15.西方天文学始于“拯救”乱走一气的行星

今日金句 

柏拉图发起了一个运动，叫“拯救现象运动”，就是你一定要把我们看到的行星的不规则运动，说成只是看起来如此，它实际上必须要做匀速圆周运动。由此开始了希腊天文学的探索。

导语 

我们接着来讲希腊的天文学，上次我们谈到中国古代天文学的一个基本动机，是所谓的天人合一，通过了解天象，来指导我们中国人的日常生活以及国家行为。那么我们就要问希腊天文学它究竟是为了什么，它的动机是什么。

希腊的次生文明

我们知道希腊人的文明，它不是原生的，它是借助于周边的两大文明古国，一个埃及，一个两河流域的文明成就，所以它可以算是一种次生文明。

在埃及地区，它的生存环境比较规则，尼罗河每年定期的泛滥，每年天狼星和太阳一起升起的时候，埃及人就知道尼罗河马上要泛滥了。所以整个埃及的生活模式和整个天地之间的现象都比较规则单一，所以埃及并没有很发达的天文学。

相反，两河流域就不一样，两河流域，气候无常，经常会有洪水出现，治水成了当时一个很重要的任务。另外那个地区经常受到外族入侵，所以当地人民的生活很有一种无常的感觉。一般来讲，当人们不能把握自己命运的时候，总是希望算命。你想想，现在也是一样的，年轻人要谈女朋友，不知道能不能谈得成，就希望算一算看看命。星占通过天象的这样一个征兆来预测自己的命运，也是一个非常古老的算命方法。所以两河流域占星术非常发达，而占星术的基础就是天文观测，我们说两河流域的文化对天象积累了非常丰富发达的贯彻材料。

来自两河流域的文明继承

今天我们使用的很多东西，其实还是来自于两河流域。包括现在的黄道十二宫，比方说我们使用的圆周360度，这些基本的元素都是来自两河流域。希腊人也是从两河流域继承了这些东西，但是他并没有简单的像埃及，像那两河流域一样，把这个带有很强的占星倾向的天象继承过去，他完全开创了一种崭新的天文学传统。

他用了很多两河流域的数据，但是他开创的学问和知识是一种崭新的知识，那么这种知识它的一个动机是什么呢？

希腊人眼中的世界

前几章我们提到了，希腊人特别推崇，现实世界并不是一个理想世界，它只是理想世界的一个拷贝，而且不是一个完美的拷贝。人生主要的使命就是要认识理想的世界，如此，那你的人生就充满了意义，所以希腊人要想办法认识那个理想世界。按照希腊人的想法，我们现实中通过我们的感觉器官能够感受到的世界，分成两大部分。

以月亮为界，所谓的月下世界是我们的，又叫地界。这个世界是比较混乱，比较复杂，不太完美的，它充满了变化、运动、不完美。

而这个月上世界，从月上天，那就是天界。它是纯粹的，不朽的，没有生灭的，完美的。

当然，天界能够被我们看到，那么它就不是严格意义上的理想世界，它还是有一点点运动。不过它是在我们能看到的所有世界中是最完美的，因为天上只有一种运动，那就是匀速的圆周运动.圆周运动，本来在一切运动中就是最美妙的，它无始无终，仿佛不离开自己的位置，像没动一样，而且圆周运动，如果是匀速的话，那就更加完美。

希腊人眼中的理想世界

所以希腊人认为上天，所有的天体只能做一种运动，就是匀速圆周运动，因此上天也是最完美的，是我们整个感官所能接触的世界里面最完美的部分。

但是我们看到实际上上天是有变化的。比方说我们中国人经常记载的，像太阳黑子，像流星这些东西，我们中国人是有一说一，实事求是，把它全部记录下来。

浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。浑天仪发明者是我国西汉阆中人落下闳，后又被我国东汉天文学家张衡所改进。
从公元前28年到明代末年的1600多年当中，中国共有100多次翔实可靠的太阳黑子记录，这些记录不仅有确切日期，而且对黑子的形状、大小、位置乃至分裂、变化等，也都有很详细和认真的描述。

