1、 从托勒密天文学看希腊化科学的基本特征托勒密是希腊天文学的集大成者，他不仅继承了希腊的健全理性精神，同时充分利用希腊化时期数学及大量实证数据，使希腊数理天文学发展到一个顶峰时期，而且第一次最为完整地展现了西方天文学的基本思路：“在已有实测资料基础上，以数学方法构造模型，再用演绎方法从模型中预言新的天象；如预言的天象被新的观测证实，就表明模型成功，否则就修改模型。 ”历史上曾经有许多人认为托勒密充其量只不过是一个资料的整理者，甚至认为他的理论是完全抄袭希帕克斯的理论。 “有一点可以肯定，托勒密不是一个观测者，他只是从希帕克斯和他以前的天文学家那里吸收了所有的优秀的东西。”这样的观点早已被学者否定
2、，托勒密确也有自己不少的新发现以及对原有体系的完善和补充， “这部著作（至大论）论述更为详尽，并观察到不少新现象，如月球运行中的二均差” “托勒密的体系由于具有极强的扩展能力，能够较好地容纳望远镜发现之前不断出现的新天文观测” ，但是不可否认在其中存在着强烈的学术传承关系，托勒密毋庸置疑地成为了继承者和发展者。想要弄清楚其中的传承关系，我们首先有必要分别来看一下希帕克斯和托勒密他们各自的天文成就：希帕克斯：“希帕克斯生于比赛尼亚的尼卡伊亚，公元前 160 年至公元前 127年间先后在罗德斯和亚历山大里亚工作。 ”作为托勒密天文学的历史来源，希帕克斯无可置疑是一位伟大的天文学家，他把平面三角术加
3、以推广以用于计算行星的球面运动；而更为重要的是：他“使希腊天文学由定性的几何模型变成定量的数学描述，使天文预测有效地进入宇宙模型之中。我们所了解的本轮-均轮体系最早的发明者就是希帕克斯。 ”在本轮-均轮体系中，地球是中心点，而每一个天体都在一个轨道，即本轮上运动， “而这一轨道又在一个大得多的圆轨道，即均轮上，围绕着地球运行” 。他通过观测绘制了一幅具备相当完善的经纬度的星图，我们通常也认为发现了分点岁差的人是他，他还批判了当时的行星理论。托勒密：托勒密一生中有非常多的成就，不仅仅在天文学上，同时也在地理学、光学甚至是星占学等领域内。其著作流传至今的共有 10 种。至大论原名天文学大成 ，共
4、13 卷。阿拉伯人认为这部作品“伟大之至” ，因此就将书名译成了至大论 。这不仅是托勒密最重要的天文学著作，同时它的重要意义还在于“教会几个世纪的科学家如何在经验观测的基础上建立几何和运动学模型，以此模拟自然界的运动。 ”简单介绍一下至大论以及托勒密的天文学理论：第一卷、第二卷：给出地心体系的基本构造（地球为球形，位于中心，各天体依照一定的排列顺序绕地球旋转） ，并用不少篇幅讨论球面三角学。第三卷：太阳运动理论。主要解决太阳周年视运动的不均匀性，即速度的变化（anomaly） 。 “托勒密在太阳运动方面的工作基本上未超出希帕克斯的成就，但他采用的模式较希帕恰斯采用的本轮模式要简单明快得多。 ”
5、 第四卷：月亮运动。发现“出差” ，托勒密能成功地利用几何模型描述包括出差在内的各种月球运动差数，与实际观测结果吻合。第五卷：计算月地距离和日地距离。讨论日、月的视差等问题，但颇多错误。第六卷：专论交食理论（日食和月食的计算） 。是对自己所建立的日、月运动理论的检验和应用。第七卷、第八卷：专论恒星，并讨论了岁差问题。登载了一份恒星表“托勒密星表” ，这是世界上最早的星表之一。表中共记录1022 颗恒星，承袭希帕克斯将星分为了 6 等。第九卷、第十卷、第十一卷：转入对行星运动的研究。运用本轮-均轮组合理论，并引入偏心匀速点（E） 。“如果说以前各卷的内容中，或多或少都有希帕恰斯的遗产，那么在这五
6、卷中，托勒密的创造和贡献显得有声有色，丰富多彩，是任何人都不会怀疑的。 ”他所构造的地心宇宙体系，成为欧洲和阿拉伯天文学普遍遵循的理论基础，长达一千余年。第十二卷：编算外行星在逆行时段的弧长和时刻表，以及内行星的大距表。第十三卷：专门讨论行星的黄纬运动。由此，我们可以看出：托勒密继承了希帕克斯的主要成就，并进行了扩充和补充，最主要的是在于构造了完备的几何模型，来描述太阳、月亮及其他天体的各种运动，并使之与实测数据相符。而希帕克斯却“仅限于指出当时的体系与观测资料不合” 。 为什么要选择托勒密？任何一个伟大的科学发现都不能脱离开自己存在的体系大的背景依托，更不能离开时代环境的支持或者是舒服。而更
