“地心说”的集大成者——克罗狄斯·托勒密

创作时间:

作者:

@小白创作中心

“地心说”的集大成者——克罗狄斯·托勒密

引用

来源

http://www.360doc.com/content/24/0825/01/5186857_1132226361.shtml

克罗狄斯·托勒密是古希腊最著名的天文学家之一，他提出的"地心说"在中世纪统治了欧洲长达千年之久。虽然他的理论最终被哥白尼的日心说所取代，但托勒密在天文学、地理学和其他科学领域的贡献不容忽视。本文将为您详细介绍这位科学巨匠的生平、学术观点和主要著作。

克罗狄斯·托勒密（约90年—168年），生于埃及，是罗马帝国统治下的著名天文学家、地理学家、占星学家和光学家。他因地心说而影响深远。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。而托勒密认为这种观点是错误的，并于公元二世纪提出了自己的宇宙结构学说，即影响世界长达一千多年的“地心说”。

托勒密的地心体系学说认为地球居宇宙中央不动，日月星辰都围绕地球而运行，这个概念是他学说的基础。后来他的学说被哥白尼的日心说推翻，但他仍是公认的才华横溢的科学家和天文学家。

人物简介

有关托勒密的生平，史书上少有记载，最主要的资料来自他传世著作中的有关记载，其次是罗马帝国时代和拜占廷时代著作家们传述的一些说法。相传约公元90年托勒密生于埃及的托勒马达伊，他的父母都是希腊人。公元127年，年轻的托勒密被送到亚历山大去求学，一直到151年，他都在亚历山大城居住及工作同时进行天文观测。在此期间托勒密完成了许多著作，包括他最重要的著作《至大论》（又翻译为《天文学大成》），此书在中世纪被尊为天文学的标准著作，直到16世纪中叶哥白尼的日心说发表，地心说才被推翻。托勒密还研究了地理学、占星学、光学并写出了许多有影响力的著作直到他于公元168年去世。

学术观点

天文学

托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。其实，地心说是亚里士多德的首创，他认为宇宙的运动是由上帝推动的。他说，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。地球之外有9个等距天层，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，此外空无一物。

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《至大论》。在书中，他把亚里士多德的9层天扩大为11层，把原动力天改为晶莹天，又往外添加了最高天和净火天。托勒密设想，各行星都绕着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，却较为完满的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。托勒密的天文学著作经阿拉伯学者之手而重为欧洲所知之后，又在欧洲保持了长时间的影响力，至少延续到16世纪。

地理学

除了在天文学方面的造诣，托勒密在地理学上也做出了出色的成就。他认为，地理学的研究对象应为整个地球，主要研究其形状、大小、经纬度的测定以及地图投影的方法等。他制造了测量经纬度用的类似浑天仪的仪器（星盘）和后来驰名欧洲的角距测量仪。

托勒密有地理学著作八卷，其中六卷都是用经纬度标明的地点位置表。他的多数地点位置好像都是根据他的本初子午线和用弧度来表现的平纬圈之间的距离来计算的，因为他的经度没有一个是从天文学上测定的，只有少数纬度是这样测定的。托勒密采用了波昔东尼斯测定的地球周长的较小数值，这就使得他所有用弧度表现的陆向距离都夸大了，因为他把每一弧度的距离定为五百希腊里，而不是六百希腊里。这样一来，从欧洲到亚洲横贯大西洋的洋面距离，看上去就比埃拉托斯特尼的计算值小得多，这项计算最后还导致了哥伦布从西面驶往亚洲的企图。托勒密对世界情况比他的前辈熟悉得多，埃拉托斯特尼的地图东面只到印度的恒河为止，但是托勒密知道有马来半岛和“蚕丝之国”，即中国。

其他

在数学方面，他用圆周运动组合解释了天体视动，这在当时被认为是绝对准确的。他还论证了四边形的特性，即有名的托勒密定理。他对光学也作过研究，认为光线在折射时入射角与折射角成正比关系。

著作概览

托勒密著有四本重要著作：《至大论》、《地理学指南》、《天文集》和《光学》。此外，尚有年代学和占星学方面的著作等。

《至大论》

托勒密总结了希腊古天文学的成就，写成《至大论》十三卷。其中确定了一年的持续时间，编制了星表，说明旋进、折射引起的修正，给出日月食的计算方法等。他利用希腊天文学家们特别是喜帕恰斯的大量观测与研究成果，把各种用偏心圆或小轮体系解释天体运动的地心学说给以系统化的论证，后世遂把这种地心体系冠以他的名字，称为托勒密地心体系。这部巨著是当时天文学的百科全书，直到开普勒的时代，都是天文学家的必读书籍。

《至大论》统治了天文界长达13个世纪。这样一本知识上参差交错且复杂的著作，不是单独一个人所能完成的。托勒密依靠了他的先驱者，特别是喜帕恰斯，这一点是无须掩盖的。他面对的基本问题是：在假设宇宙是以地球为中心的、以及所有天体以均匀的速度按完全圆形的轨道饶转的前提下，试图解释天体的运动。因为实际天体以变速度按椭圆轨道饶地球以外的中心运动，为了维护原来的基本假设，就要考虑某些非常复杂的几何形状。托勒密使用了3种复杂的原始设想：本轮、偏心圆和均轮。他能对火星、金星和水星等等的轨道分别给出合理的描述，但是如果把它们放在一个模型中，那么它们的尺度和周期将发生冲突。然而，无论这个体系存在着怎样的缺点，它还是流行了1300年之久，直到15世纪才被哥白尼推翻。

《地理学指南》

托勒密著有《地理学指南》八卷，是他所绘的世界地图的说明书，其中也讨论到天文学原则。在《地理学指南》一书中，托勒密充分地解释了怎样从数学上确定纬度和经度线。然而，没有一条经线是用天文学方法确定的，仅仅少数的纬度线是这样计算的。他将陆上测量的距离归算为度，就在这无把握的网格上定出地区的位置。海面上的距离，简直是猜测出来的。他把加那利群岛放到它们真正位置以东7°去了，因而整个的网格定位只能是错误的。《地理学指南》对西方世界观的影响几乎也像《天文学大成》一样巨大和持久。