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古希腊天文学与宇宙观

理工学院06级物理学余钊焕康德说过：“世界上只有两样东西能够深深的震撼人们的心灵，一个是我们头顶上灿烂的星空，一个是我们心中崇高的道德准则。”星空似乎是一个永恒的话题，触动着我们以敬畏之心去欣赏，去思考。古希腊时代，哲学、数学、科学和文化百花齐放。作为最早的学科之一，天文学在古希腊也得到了良好的发展。

古希腊的第一位天文家，是米利都的泰勒斯。他认为，水是万物之源，而大地是浮在水上的圆盘或圆筒。此外，他还做过具体的天文观测，对太阳的直径做了具体的测量和计算。宣称太阳的直径约为黄道周长的七百二十分之一，这个结果与现代所测得的太阳直径相差是很小的。他又在计算后得知，按照小熊星座作为正北方航行比按大熊星座航行要准确的多（从现代的观点看，这证明了小熊星座并不是古希腊时代的北极星，但当时北极点确实也是位于小熊座内的），他把这些发现告诉了航海的人。通过对日月星辰的肉眼观察和研究，他确定三百六十五天为一年，并且预言过一次日食。关于这次对日食的语言还有一则轶事。据说当时，米底王国与吕底亚王国在哈吕思河一带展开激烈的战斗，接连五年谁也都没有胜负。战争给平民带来了灾难，贫民百姓流离失所。泰勒斯预先推测出某天有日食，便扬言上天反对人们的战争，某日必以日食做警告。当时，没有人相信他，但后来果然不出所料，在公元前585年5月28日，当两国的士兵们短兵相接是，天突然黑了下来，白昼顿时变成了黑夜，交战的双方惊恐万分，赶忙停战和好，后来两国还互通了婚姻，这件事被记载在希罗多德的《希波战争史》第一卷中。

把泰勒斯的宇宙观延伸并发扬光大，是他的学生阿纳克西曼德。他认为天空是围绕这北极星旋转地，所以他将天空描绘为一个完整的球体，而不仅仅是大地上方的一个半球体。从此，球体的概念第一次进入了天文学领域。太阳是天上最高的天体，其次是月亮，再下面是固定的恒星，最后是各个行星，即把天球分为太阳天、月亮天、恒星天、行星天、天空各个层。他相信大地是一个圆柱体，这个圆柱体一端的表面上生活这人类，这一端静止于宇宙的中部，因而与其余各处保持着同样的距离。这种宇宙观对后世天文学家影响甚大，直到哥白尼为止，天文学家还是将天球分为好几个层的。

在泰勒斯宣称自然以水为基础后，数学家毕达哥拉斯创立了著名的毕达哥拉斯学派。该学派认为数本身、数与数之间的关系构成了宇宙的基础，由此产生了一种“宇宙必定和谐”的观点。他们又以“月食的时候地球投在月面上的阴影总是球形的”推断出大地是一个球体，太阳、月亮、行星遵循着和恒星不同的路径运行。此后，从古代时期，中世纪知道文艺复兴时期，不论是谁，也不论持有何种科学主张，都知道大地是球形的。

后来，原子唯物论的创立者之一德谟克利特认为万物的本原是原子和虚空，原子是不可分割的最小物质微粒，虚空是院子运动的场所。太阳、月亮、星星、地球以及一切天体，都是由于原子运动而产生的。他以此为基础提出了一种天体演化学说，即在一部分原子由于碰撞等原因形成一个原始漩涡运动中，较大的原子被赶到漩涡的中心，较小的原子被赶到外围。中心的大原子相互聚集形成球状结合，即地球，较小的水、气、火原子，则在空间环绕地球进行旋转运动。地球外面的原子由于旋转而变得干燥，最后燃烧起来，变成各个天体。这是一种朴素的天体演化思想，类似于近代康德和拉普拉斯的星云假说，与现代的恒星演化理论有着惊人的交际。他还推测出太阳远比地球庞大，月亮本身并不发光，只是靠反射太阳的光才显得明亮，银河是众多恒星集合而形成的，这些观点都与近代天文学的观测不谋而合。

以上是柏拉图以前的古希腊天文学，以四边形的宇宙论占主导地位。从柏拉图开始，古希腊天文学有了新的特色——用几何系统来表示天体的运动。前面有的天文学家已经将地球置于宇宙的中心，恒星和行星围绕着地球转，但在实际的观察中发现行星的运动很不规则，有些行星在正常向前的运动后，会稍稍停留，然后逆转一段时间，再重新回到原来的状态。为了解释行星的这种状态，柏拉图进一步提出，行星的运动和恒星的运动一样都是匀速圆周运动，而逆行是由于行星运动合成的结果。柏拉图的学生欧多里斯为他的老师的观点找到了一套几何方案，他想象行星是在匀速转动的天球的赤道上，第一个天球的两级向外投射，植入在其外的第二个同心天球。这第二个天球也是匀速转动的，但是转动轴里面那个天球不同，当这个天球转动时，也带动里面的天球转动。因此行星的运动就来自这两个天球转动的合成。这样为了解释所有恒星和行星的运动，欧多里斯给各个行星构造了三层或四层的球叠系统，最后总共