驚艷千年的古希臘智者
——阿里斯塔克

文/李鑒 張培華

▲歐洲古典星圖插畫——日心說示意圖（1660 年）

提出日心說：超越時(shí)代，明珠蒙塵

他的想法并沒有多少追隨者，大多數(shù)人還是愿意信奉一個(gè)以地球?yàn)橹行牡奶栂怠Ｋ苟喔鹋傻南ＥD哲學(xué)家克利安西斯（Cleanthes）甚至說，阿里斯塔克應(yīng)該以“大不敬罪”被審判，“因?yàn)樗f宇宙的根本（指地球）是運(yùn)動(dòng)著的”。

好在《數(shù)沙者》中采用了阿里斯塔克的宇宙模型，為后人留下了寶貴的資料?，F(xiàn)在有西方學(xué)者考證，阿里斯塔克的思想曾為哥白尼注入了靈感。

在《天體運(yùn)行論》的手稿中，哥白尼曾提到，阿里斯塔克提出過地球繞著太陽運(yùn)動(dòng)。只是正式出版時(shí)，他刪掉了這一段，并且略去了相關(guān)文獻(xiàn)。原因可能是，當(dāng)時(shí)《數(shù)沙者》只有幾本手抄的副本留存，哥白尼很可能沒有見過這本書。直到1544 年，該書被重新發(fā)現(xiàn)并印刷出版后才流行開來，而那時(shí)哥白尼已經(jīng)去世了。他知道阿里斯塔克的思想，大概只是來自艾提烏斯（Aetius）的寥寥數(shù)語：“阿里斯塔克分析了太陽在恒星之間的運(yùn)行情況，他認(rèn)為地球沿著黃道（即太陽視運(yùn)動(dòng)軌跡）運(yùn)動(dòng)，并且具有一個(gè)傾角，以此來解釋太陽影子的變化?！币愿绨啄岬膰?yán)謹(jǐn)作風(fēng)，這些只言片語自然不宜作為正式參考文獻(xiàn)。

▲美國(guó)出版的阿基米德《數(shù)沙者》封面

▲阿里斯塔克提出的計(jì)算日地距離與地月距離之比方法示意圖（大小和距離未按比例）：在上弦或下弦月時(shí)，太陽、月球和地球應(yīng)當(dāng)形成一個(gè)直角三角形，通過測(cè)量太陽-地球-月亮這個(gè)角的角度，可以測(cè)算出日地距離和地月距離的比值。

▲月食拼接圖，阿里斯塔克通過觀測(cè)月食，計(jì)算出地球的直徑約為月球的3 倍

到了伽利略時(shí)代，他讀過《數(shù)沙者》并且知道阿里斯塔克是第一個(gè)日心論者，所以把哥白尼稱為日心說思想的“恢復(fù)者和證實(shí)者”。從這一點(diǎn)來看，他是把“發(fā)現(xiàn)者”這個(gè)詞留給了薩摩斯的阿里斯塔克。當(dāng)然，這一點(diǎn)兒也無損于哥白尼的偉大，他的煌煌巨著無論是觀測(cè)還是數(shù)學(xué)計(jì)算上都要比前人全面和深刻得多。

探求日地距離：奇思妙想驚艷千年

在阿里斯塔克唯一傳世的著作《論日月的大小和距離》中，他提出了計(jì)算月球、太陽的大小和遠(yuǎn)近的方法。他是已知的最早解答這些問題的人。

他提出的方法，讓人真真切切地體會(huì)到了思考的樂趣：在上弦或下弦月時(shí)，太陽、月球和地球應(yīng)當(dāng)形成一個(gè)直角三角形，通過測(cè)量太陽-地球-月亮這個(gè)銳角的度數(shù)（以下稱為角A），就可以測(cè)算出日地距離和地月距離的比值。由于這個(gè)角度非常接近90 度（事實(shí)上，角A 的大小是89 度51 分左右），在當(dāng)時(shí)是不可能精確測(cè)量的。阿里斯塔克采用的數(shù)值是87 度，人們發(fā)現(xiàn)這是他通過觀察月相計(jì)算出來的，并不是直接測(cè)量的結(jié)果。他觀察到，月亮從上弦月變化到下弦月的時(shí)間，要比從下弦月變化到上弦月的時(shí)間長(zhǎng)了1天左右。從這個(gè)現(xiàn)象可以計(jì)算出角A等于87 度，這一計(jì)算方法現(xiàn)在成了天文教材里的一道經(jīng)典習(xí)題，不知道有多少學(xué)子為這一精妙的想法而深深折服！

基于當(dāng)時(shí)的觀測(cè)條件，阿里斯塔克很難準(zhǔn)確得知月相為上弦、下弦的準(zhǔn)確時(shí)刻，實(shí)際從上弦到下弦的時(shí)間比從下弦到上弦的時(shí)間只長(zhǎng)1.2 小時(shí)左右，而不是1 天。他根據(jù)角A 等于87 度，算出日地距離大約等于地月距離的19 倍。然后，又通過觀測(cè)日全食發(fā)現(xiàn)月亮的視大小和太陽的視大小相當(dāng)，他推斷出太陽的直徑是月球直徑的19 倍。此外，他還通過觀測(cè)月全食，計(jì)算了地球影子的寬度，得出月球的直徑是地球直徑的0.32～0.40 倍，太陽的直徑是地球直徑的6.3～7.2 倍。今天我們知道，日地距離差不多是地月距離的400 倍，月球和太陽的直徑分別是地球的0.27 倍和109 倍。

盡管阿里斯塔克估計(jì)的日地距離和太陽大小都偏小了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，但他正確地發(fā)現(xiàn)太陽比地球大得多。這一事實(shí)可能為他提出地球繞太陽旋轉(zhuǎn)的想法提供了支撐。

后來，以喜帕恰斯和托勒密為代表的古希臘天文學(xué)家們借鑒并改進(jìn)了阿里斯塔克的方法，得出了月球的大小和地月距離的準(zhǔn)確數(shù)值。但是由于角A 難以測(cè)準(zhǔn)，古代天文學(xué)家全都嚴(yán)重低估了日地的距離和太陽大小。阿里斯塔克給出的日地距離和地月距離之比（即19：1），直到17 世紀(jì)，幾乎一直都是人類所知的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。

在觀測(cè)手段相當(dāng)原始的年代，阿里斯塔克憑借杰出的思想，解決了諸多根本性的問題。他的這些開創(chuàng)性研究，閃耀著智慧的光芒，顯示出了理性的偉大。盡管他關(guān)于日心說的著作未能流傳下來，人們也沒能在他那驚人的洞察力的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步，而是將其遺忘了將近18 個(gè)世紀(jì)，但我們不能忽略這段歷史，應(yīng)該牢記他對(duì)人類認(rèn)識(shí)宇宙所做出的貢獻(xiàn)。