使這個(gè)模型和實(shí)測(cè)結(jié)果取得一致。但是,到了中世紀(jì)后期,隨著觀察儀器的不斷改進(jìn),行星位置和運(yùn)動(dòng)的測(cè)量越來(lái)越精確,觀測(cè)到的行星實(shí)際位置同這個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果的偏差,就逐漸顯露出來(lái)了。

1543年,波蘭天文學(xué)家哥白尼在臨終時(shí)發(fā)表了一部具有歷史意義的著作——《天體運(yùn)行論》,完整地提出了“日心說(shuō)”理論。這個(gè)理論體系認(rèn)為,太陽(yáng)是行星系統(tǒng)的中心,一切行星都繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。地球也是一顆行星,它上面像陀螺一樣自轉(zhuǎn),一面又和其他行星一樣圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)。日心說(shuō)把宇宙的中心從地球挪向太陽(yáng),這看上去似乎很簡(jiǎn)單,實(shí)際上卻是一項(xiàng)非凡的創(chuàng)舉。哥白尼依據(jù)大量精確的觀測(cè)材料,運(yùn)用當(dāng)時(shí)正在發(fā)展中的三角學(xué)的成就,分析了行星、太陽(yáng)、地球之間的關(guān)系,計(jì)算了行星軌道的相對(duì)大小和傾角等,“安排”出一個(gè)比較和諧而有秩序的太陽(yáng)系。這比起已經(jīng)加到80余個(gè)圈的地心說(shuō),不僅在結(jié)構(gòu)上優(yōu)美和諧得多,而且計(jì)算簡(jiǎn)單。哥白尼的計(jì)算與實(shí)際觀測(cè)資料能更好地吻合。因此,日心說(shuō)最終代替了地心說(shuō)。

托勒密的天體模型之所以能夠流行千年,是有它的優(yōu)點(diǎn)和歷史原因的。它的主要特點(diǎn)是:(1)繞著某一中心的勻角速運(yùn)動(dòng),符合當(dāng)時(shí)占主導(dǎo)思想的柏拉圖的假設(shè),也適合于亞里士多德的物理學(xué),易于被接受。(2)用幾種圓周軌道不同的組合預(yù)言了行星的運(yùn)動(dòng)位置,與實(shí)際相差很小,相比以前的體系有所改進(jìn),能解釋行星的亮度變化。地心說(shuō)的最大問(wèn)題是通過(guò)觀測(cè)然后找到合適的本輪均論去不斷的構(gòu)建一個(gè)越來(lái)越復(fù)雜的模型,是依靠經(jīng)驗(yàn)搭建理論,而不是找到了先進(jìn)的理論去指導(dǎo)實(shí)踐。

二、地心說(shuō)對(duì)西方科學(xué)的真正價(jià)值

在我看來(lái),地心說(shuō)的影響和意義說(shuō)的再大也不為過(guò),說(shuō)成是西方科學(xué)理論研究習(xí)慣的開(kāi)創(chuàng)者才能表達(dá)我對(duì)地心說(shuō)的贊美。

地心說(shuō)是世界上第一個(gè)行星體系模型,承認(rèn)地球是“球形”的,并把行星從恒星中區(qū)別出來(lái),著眼于探索和揭示行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,這標(biāo)志著人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的一大進(jìn)步。地心說(shuō)最重要的成就是運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算行星的運(yùn)行,托勒密還第一次提出“運(yùn)行軌道”的概念,設(shè)計(jì)出了一個(gè)本輪均輪模型。按照這個(gè)模型,人們能夠?qū)π行堑倪\(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量計(jì)算,推測(cè)行星所在的位置,這是一個(gè)了不起的創(chuàng)造。

托勒密的地心說(shuō)不是臆測(cè),也不是先驗(yàn)的武斷,更不是巫者的邪說(shuō),而是當(dāng)時(shí)社會(huì)歷史背景和科學(xué)技術(shù)條件下,和當(dāng)時(shí)實(shí)踐水平相適應(yīng)的理論。

