古希腊的天文学

考古学者认为，“Mul Apin”最早的复制品的制作时间应当与希腊文学巨著《伊利亚特》和《奥德赛》中口头史诗出现的时间大体上一致。在对星座及其相关的神话传说进行对照和研究之后，荷马认为希腊的天文知识并不像古巴比伦的天文知识那样复杂和精深。在公元前7世纪的晚期，赫西奥德所著的作品《田功农时》也指出，古希腊仅仅找到了关于天体运转与季节变化之间的规律而已。“当昴宿星团和毕宿星团及强大的猎户星座同时落下时，”赫西奥德写道，“一定别忘了播种的季节即将到来。”

希腊人关于天空变化的知识均来源于埃及人。公元前5世纪，希腊历史学家希罗多德以一种钦佩和羡慕的口吻写道：“埃及人聪明地把一年分为12个月，每个月分为30天。”他还写道：“据说埃及人最早发明了纪年，并把一年中的四个季度分成12个组成部分。”“在这里，依照我的看法，埃及人的计算能力要比希腊人更加敏锐。就此而言，在希腊人知道每过3年便要增加一个闰月来保持四季不出现差错的时候，埃及人已经将他们的12个月都拆分成30天，再给每年都额外增加5天的时间。”

埃及人在当时也发明了日晷和水钟。在公元前13世纪的时候，埃及人已经确认了43个星座和水星、金星、火星、木星、土星五大行星。埃及人对这些星座和行星都进行了神话般的解说。火星是“若隐若现的何露斯（古代埃及的太阳神）”，它经常与被描述成能够像猎鹰一样变形的神灵联系在一起。在刚开始的时候，金星被认为是掌管阴曹地府的神灵奥西里斯的化身。后来，金星被正式称为启明星或者长庚星，但这是埃及人开始认识到行星在天空中的运行规律之后的事情了。

罗马作家西塞罗在公元前1世纪时曾经写道，埃及人把金星和水星称为“太阳的两个好伙伴”。如今，我们已经知道这只是一种拟人化的说法。与地球相比，金星和水星离太阳要近得多。而且在我们的早期观察中，这两颗行星绝不会远离太阳一步。

在公元前1世纪的时候，古希腊的历史学家狄奥多罗斯·西库路斯写道，在古埃及最为宏伟的城市之一底比斯，牧师们有预测日、月食何时发生的能力，而这种能力是一种智力技能，需要高深的数学计算能力和丰富的天文知识。

古希腊的思想家不但吸收了古巴比伦人的思想，而且还引进了古埃及人的智慧结晶。他们通过这种方式最终形成了现在被称为天文学最早版本的学科。米利都人泰勒斯据说曾预测过一次日全食，它发生于公元前585年5月28日。根据希罗多德的说法，当时，正如预测的那样，在两个敌对城邦对阵的过程中发生了日食。白天与黑夜的突然交错，使那场战争得以停止。泰勒斯惊人的预知能力，使他能够在希罗多德和柏拉图以及亚里士多德的著作中占有一席之地。

泰勒斯更倾向于把他在天文学上的敏锐洞察力归功于古巴比伦人，因为是他们在公元前8世纪纳巴那沙统治时期大大提高了天文观测技术。他们详细记载和揭示了日食及月食的各种可能形式，特别是得出了周期约为18年的伟大结论。古巴比伦人的方法在预测月食上已经相当精确，但是他们对日食还不是非常精确。

作为大哲学家柏拉图最有名而且最有成就的学生，亚里士多德坚持认为观测手段必须作为自然科学研究的指导原则。在他的两大巨著《天文学》和《气象学》中，亚里士多德对恒星、行星与月球各自不同的运行轨迹规律进行了解释。

亚里士多德的研究模式始于公元前4世纪。同时，他也提出了被后来的科学家证明是错误的许多假设：亚氏学说属于宇宙地心说或以地球为中心学说；该学说认为宇宙中每个物体都沿着正圆形轨迹以匀速运行；该学说忽略了在众多物体互动时客观存在的物理作用。

按亚里士多德的观测方法所得出的是一种复杂的宇宙论模式，即56个星体圆球以静止不动的地球为中心不停地运转。根据亚里士多德的逻辑推理，如果地球是旋转的，那么向上抛出的物体是不会落回到其被抛出的原点的。亚里士多德还继续进行这样的逻辑推理：如果地球围绕太阳旋转，那么恒星每年都会发生位置上的变化。就人类的肉眼而言，这个变化根本不明显，因为恒星离我们太遥远了。然而，现在的天文学家实际上可以测算出这一细微的位置变化，并把其称为“恒星视差”。他们还通过这种位置变化来计算地球与很多离地球相对不远的天体之间的距离。

亚里士多德完成了很多详尽细致的天文学观测记录。在运用这些观测数据构建一个不甚精确的宇宙论学说的时候，他也确实得出过很多准确无误而且对科学的未来发展颇有助益的科学理论。

亚里士多德曾认识到，地球必然是一个圆形球体。之所以得出这一结论，是因为除其他证据之外，他曾在一次月食的过程中发现，地球在月球上的投影是曲线形的。从这一假设出发，他继续计算地球的直径长度，并得出了地球直径为5100千米的计算结果。

