古希腊宇宙学：从泰勒斯到托勒密的宇宙观演变
古希腊宇宙学：从泰勒斯到托勒密的宇宙观演变
古希腊人的宇宙观对现代天文学和物理学的发展产生了深远影响。从泰勒斯的水本原说到托勒密的地心模型，古希腊哲学家和天文学家们通过观察和数学分析，逐步构建起一套系统的宇宙理论体系。本文将带你走进古希腊宇宙学的世界，探索那些影响了人类文明进程的伟大思想。
最早的宇宙观：米利都的泰勒斯
在古希腊众多哲学家中，米利都的泰勒斯通常被认为是第一位。他也是最早主张用自然主义解释可观察到的宇宙现象的人之一。因此，泰勒斯用自然而非神话或灵性来解释宇宙的基础。
泰勒斯认为，水是万物的基本组成部分。他认为水是构成宇宙的主要元素，其他一切都源于水。泰勒斯提出，水是生命之源，它支配着一切形式的存在和一切物质的转化。
在天文学方面，泰勒斯认为地球漂浮在水面上。因此，人们也认为地球是一个扁平的圆盘。通过观察水的变化状态，以及水蒸发到空气中和凝结成雨的能力，他证明了水在宇宙中的核心作用。
泰勒斯还被认为准确地预测了日食，证明了他的几何学和天文学知识。他还提出了天球的概念，天球是一个围绕地球的假想球体，由恒星和天体组成。
几何宇宙的开端：阿那克西曼德
米利都的阿那克西曼德是著名的哲学家和天文学家，师从泰勒斯。阿那克西曼德追随其老师的思想，提出了一种原始物质或原理，万物起源于此，又将回归于此。他把这种基本物质称为 "无界"，认为它是超越物质世界的永恒和无限的实体。
虽然阿那克西曼德关于天文学和宇宙学的原著已经失传，但包括亚里士多德在内的更多思想家，重新拾起了这些作品的深刻内涵，并保留了这位天文学家的思想。
阿那克西曼德认为地球不是一个扁平的圆盘，而是圆柱形的。此外，他还提出地球并不是固定在一个粒子上，而是悬浮在太空中，没有支撑。阿那克西曼德认为，地球位于宇宙的中心。在地球周围有一系列同心环，代表天体。这些天体包括月球、太阳和恒星，每个天体都在自己的环中环绕着地球。
阿那克西曼德认为，天体是充满凝结空气的火环。天体在气流的作用下运动。天体的不同外观，如月相，是由于太阳的照耀。宇宙的起源被理解为是从 "无边 "中分离和分化出来的过程。宇宙是由原始的冷热混合物形成的，地球是在密度较大的元素沉向中心的基础上形成的。
阿那克西曼德提供了开创性的宇宙观，令人惊讶的是，他的宇宙观往往相对准确，强调自然主义的解释，标志着对宇宙本质的理性和科学探索的转变。他所表达的观点明显不同于早期依赖于神学或神话解释的宇宙观。
萨摩斯的阿里斯塔尔库斯和日心说模型
虽然亚里士多德追随前人，试图根据理性和经验主义的观察方法建立宇宙模型。但他的自然主义方法使他得出了 "日心说 "的宇宙观，这与当时流行的 "地心说 "观点不同。因此，亚里士多德提出太阳是宇宙的中心。地球和其他行星被认为围绕太阳旋转。
亚里士多德的结论主要基于他对天体的观察。他注意到，可见的恒星运动与地球自转一致，而行星的运动则显得更为复杂。此外，亚里士多德还试图估算太阳、月球和地球的大小和距离。他提出了一种方法，通过测量月食时的角度来确定这些天体的相对距离和大小。
阿里斯塔克还粗略估计了地球、月球和太阳之间的大小比例。他得出的结论是，太阳比地球大得多，直径是月球的 6 到 7 倍。此外，他还假设太阳距离地球的距离大约是月球的 19 倍。