首先,托勒密的地心說(shuō)是對(duì)前人思想和學(xué)說(shuō)的總結(jié)。在他之前,歐多克索認(rèn)為地球是萬(wàn)物的中心,提出了太陽(yáng)、月亮和行星都在同心透明體中繞地球而運(yùn)轉(zhuǎn)的觀點(diǎn)。隨后,天文學(xué)家阿波羅尼提出了本輪、均輪的概念,用來(lái)解釋天體和地球距離的變化。稍后的喜帕恰斯又繼承了阿波羅尼的本輪、均輪理論,并進(jìn)一步用偏心圓來(lái)解釋太陽(yáng)的不均勻性運(yùn)動(dòng)。他還發(fā)現(xiàn)了歲差,編制了幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)太陽(yáng)和月亮的運(yùn)動(dòng)表以及一份包括1 000多顆恒星位置和亮度的星表。托勒密正是沿著歐多克索、阿波羅尼和喜帕恰斯的道路,并集古希臘天文學(xué)的大成,形成了他的完整的地心說(shuō)體系。其次,托勒密的地心說(shuō)是建立在他長(zhǎng)期觀察實(shí)踐的基礎(chǔ)之上的。他不僅繼承了前人積累的天象資料,而且自己作了二十多年的辛勤觀測(cè),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了浩繁的計(jì)算。托勒密的地心說(shuō)是一定歷史階段的產(chǎn)物,它不能不受當(dāng)時(shí)生產(chǎn)發(fā)展水平的限制。在當(dāng)時(shí)的條件,要科學(xué)認(rèn)識(shí)地球的運(yùn)動(dòng)是不可能的,相反,采用地心系來(lái)描述天體運(yùn)動(dòng)則是很自然的,而且是合乎認(rèn)識(shí)發(fā)展邏輯的。

托勒密的地心說(shuō)中是古希臘留傳下來(lái)的寶貴的科學(xué)遺產(chǎn)之一,地心說(shuō)的某些結(jié)論,即便是用現(xiàn)代的觀測(cè)資料來(lái)進(jìn)行檢查,也是相當(dāng)準(zhǔn)確的[1]。托勒密建立他的體系是從實(shí)際觀測(cè)資料出發(fā)的,并且每一步都與觀測(cè)結(jié)果相對(duì)照,根據(jù)觀測(cè)結(jié)果來(lái)修改和補(bǔ)充自己的理論。相反,早期哥白尼的日心說(shuō)由于不能象托勒密的地心說(shuō)那樣做到相當(dāng)精確地同觀測(cè)一致,致使一些天文學(xué)家拒絕接受日心說(shuō),或一度贊成后又放棄了它(如第谷)。從這一點(diǎn)來(lái)看,地心說(shuō)的科學(xué)價(jià)值也是應(yīng)該予以充分肯定的。

托勒密建立地心說(shuō)的基本思路與方法是:“對(duì)由實(shí)際觀測(cè)得來(lái)的資料進(jìn)行數(shù)學(xué)概括,抽象出一個(gè)模型,構(gòu)成明確的幾何圖像,然后用演繹方法從模型中預(yù)言天象,如這些預(yù)言的天象被新的觀測(cè)證實(shí),就表示模型成功,否則就修改模型。按照這種思路與方法,托勒密建立了人類歷史上第一個(gè)科學(xué)的宇宙結(jié)構(gòu)模型?！盵1] 盡管西方天文學(xué)在幾千年發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)無(wú)數(shù)發(fā)明與改進(jìn),但其最基本的思路與方法仍然是托勒密建立地心說(shuō)的這種思路與方法。從哥白尼的日心說(shuō)到現(xiàn)代宇宙學(xué)的各種模型都可以看作是托勒密的的方法的繼承與發(fā)展。也就是說(shuō),托勒密建立地心說(shuō)的理念和方法,先用觀察法和歸納法,獲得經(jīng)驗(yàn)資料,然后建立假說(shuō),再用實(shí)踐檢驗(yàn)理論,構(gòu)成了最早的假說(shuō)—演繹體系。另外,在建立理論的過(guò)程中,自始至終使用數(shù)學(xué)工具去研究和證明,應(yīng)用數(shù)學(xué)工具來(lái)找到使人信服的依據(jù),開(kāi)創(chuàng)了構(gòu)建精確性理論的先河。在地心說(shuō)之前,恐怕沒(méi)有那個(gè)大規(guī)模的理論有如此完善的體系和精確性、嚴(yán)密性?！巴欣彰堤幚韱?wèn)題的方法和他的許多令人信服的系統(tǒng)陳述,使得他成為在開(kāi)普勒之前最徹底并且最具天才的理論天文學(xué)家,由此,托勒玫天文學(xué)體系一步步地建立起來(lái)。他的工作是前人對(duì)于宇宙進(jìn)行數(shù)學(xué)化的繼續(xù),他假設(shè)了數(shù)學(xué)化的幾何模型,成為他所有工作的基礎(chǔ)。”[2]

