科技史宇宙Civiliverse

思想

托勒密宇宙体系

The Ptolemaic System

用圆周叠加圆周来“拯救现象”的计算体系,在地中海和西亚沿用了一千四百年。

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以静止的地球为中心,用均轮、本轮、偏心圆和偏心匀速点组合圆周运动来推算天体位置的宇宙模型,由托勒密在《至大论》中集成,沿用了约一千四百年。

年代
约150年(《至大论》)
地点
亚历山大城
文明
希腊—罗马
领域
天文·地理·航海、自然哲学与科学方法

……等他们动手为天穹造模型、推算群星,看他们如何摆弄这庞大的构架,如何建了又拆,挖空心思去“拯救现象”,如何给天球画满同心圆与偏心圆,均轮套着本轮,天球套着天球。

—— 弥尔顿《失乐园》第八卷第79—84行(1674年第二版),天使拉斐尔对亚当说
塞拉里乌斯《和谐大宇宙》(1660/1661)中的托勒密宇宙全景,地球居中,月亮、太阳与行星依次环绕。
塞拉里乌斯《和谐大宇宙》(1660/1661)中的托勒密宇宙全景,地球居中,月亮、太阳与行星依次环绕。Andreas Cellarius,公有领域,维基共享资源 来源
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历史

所谓托勒密体系,指的是《至大论》(约150年)中的一整套几何模型,地球静止于宇宙中心,太阳、月亮和五大行星的视运动用若干匀速圆周运动的组合来表示。它的构件多来自前人,本轮(行星在一个小圆上运动,小圆的中心又沿称为均轮的大圆运动)与偏心圆在约前200年的阿波罗尼奥斯时已有研究,喜帕恰斯用它们建立了日月理论,并借助巴比伦的月食记录求取参数,托勒密的历表也以纳波纳萨尔纪元(前747年)为起点。托勒密新添的是偏心匀速点,即均轮中心以外的一个点,本轮中心相对于这个点的角速度保持均匀,这大大改善了行星位置的预测,却违背了匀速运动应绕圆心进行的哲学原则。体系的物理背景是亚里士多德的地心天球,目标则是希腊人所说的“拯救现象”。827至828年,哈贾吉在巴格达把《至大论》译成阿拉伯文,9世纪后期又有伊沙克·伊本·侯奈因的新译,经塔比特·伊本·库拉校订;书名由希腊语“最伟大的”变成阿拉伯语al-Majisti,再变为拉丁语Almagestum。1175年,克雷莫纳的杰拉德在托莱多据阿拉伯文译成拉丁文。

史论

托勒密体系常被当作“错误科学”的标本,这种看法忽略了它的成就。没有望远镜和动力学,它却能把行星位置算到肉眼观测大致可以接受的精度,并支撑了从巴格达到托莱多、再到克拉科夫的天文教学与历表编算。它的困难有两层。一层是精度,误差累积,历表需要不断修订;另一层是哲学,偏心匀速点和天球是否实在,始终与亚里士多德的物理学说不圆,海什木的《质疑》和以图西为代表的马拉盖学派批评的就是这一点。哥白尼移动了宇宙的中心,却保留了本轮,他的动机之一是去掉偏心匀速点;直到开普勒1609年改用椭圆,这套圆周组合才被放弃。模型究竟是计算工具还是宇宙的真实构造,这个问题由托勒密体系尖锐地提出,此后一直留在科学哲学之中。

关联

前因4

后果3

参考文献

考据说明证据较充分