可是希腊人不一样，他认为上天必须是完美的，因此他甚至有意无意地忽略掉这些东西。比方说有人看见太阳有黑子爆发，那么希腊人就会认为你这是眼睛看花了，他从来不认为太阳这种天体会发生变化，它应该永远如此。所以在希腊人以及受希腊影响的整个西方世界，一直到近代之前从未有过太阳黑子的记载。

当然，太阳黑子你可以说眼睛看花了，那像彗星流星雨这样的东西你总不能说眼睛看花了吧。彗星在天上待好长时间，所有人晚上都能看得见，那怎么说呢？希腊人就把彗星流星雨这些玩意儿不看作是天上的现象，他不承认这个彗星是月上天的现象，而认为是月下天的现象。所以你看，他从气象学研究对象。亚里士多德有一本书，叫做《气象学》，它认为所有这些彗星流星雨甚至银河的现象，都是大气现象，所以他不把它看作是天象，所以这本书正确地应该译成《气象学》，而不是用我们今天的眼光把它译成天象学。

分成两部分的天体

所有这些东西，都把它看作气象，就回避了上天所有可能的一些变化，这样弄得天上很干净，但实际上天上还是有问题，随着你观察的深入，随着你引入的两河流域的天文资料的增加，你会发现天上的世界实际上也不是那么单纯。

至少天上的天体是可以分成两大部分，有一部分是非常好的，它自始至终就满足一天一圈的这个匀速圆周运动状态，这一类星我们称之为恒星，它就是仿佛定在一个天球上一样，集体步调一致地，均匀地一天二十四小时绕地球转一圈，这些星比较好办，确实像是一个天体。但是除此之外还有七个天体，它并非如此，这七个天体是哪些呢？

第一个就是太阳，第二个是月亮，第三个就是水星，接着金星、火星、木星、土星，日月金木水火土，这七个天体跟恒星就不太一样，它们为什么不一样呢？

第一个，它们在每天绕我们地球转一圈的同时还有一个反向运动，就是由西往东走的这么一个运动。这个运动我们古人就知道，它叫做黄道运动，基本上以太阳在天空运动的这个轨迹叫做黄道。

其他的几个星，基本上也在黄道附近由西往东走，当然走的周期不大一样。月亮差不多就是每个月走一圈，你看月亮尽管也是东起西落，但是你仔细观察会发现，如果每天晚上固定的时间出去散步看它，每晚同一个时间月亮在天上的位置是不一样的。如果你今天发现9点钟发现月亮正好当顶的话，那么明天晚上的9点月亮就不是当顶了，而是偏东了。一个星期以后晚上9点出来，你会发现月亮已经在东边的地平线上。所以也就是说，差不多一个星期月亮就在天空由西往东转一个90度，这样一个象限。月亮是一个月转一周，太阳也是这样的，每大概一年，365又1/4天，再由西往东转一圈。像水星金星都是跟着太阳，大概平均一年转一圈，其他星，像火星木星土星，它们周期会更长一点。

总而言之，这七个星有一个反向运动，如果单纯只是反向运动也还可以，但是问题是这七个星转了又不均匀。我们知道太阳和月亮它在它的黄道带上，实际上是有时候快，有时候慢的，速度不均匀。像月亮，甚至它的大小有时候还更大，或者更小一点，大小有变化。当然大小的变化也会带来亮度的变化。其他五个星，不仅仅速度不均匀，方向还会发生改变，这五个星有一个统一的现象，叫逆行。它在由西往东转的时候，有时候往前走，有时候又往回走，叫逆行。这样一来，这七个星就令希腊人十分的烦恼。你作为天体，本来应该步调一致地做匀速圆周运动，可是现在却这么乱走，怎么办呢？

我们讲希腊算数的时候就说到，希腊人很较真的，一个根号二就把一个人扔到海里去了。现在七大行星高悬在天上，乱走一气，这怎么办呢？所以希腊人管这七个星叫做“planet”，就是行星。行星的希腊文意思就是“漫游者”，就是乱走一气的东西，也就是说这个日月金木水火土，它都算乱走一气，那么这样就很违背希腊人对天体的基本期许。作为一个天体，你本来应该做匀速圆周运动，可是你现在不能做到这样，那怎么办呢？

