【占星】[轉貼] -- 希臘古代天文學

劉克勤

希臘第一個著名自然哲學家泰勒斯據說曾在埃及獲得了幾何學知識﹐到美索不達米亞學到了天文學。 相傳他曾預告過一次日蝕﹐並認為大地是一個浮在水上的圓盤或圓筒﹐而水為萬物之源。 從泰勒斯開始到托勒密為止的近八百年間﹐希臘天文學的成就主要表現在五個方面。
1.地球的形狀和大小 愛奧尼亞學派認為大地是個圓盤或圓筒﹔畢達哥拉斯學派則認為大地是個球形﹔ 亞里士多德在《論天》裡肯定了這一看法之後﹐地為球形的概念即成定論。 埃拉托斯特尼用比較科學的方法得出了很精確的結果﹐他注意到夏至日太陽在塞恩(今阿斯旺)地方的天頂上﹐ 而在亞歷山大城用儀器測得太陽的天頂距等於圓周的1/50。他認為這個角度即是兩地的緯度之差﹐ 因而地球的周長即是兩地之間距離的50倍。這兩地之間的距離當時認為是5﹐000希臘里﹐ 所以地球的周長為 25萬希臘里。據研究﹐1希臘里(Stadia)=158.5米﹐那麼地球周長便是 39﹐600公里﹐ 可以說相當準確。100多年以後﹐住在羅得島上的波西東尼斯又利用老人星測過一次地球的周長﹐ 得出為18萬希臘里﹐沒有埃拉托斯特尼的準確﹐但為托勒密所採用﹐一段時期內成為公認的數值。
2.日､月的遠近和大小 畢達哥拉斯認為﹐月光是太陽光的反射﹔月亮的圓缺變化是由於 月､地､日之間相互位置的變動﹐月面明暗交界處為圓弧形﹐表明月亮為球形﹐並推想其他天體也都是球形。 阿利斯塔克的論文《關於日月的距離和大小》設想上､下弦時﹐日､月和地球之間應當形成一個直角三角形﹐ 月亮在直角頂上。通過測量日､月對地球所形成的夾角﹐就可以求出太陽和月亮的相對距離。 他量出這個夾角是87°﹐並由此算出太陽比月亮遠約18∼20倍。 喜帕恰斯繼續做阿利斯塔克測量日､月大小和距離的工作﹐他通過觀測月亮在兩個不同緯度地方的 地平高度﹐得出月亮的距離約為地球直徑的30+(1/6)倍﹐這個數字比實際稍小一點。
3.日心地動說 畢達哥拉斯學派的菲洛勞斯認為地球每天沿著由西向東的軌道繞中央火轉動一周。 和月亮總是以同一面朝著地球一樣﹐地球也是以同一面朝著中央火﹐而希臘人是住在背著中央火的一面。 地球和中央火之間還有一個“反地球”﹐它以和地球一樣的角速度繞中央火運行﹐ 因此﹐地球上的人是永遠看不見中央火的。 菲洛勞斯的理論認為﹐中央火是宇宙的中心。處在它外面的地球﹐每天繞火轉一周﹐月球每月一周﹐ 太陽每年一周﹐行星的周期更長﹐而恆星則是靜止的。這樣的見解要求地球每天運行一段行程後﹐ 恆星之間的視位置應該有所改變﹐除非恆星跟地球的距離是無限遠。 畢達哥拉斯學派認為恆星與地球的距離是有限的﹔可是﹐從來沒有觀測到在一天之內恆星之間的 視位置有什麼變化。為了消除這一矛盾﹐畢達哥拉斯學派另外兩位學者希色達和埃克方杜斯 提出地球自轉的理論﹐認為地球處在宇宙的中心﹐每天自轉一周。 其後﹐柏拉圖學派的赫拉克利德繼承了希色達和埃克方杜斯的觀點﹐以地球的繞軸自轉來解釋天體的視運動﹐ 同時又注意到水星和金星從來沒有離開過太陽很遠﹐進而提出這兩個行星是繞太陽運動﹐ 然後又和太陽一起繞地球運動。 和赫拉克利德同時的亞里士多德反對這種觀點﹐他以沒有發現恆星視差﹐來反對地球繞中央火轉動 的學說。他以垂直向上拋去的物體仍落回原來位置﹐而不是偏西的事實來反對地球自轉的學說。 亞里士多德的這兩個論據﹐直到伽利略的力學興起和貝塞耳發現了恆星的視差以後﹐才被駁倒。 雖然亞里士多德的觀點在很長時期內佔了統治地位﹐但是﹐公元前三世紀的阿利斯塔克還是認為﹐ 地球在繞軸自轉的同時﹐又每年沿圓周軌道繞太陽一周﹐太陽和恆星都不動﹐ 行星則以太陽為中心沿圓周運動。為瞭解釋恆星沒有視差位移﹐他正確地指出﹐ 這是由於恆星的距離遠比地球軌道直徑大得多的緣故。
