托勒密与完善的地心说

托勒密

托勒密（Ptolemaeus，90—168），古希腊著名的天文学家、地理学家，诞生于埃及的亚历山大里亚。父母都是希腊人。有关他的生平，史书上少有记载。

在古老的宇宙观中，人们把天看成是一个盖子，地是一块平板，平板就由柱子支撑着。

在公元前4到前3世纪，对于天体的运动，希腊人有两种不同的看法：一种以欧多克斯为代表，他从几何的角度解释天体的运动，把天上复杂的周期现象，分解为若干个简单的周期运动；他又给每一种简单的周期运动指定一个圆周轨道，或者是一个球形的壳层，他认为天体都在以地球为中心的圆周上做匀速圆周运动，并且用27个球层来解释天体的运动，到了亚里士多德时，又将球层增加到56个。另一种以阿利斯塔克为代表，他认为地球每天在自己的轴上自转，每年沿圆周轨道绕日一周，太阳和恒星都是不动的，而行星则以太阳为中心沿圆周运动。但阿利斯塔克的见解当时没有人表示理解或接受，因为这与人们肉眼看到的表观景象不同。

托勒密于公元2世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。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》。他认为，各行星都在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，却较为完满地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。它流行了1300年之久，直到15世纪才被哥白尼推翻。

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像，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。

托勒密的另一巨著是8卷《地理学指南》，书中最早提出了类似于现代经、纬度的概念。计算出了几千个地点的地理位置，绘制了包括、欧、亚、非三大洲和太平洋、印度洋、大西洋三大洋的早期世界地图。他已经知道马来半岛和中国。哥伦布用的世界地图是托勒密在2世纪时绘制的。地图上的世界不包括美洋大陆、澳洲和太平洋。托勒密关于地理位置的计算很不准确，据说他算出的从欧洲横跨大西洋到亚洲的距离，比真实距离小得多，这导致哥伦布企图从西班牙向西面驶往亚洲印度，结果到了美洲，发现了新大陆。

托勒密对物理学的重要贡献包括在他的《光学》一书中。他研究了光在平面镜上的反射和光从一种介质进入另一种介质的时候发生折射的现象。托勒密还做了定量的实验，给出了光从空气进入水中的折射数据表，遗憾的是他没有用数学公式把实验结果表达出来，这本来是轻而易举的事情。