被「誤解」的託勒密

2021-02-23 誠通學苑

 

文字整理自吳國盛《什麼是科學》

談到託勒密,恐怕多數人腦中會跳出他是「地心說」的代表者,是與反動的封建教會勢力勾結的壞人。這是因為近半個世紀以來,地心體系和日心體系被不恰當地賦予了意識形態含義,極大地貶低了託勒密的理論在科學思想史的偉大意義。

的確,哥白尼的「日心說」對託勒密體系為代表的希臘數理天文學做出了偉大的修正,但他本人仍然活躍在以託勒密為傑出代表的希臘數理天文學傳統之中。

按照當時希臘人對於天體的設想,它們應該被鑲嵌在天球上做勻速圓周運動,這才是天際唯一應該具有的高貴的運動形式。但實際上行星卻顛三倒四地漫遊,無疑引發了一場堪與無理數發現相比的宇宙學危機。

所幸的是,這場危機很快被化解,並把希臘天文學引向了一條康莊大道,化解這場宇宙學危機的是柏拉圖派弟子歐多克斯。他的基本方案被稱為同心球模型。它把行星的「不規則」運動「分解」成「規則」運動的「疊加」,這幾乎就是後世一切數學化的標準動作。這種還原論模式,一直統治著西方科學。

然而,同心球模型仍有一個致命的缺陷,它讓行星與地球始終保持距離不變,因而不能解釋行星亮度的變化。之後阿波羅尼引入的本輪-均輪技術解決了這一問題。這項技術讓行星位於本輪上,讓本輪的中心位於均輪上,讓均輪的中心位於地球上。當本輪和均輪同時運動時,既可以產生逆行,也可以產生行星-地球距離的變化。經過幾代人的努力,本輪-均輪技術進一步得到優化和擴展,終於在託勒密那裡修成正果。

託勒密的集大成之作《數學彙編》是希臘數理天文學的一座豐碑。這本書運用包括本輪-均輪、偏心圓、偏心勻速圓等天球層疊的幾何技巧,模擬行星複雜多變的不規則運動,為精確預測行星路徑奠定了方法論基礎,建立了一個基於數學理性的宇宙體系。幾百年後這本書流傳到阿拉伯世界,阿拉伯天文學家深為其博大精深而嘆服,稱其為「偉大之至」,後世遂把書名改為《至大論》。

代表希臘古典時代科學精神的《幾何原本》並不涉及經驗觀測,因此並不能預示現代以來數學演繹加實驗觀察的新科學範式,而託勒密的《至大論》則相反,本身就是數學演繹加現象觀察的一個成功範本。現代科學革命自繼承了託勒密的哥白尼那裡開始算起,不是偶然的,《至大論》為古代科學和現代科學搭起了橋梁。


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