尽管亚里士多德提出了革命性的 "日心说 "模型，但他的观点并未得到认可。相反，在西方历史的大部分时间里，主导天文学的主流思想是地心说。亚里士多德的著作最终被后来的天文学家重新发现并复兴，其中最著名的是 16 世纪的哥白尼。
希帕克斯的偏心模型
尼西亚的希帕克斯是生活在公元前 2 世纪的古希腊天文学家和数学家。他创新了观测技术，并提出了用于量化恒星亮度的星等系统概念。虽然他的哲学思想鲜为人知，但他严谨、系统的科学探索方法却影响深远。
希帕克斯编制的第一份综合星表被称为 "希帕克斯星表"。星表包括大约 850 颗恒星的位置和星等。用星等系统来测量恒星的视亮度，用来对恒星进行分类。他的工作对后来恒星分类的发展产生了重大影响。
希帕克斯在三角学方面取得了进一步的进展，用于提高天文测量的精确度。他创新的技术是计算天体距离和大小的基础。希帕克斯的进一步发现详细阐述了被称为 "赤经前期 "的现象。这一理论解释了恒星和春分点的位置随着时间的推移而移动，表明地球的自转轴正在缓慢地摆动。
最后，希帕克斯的天文学努力帮助创造了一种预测月食和日食的方法。通过分析月球运动的不规则性，他创建了数学模型，可以预测这些天象的发生和特征。与其他天文学家一样，希帕克斯是希腊众多有影响力的天文学家之一，他们试图通过严格的数学公式和经验观察来解释宇宙。
托勒密的地心模型
克劳狄乌斯-托勒密，生活在公元二世纪，是一位有影响力的希腊-埃及天文学家、数学家、制图师和地理学家。他的地心宇宙观对现代科学思想产生了长达一千多年的深远影响。托勒密的哲学深受希腊主要哲学传统的影响，其中最著名的是亚里士多德和柏拉图的哲学。托勒密追随希腊前辈及其早期科学理论的脚步，试图根据数学原理和经验数据建立一个全面的自然世界模型。
与阿那克西曼德一样，托勒密体系将地球置于宇宙中心，天体围绕地球排列成同心球体。与以往的模型相比，托勒密的创新之处在于，当地球静止时，天体在各自的球体内以完美的圆形轨迹绕地球运行。
托勒密还试图解释观测到的行星运动中的不规则现象，并因此引入了附周期和等周期的概念。他认为，每颗行星都在一个小圆圈内运动，这个小圆圈被称作 "等圆"，而等圆又沿着围绕地球的一个大圆运动。后圆的中心，也就是那个大圆，被称为等圆。等分点是一个远离中心但与对称相对的点。从地球上可以观察到行星的不规则运动，如逆行运动，而上圆和下圆的概念可以解释这些运动。
三角学和几何学等数学工具的广泛应用，使托勒密能够描述和计算天体的位置和运动。他进一步发展了数学技术，包括他的球面三角学研究，并利用这些技术进行了详细的预测和测量。
《天文学大成》是托勒密最著名的著作，字面意思是 "最伟大的"。在这部著作中，他提供了一篇全面的天文学论文，综合并扩展了当时已知的天文学知识。该书共 13 册，涵盖了与宇宙理论和模型相关的各种主题。其中包括观测、数学模型和行星位置表。几个世纪以来，《天文学大成》成为世界权威的天文学著作。
总的来说，托勒密是推动天文学研究的不朽思想家。尽管他的地心模型被证明是错误的，但他细致入微的观测和数学工作使其成为影响未来天文学、哲学和科学思想的重要模型之一。无论他的发现是否准确，托勒密对数学模型和精确几何的重视为科学探索开创了先例。其他人可以以此为榜样，为文艺复兴和启蒙运动时期的伟大天文学家提供工具，最终确定当代精确的宇宙模型。