4.同心球理論 阿利斯塔克的見解走在時代的前面太遠﹐無法得到一般人的承認。 當時盛行的是地球為中心的地心說﹐它一直延續到十六至十七世紀。 畢達哥拉斯學派認為﹐一切立體圖形中最美好的是球形﹐一切平面圖形中最美好的是圓形﹐ 而宇宙是一種和諧的代表物﹐所以一切天體的形狀都應該是球形﹐一切天體的運動都應該是勻速圓周運動。 但是事實上﹐行星的運動速度很不均勻﹐有時快﹐有時慢﹐有時停留不動﹐有時還有逆行。 可是柏拉圖認為﹐這只是一種表面現象﹐這種表面現象可以用勻速圓周運動的組合來解釋。 他提出了以地球為中心的同心球殼結構模型。各天體所處的球殼﹐離地球的距離由近到遠﹐ 依次是﹕月亮､太陽､水星､金星､火星､木星､土星､恆星﹐各同心球之間由正多面體聯接著。 到了亞里士多德﹐不同於前人的地方在於﹕他的天體次序是﹕ 月亮､水星､金星､太陽､火星､木星､土星和恆星天﹐在恆星天之外還有一層“宗動天”。 亞里士多德認為﹐一個物體需要另一個物體來推動﹐才能運動。於是他在恆星天之外﹐ 加了一個原動力天層──宗動天。宗動天的運動則是由不動的神來推動的﹐神一旦推動了宗動天﹐ 宗動天就把運動逐次傳遞到恆星､太陽､月亮和行星上去。這樣﹐亞里士多德就把 上帝是第一推動力的思想引進宇宙論中來了。
5.本輪均輪說 同心球理論除了過於複雜以外﹐還和一些觀測事實相矛盾﹕ 第一﹐它要求天體同地球永遠保持固定的距離﹐而金星和火星的亮度卻時常變化。 這意味著它們同地球的距離並不固定。 第二﹐日蝕有時是全蝕﹐有時是環蝕﹐這也說明太陽､月亮同地球的距離也在變化。 阿利斯塔克的日心地動說可以克服同心球理論的困難﹐但他無法回答上面提到的亞里士多德 對地球公轉和自轉的責難。當時希臘人認為天地迥然有別﹐也阻礙人們接受地球是一個行星的看法。 因此﹐要克服同心球理論所遇到的困難﹐還得沿著圓運動的思路前進。 阿波隆尼設想出另一套幾何模型﹐可以解釋天體同地球之間距離的變化。 那就是﹕如果行星作勻速圓周運動﹐而這個圓周(本輪)的中心又在另一個圓周(均輪)上作勻速運動﹐ 那麼行星和地球的距離就會有變化。 通過對本輪､均輪半徑和運動速度的適當選擇﹐天體的運動就可以從數量上得到說明。 喜帕恰斯繼承了阿波隆尼的本輪､均輪思想﹐並且又進一步有所發現﹕ 太陽的不均勻性運動還可以用偏心圓來解釋﹐即太陽繞著地球作勻速圓周運動﹐ 但地球不在這個圓周的中心﹐而是稍偏一點。 這樣﹐從地球上看來﹐太陽就不是勻速運動﹐而且距離也有變化﹐近的時候走得快﹐遠的時候走得慢。 本輪均輪說到托勒密時發展到了完備的程度﹐他在《天文學大成》中作了概括。 這種學說統治了天文學界一千四百多年﹐直到哥白尼學說出現以後﹐才逐漸被拋棄。
印度古代天文學
由於農業生產的需要﹐印度早就創立了自己的陰陽曆。在早期的吠陀中有零星的記載﹐ 例如在《愛達羅氏梵書》記載﹐一年為360日﹐十二個月﹐一個月為30日。 但實際上﹐月亮運行一周不足30日﹐所以有的月份實際不足30日﹐印度人稱為消失一個日期。 大約一年要消失五個日期﹐但習慣上仍稱一年 360日。印度古代有其他多種曆日制度﹐彼此很不一致。 在印度曆法中有望終月和朔終月的區別。望終月是從月圓到下一次月圓為一個月﹔ 朔終月以日月合朔到下一個合朔為一個月。 為了研究太陽､月亮的運動﹐印度有二十七宿的劃分方法。它是將黃道分成二十七等分﹐稱為“月站”。 印度也有二十八宿的劃分方法﹐增加的一宿位於人馬座α和天鷹座α之間﹐名為“麥粒”宿。