三、還地心說(shuō)應(yīng)有的歷史地位

受地心說(shuō)長(zhǎng)達(dá)上千年的熏陶,在地心說(shuō)之后,西方的所有的理論,都自覺(jué)不自覺(jué)的在理論模式上向地心說(shuō)學(xué)習(xí)。而在科學(xué)思維方式上,也是如此。主要有以下幾點(diǎn):

1.熱衷于探索尋找自然現(xiàn)象背后的原因?！拔鞣娇茖W(xué)的本質(zhì)在于它是對(duì)自然現(xiàn)象背后原因的猜測(cè)或揭示”[2] 。而這種注重尋找自然現(xiàn)象背后原因的傳統(tǒng)正是古希臘理智的一個(gè)鮮明特征。在地心說(shuō)中的原動(dòng)天的存在,就是西方思維中追尋原因的體現(xiàn)。亞里士多德一定要說(shuō)明天,為什么會(huì)動(dòng),而渾天說(shuō)的創(chuàng)立者張衡則不會(huì)考慮這個(gè)問(wèn)題。

2.喜歡運(yùn)用理性思維觀察、分析和解決問(wèn)題。對(duì)邏輯的推崇使的在西方人看來(lái),作為理性思維規(guī)則的形式邏輯是人類獲得對(duì)客觀世界的真知,即知事物之所以然的一個(gè)必不可少的“工具”。 從這里我們終于弄清楚了,牛頓之所以提出萬(wàn)有引力假說(shuō),是因?yàn)槿f(wàn)有引力是對(duì)蘋果總是掉到地上,不飛到天上去的一個(gè)合邏輯的解釋。相信托勒密和之前的天文學(xué)家們也在不停的問(wèn)為什么星星們總在繞我們轉(zhuǎn),為什么周而復(fù)始。

3.相信世界是簡(jiǎn)單的、有序的、統(tǒng)一的,因而可以憑理性思維找到其中的規(guī)律。同心球,天球?qū)舆@種宇宙結(jié)構(gòu),說(shuō)明西方對(duì)世界圖景的信仰。而同時(shí)代的渾天說(shuō),中國(guó)人并不想把哪個(gè)星星在哪個(gè)軌道上搞得很清楚,因?yàn)槲覀兏敢庀嘈?這個(gè)世界是變化的、復(fù)雜的、不可知的。

四、結(jié)語(yǔ)

地心說(shuō)不是西方自然觀和物質(zhì)觀的起源,但是在鞏固和發(fā)揚(yáng)這種思想的過(guò)程中發(fā)揮了舉足輕重的作用。在漫長(zhǎng)的上千年的時(shí)間里,地心說(shuō)在不斷的影響加深著西方世界的人們的對(duì)世界的直觀認(rèn)識(shí),以至于根深蒂固。地心說(shuō)作為一種科學(xué)假說(shuō),具有很多的合理性,其敗給日心說(shuō)的部分僅僅是它的整個(gè)理論的一小部分,它所表現(xiàn)出來(lái)的自然觀,物質(zhì)觀,研究方法,是西方科學(xué)的集大成者,其社會(huì)影響力所發(fā)揮的時(shí)間和范圍遠(yuǎn)超日心說(shuō)。讓熱愛(ài)科學(xué)的人們,為地心說(shuō)喝彩!

參考文獻(xiàn):

[1]梅其君.從托勒密的地心說(shuō)看科學(xué)史上的錯(cuò)誤理論[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版(季刊),2001,(4).

[2]鄧可卉.托勒玫“至大論”的方法論基礎(chǔ)[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào):哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版,2006,(5).

[3]錢兆華.西方科學(xué)的文化基因初探[J].自然辯證法研究,2003,(8).(責(zé)任編輯/ 姜超)