相对亚里士多德的这一计算结果，公元前3世纪希腊人埃拉托色尼所得出的计算结果，更精确一些。埃拉托色尼发现了仲夏正午时分的太阳在埃及赛印和在亚历山大地区所投射影子的长度差，在已知亚历山大和赛印两个地区之间的距离的条件下，埃拉托色尼计算出地球直径约为13400千米，这一结果数值已经相当接近今天12752千米的精确测量结果了。

另外一位古希腊伟大的天文学家阿利斯塔克大约生活在公元前310～前230年，因估算出了地球与太阳和月亮之间的距离而闻名于世。他罗列出了大约675颗恒星，并进行了大胆的假设：地球以一条倾斜的轴线为中心进行自转。同时，阿里斯塔克斯被认为是主张以太阳为宇宙中心（即宇宙日心说）的思想家。根据他的宇宙观，恒星和太阳都是固定不动的星体，他们同处于一个庞大的巨型圆球之内，而太阳则位于这个圆球的中心，地球在其中沿着一个圆形的轨道运行。但是，当时很少有人认同这种宇宙观，甚至有些人把这种宇宙观看做是一种对神灵的不敬。经过了1700年的漫长历史时期，日心说才重新回到西方科学的前沿，而这一切都要归功于波兰天文学家尼古拉斯·哥白尼。

公元前2世纪，在阿利斯塔克的研究成果的基础上，喜帕恰斯绘制出地球沿着自转轴线缓慢运行的轨迹图案，并根据太阳和月亮的运动规律创建了数学模型。但是，喜帕恰斯最值得称道的却是他发现了对恒星的视觉亮度进行准确推算的计算方法。此外，喜帕恰斯把所有恒星分为6大类，并授予亮度最高的恒星一级恒星或者一等星的特殊称号。以此类推，亮度最暗的恒星是六级恒星或者六等星，仅凭人的肉眼几乎是看不到这种级别的恒星的。根据这种亮度等级划分模式，喜帕恰斯对大约850颗恒星进行了分类。

如今，天文学家仍然沿用这种星体等级划分法，但是较原来所针对的范围已经有所扩展，不仅把其他各种天体（如太阳）也吸收进来，而且把那些喜帕恰斯肉眼从未见到过的天体也吸收了进来。根据喜帕恰斯原先的星球等级划分体制，一等星的亮度大约是六等星亮度的100倍左右。现代的星球等级制还把每个星球等级数之间的亮度差值定义为绝对数100，但这种制度最后只能采用负数来表示亮度极高的物体。比如说，天狼星的对应星球等级为-1.42，太阳的对应星球等级则为-26.5。像哈勃望远镜这样的天文学工具可以观测到比绝对数为28的星球还要暗淡的物体，相当于比没有任何辅助工具的肉眼能够看到的物体要暗440倍。

克劳迪亚斯·托勒密是最后一位伟大的古希腊天文学家，他生活于公元100～170年。托勒密提出了与亚里士多德太阳系地心说非常相近的模型论，即将地球视为宇宙的中心。然而，与亚里士多德不同的是，托勒密可以对月亮、太阳和行星的运行轨迹做出相当精确的预测和测算，但是这种预测和测算必须在1弧度的范围之内。在公元前3世纪时，阿波罗尼奥斯也曾提出过类似的模型论。喜帕恰斯对这种模型论做了进一步的拓展，而托勒密则使其趋于完善。

按照托勒密的宇宙观，所有的行星都是沿着被称为本轮的小圆轨迹运行，而本轮的中心又是以地球为中心的、呈均轮状的大圆运行。然而，这些简单的圆形轨迹与天空中所见到的实际运行轨迹之间并非完全吻合。此外，托勒密把地球从中心位置中稍微地移了出去。他也引入了一个被称为“对应点”的概念，从而使每个行星本轮的中心可以绕对应点做匀速的运动。

最终，托勒密的模型成为一个错综复杂的系统，几十个大小不一的圆圈以各自不同的速度不停运转。这个模型系统成为以后几个世纪里天体运行的标准图案。但是，随着时间的推移，特别是当天文学家把以主观猜想为基础的模型论与实际观测结果进行比较的时候，越来越多的错误与误差被揭示出来，托勒密的模型逐渐被认为是一种不太精确的理论学说。虽然存在着这样或那样的错误和误差，但是那个时候还没有比这一模型能够更好地预测行星运行轨迹的模型。因此，在天文学界，托勒密的模型思想在长达1500年的时间内占据了统治地位。

托勒密最伟大的贡献便是其名为《天文学大成》的旷世巨著。这部著作的拉丁文书名源于阿拉伯，为“宏伟巨著”的意思。撰写于公元150年的《天文学大成》是古希腊天文学的完善版本和集大成者，这也使古希腊的天文学成果得以保存至今。除此之外，古代许多大天文学家（包括亚里士多德和喜帕恰斯）的原创作品都已经遗失殆尽，幸亏有了托勒密的《天文学大成》，我们才可以了解到这些古代天文学家的研究成果以及托勒密本人的天文学成就。