在佛教在印度傳播很廣的時期內﹐佛經中表述的傳統宇宙觀念﹐與中國古代的蓋天說較為接近。 須彌山為天地的正中央。日月環繞須彌山運動而不入地下﹐日繞行一周為一晝夜。 在以後的一個相當長的時期內﹐印度天文學基本上沒有得到發展。在笈多王朝時期(公元四､五世紀)﹐ 佛教衰落而印度教興起。希臘天文學傳入印度﹐天文學開始蓬勃發展﹐出現了印度著名的天文學家阿耶波多。 他計算了日月五星以及黃､白道的昇交點和降交點的運動﹐有推算日月蝕的方法。從曆數書中得知﹐ 當時的印度曆法大都是使用恆星年而不是回歸年﹐這個特點一直保持到近代。 公元十二世紀﹐印度出現了天文學家帕斯卡爾﹐他的重要天文著作《曆數精粹》對印度天文學的 發展影響很深。他提出了自己的宇宙理論﹐認為地球居於宇宙之中﹐*自力固定於空中﹔ 認為地球上有七重氣﹐分別推動月球､太陽和星體運動。他還提出天體視直徑的變化是 由於它們到地球的距離變化造成的﹐並且認識到地球具有引力。 印度天文學在曆法計算和宇宙理論上自具特色﹐但不重視對天體的實際觀測﹐ 因而忽視天文儀器的使用和製造。在一個很長的時期內僅有平板日晷和圭錶等簡單儀器。 直到十八世紀才由賈伊•辛格二世在德里等地建立了天文台﹐置有十幾件巨型灰石或金屬結構的天文儀器。
阿拉伯天文學
也稱伊斯蘭天文學或穆斯林天文學。一般所說的阿拉伯天文學是指公元七世紀伊斯蘭教興起後 直到十五世紀左右各伊斯蘭文化地區的天文學。在這段時期裡阿拉伯天文學大體形成了三個學派﹐ 即巴格達學派､開羅學派和西阿拉伯學派。
巴格達學派 阿拔斯王朝(750∼1258年﹐黑衣大食)於762年在巴格達建都以後﹐ 除了直接接受巴比倫和波斯的天文學遺產以外﹐又積極延攬人才﹐翻譯印度婆羅門笈多著的 《增訂婆羅門曆數全書》和希臘托勒密著的《天文學大成》等許多書籍﹐作為進一步發展的基礎。 829年巴格達建立天文台﹐在這裡工作過的著名天文學家有法干尼等人。法干尼著有《天文學基礎》一書﹐ 對托勒密學說作了簡明扼要的介紹﹐賈法爾•阿布•馬舍爾著《星占學巨引》﹐後來在歐洲傳播甚廣。 塔比•伊本•庫拉發現歲差常數比托勒密提出的每百年移動一度要大﹔而黃赤交角從托勒密時的 23°51';減小到 23°35';﹔他又在托勒密的八重天(日､月､五星和恆星)之上加上了第九重。 他的繼承者巴塔尼是阿拉伯天文學史上偉大的天文學家﹐伊斯蘭天文學中的重要貢獻﹐大多是屬於他的。 他的最著名的發現是太陽遠地點的進動﹔他的全集《論星的科學》在歐洲影響很大。 比巴塔尼稍晚的蘇菲所著《恆星圖象》一書﹐被認為是伊斯蘭觀測天文學的三大傑作之一。 書中繪有精美的星圖﹐星等是根據他本人的觀測畫出的﹐因而它是關於恆星亮度的早期寶貴資料﹐ 現在世界通用的許多星名﹐如Altair(牛郎星)､Aldebaran(畢宿五)､Deneb(天津四)等﹐都是從這裡來的。
開羅學派 公元十世紀初﹐在突尼斯一帶建立了法提瑪王朝(909∼1171年﹐綠衣大食)。 最有名的天文學家是伊本•尤努斯﹐他編撰了《哈基姆曆數書》(西方稱《哈基姆天文表》)﹐ 其中不但有數據﹐而且有計算的理論和方法。書中用正交投影的方法解決了許多球面三角學的問題。 他彙編了自 829年至1004年間阿拉伯天文學家和他本人的許多觀測記錄﹐ 為近代天文學研究月球的長期加速度提供了寶貴資料。
西阿拉伯學派 西班牙哈里發王朝(白衣大食)最早的天文學家是科爾多瓦的查爾卡利。 他的最大貢獻是於1080年編制了《托萊多天文表》。這個天文表的特點是其中有儀器的結構和 用法的說明﹐尤其是關於阿拉伯人特有的儀器──星盤的說明。 在《托萊多天文表》中﹐還有一項重要內容﹐就是對托勒密體系作了修正﹐ 以一個橢圓形的均輪代替水星的本輪﹐他們反對托勒密的本輪假說﹐ 理由是行星必須環繞一個真正物質的中心體﹐而不是環繞一個幾何點運行。