“拯救现象运动”

希腊人对他们所信奉的教条是非常的较真的，所以现在行星的运动就成了一个非常严重的问题，甚至我们可以说是一种严重的文化危机。所以柏拉图就对他的学生发布一个指示，说这七大行星现在乱走一气，肯定只是我们感官上有问题，它们本来不应该是这样的，所以你们应该对它们进行拯救。

他就发起了一个运动，叫“拯救现象运动”，什么叫“拯救现象”呢？就是你一定要把我们看到的行星的不规则运动，说成，只是看起来如此，它实际上必须要做匀速圆周运动。这样一来，柏拉图学院里马上就有一个学生，叫做欧多克斯，他就提出说，老师，我想出一个办法来，其实这些行星都是在做匀速圆周运动，只不过每一个行星，它同时做好几个不同的匀速圆周运动，这些匀速圆周运动的叠加看起来就变得很混乱，你分解开来看，都是非常好的匀速圆周运动。柏拉图说，这不错，这样一来，欧多克斯就开创了一门新的学问，这门学问就是希腊的数理天文学。那我们看希腊的天文学有些什么特点呢？

图为托勒密的天体模型，模型中央的球体是地球，月亮、太阳、火星、土星、木星等都绕着地球做匀速圆周运动，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。

希腊天文学的特点

第一个特点，就是希腊的天文学只研究七大行星，大家注意，当时的日月都是行星，所以他只研究行星。所以希腊天文学就等同于行星天文学，它对恒星根本就不闻不问。它认为天上没有别的变化，只有行星有变化。

第二个，它要拯救行星，它要把行星拯救成一个很规矩的。这样一来，他的这个天文学就变成一个通过一种匀速圆周运动的组合方式，来模拟行星不规则运动。

所以它是一门应用球面几何学，它通过球面几何学的方式来对它进行拯救。欧多克斯的拯救模式比较简单，他就是用同心球来进行拯救，后来发现同心球有一个致命的缺点，就是它不能解决行星的亮度变化这个问题，也就是说所有的行星跟地球的位置是不会发生改变的。

新的几何技术

所以后面就出现了像托勒密这些人，运用了一些新的几何技术。

比方说本轮和均轮，均轮就是以地球为中心的这个大圆，本轮就是行星所在的那个轮。行星围绕本轮转动，而本轮的中心在均轮的圆轴上。这样，你看到本轮均轮结合起来，就可以产生非常复杂的运动。有逆行有顺行还可以有亮度变化，有离地球的距离发生改变的，有速度的改变等等。

所以这样一来，希腊人就发展了一套非常完备的数学技术，它可以来模拟行星实际上的一些不规则变化。

结语 

所以第一，希腊的天文学是行星天文学。第二，希腊的天文学是应用球面几何学。希腊天文学其实是一个典型的科学范式。上一讲，我们谈到什么叫科学范式，科学范式就是你要假定自然界有一种不以人们意志为转移的客观规律，这个规律很可能是隐蔽着的，你可能不能轻易看到，但是这个隐蔽着的规律，一定是存在的。这第一点你要相信它，如果你不相信有这样的规律，你就不可能对它进行科学的研究。

这个规律有，但不是很显然，如果很显然那就不需要研究。就像恒星每天绕地球转一圈，它是不需要研究的。所以，我们古代人并没有恒星天文学，只有行星表面看起来很混乱，它不规则，所以行星是需要研究的。

所以我们看到这正好是科学的两大要素。
第一承认有规律，第二承认规律是隐蔽着的，是不明显的，是需要我们费劲对它进行拯救的。所以我们看到，希腊的天文学可以说是整个近代科学的第一个样本，是古代科学的一个典型。

特别是以托勒密为代表的希腊数理天文学，达到了古代世界一个树立科学的顶峰。因此，托勒密体系传到阿拉伯之后，就被阿拉伯人特别的赞扬，称它伟大之至，今天我们把这个书叫做《至大论》，也就是这个道理。