7、重要的是，任何伟大的发现之所以伟大，正是在于我们能够很快地依靠它寻找到它自在的体系，并由此及彼、由小及大地辨认出一个时代的特征。真正的伟大正是在于浓缩了的精华，不仅是在学术上的，更是在精神上的。很显然，我想要从托勒密的成就中寻找一些历史划过在那个时刻定格的瞬间所留下的绚烂。但这之前，我认为我们有必要简单回顾一下托勒密所处的希腊化时期：马其顿国王亚历山大南征北战，建立了横跨欧亚非的庞大帝国。随着军事征讨行动，他把已经在越过地中海向西传布的希腊文化，带到了东方以及更广大的地区，而这些地区的文化就被称为了希腊化文化。所谓的希腊化过程则是指：从公元前 323 年亚历山大去世到公元前 31 年奥古斯都建
8、立罗马帝国时为止近 300 年间。这期间的学术成就，我们将它归为希腊化的学术成就。“在希腊化的学术中，希腊成分占有压倒优势，但也不缺乏其他的影响。 ”在我看来，希腊化的过程，是一种强势文化的全面传播和被接受的过程，但同时也因为时代特定的历史条件以及文化进入的那些地区本身所固有的地域特色以及文化传统等，希腊文化也在对外扩散的过程中完成了自我的重塑，完成了对自我继承批判和发展的过程。为什么是托勒密而不是希帕克斯？我们都知道，希帕克斯和托勒密同属于希腊化时期的学者，我们也从上文可以看出他们两的学术和理念本身就具有极大的传承性，我们也可以从希帕克斯身上找寻到希腊化的影子。但是我在这里仍然选择要选择托勒
9、密，原因很简单：当天空群星闪耀的时候，我们第一眼看见的永远都是其中最闪亮的一颗。当托勒密的学术成就到达某种顶峰的状态时，他也把他的时代学术特征推向了一种极致。选择托勒密的天文成就，正是因为它最完整地展现了希腊化时期科学特征。一、内在演绎和外在实证的结合“希腊人有一个可贵的直觉，即认为世界是一个自身有生命的、渗透着神性的、处在不断的生长过程之中的有机体，世界中的万事万物均是从这个有机体中生长出来的” 。也许希腊人这种可贵的直觉和他们的神话传统有着密切的联系， “希腊科学和哲学史从希腊神话中脱胎而来的，它为后来西方哲学和科学的发展所奠定的基本观念，同样可以在希腊神话中找到根据” 。希腊最初的自然哲
10、学所关注的最初的问题即为宇宙机体本身生长的过程，而自然哲学家们最初“也只是在追求本原的名义下，重新表述创世神话” 。由此可见，希腊人最初最秉持的就是一种属于内在演绎概念体系的神化宇宙论，希腊人对内在推理演绎的执著曾经一度达到极端的地步。在他们看来，只有可以内在演绎的、自己可以从自己本身寻找到原因的，才是事物的本性，甚至一度达到不相信所有感官带给人们的实际经验，因为经验本身不可推理， “巴门尼德在变化问题上的激进立场具有清晰的认识论蕴含：如果感觉揭示了变化，这就证明了感觉的不可靠性；真理只有运用理性才能获得。 ”而这种绝对的理性的益处在于使我们“把注意力投向了推理规则、论证和理性评价。 ”而天文
11、学这门科学则是一门依托于实证，即实际观察数据的学科。好在希腊数理天文学从它的起源开始就试图将能够内在演绎的规律体系和实际观测得到的结果相互结合相互对照，从而形成批判的张力。我们可以从能够得到的资料中看出，在托勒密之前，由于种种的原因，比如观测数据的不完善，或者理论结构的缺陷，这种结合始终没有得到最好的体现。希腊化时期，希帕克斯首次明确提出要使“理论和观察在数量上保持一致” ，而这种想法自此一直朝着更好的方向努力发展着，正好，到了托勒密，这种发展终于向我们呈现了美妙的结果。我们不得不承认，托勒密所处的年代是独天得厚的：托勒密生活与希帕克斯后大约 300 年、欧多克斯之后 500 年的话这意味着，
12、他不仅是这几个世纪以来所取得的理论进步的受益者，而且有机会接触这几个世纪的天文观测资料，包括希腊的和巴比伦的；这些时间跨度很长的观测数据相对来说即使比较粗糙，也能产生非常精确的理论结果。 ”当然，我们也不能抹杀托勒密自身的不懈努力的探索，从他的至大论中我们发现，他的“天文观测记录，最早的日期为公元 127 年 3 月 26 日，最晚的日期为 141 年 2 月 2 日。 ”8这些观测记录是不是托勒密本人所得还无法考证，但托勒密作为希腊化时期基于实证基础的理论实践者，所作出的贡献是值得我们后人充分肯定的。二、为了“完美” ，打破完美希腊人有两种非常可贵的“执著”：秩序和对于纯粹天空的向往。古希腊
13、的神话体系中，在荷马和赫希俄德的世界里， “由于神的干涉的无限可能性，任何事情也不可能得到可靠的预测。自然现象被人格化和神化了。 ”然而“希腊的知识论传统引入了一种新的自然概念，这种传统强调世界显现着某种理智的秩序他们的知识论要求他们用永恒的理智秩序来整合这些动的因素，这些理智秩序可能是：结构、构成、规则、形式等等” 。内在的理智秩序，在我看来，是希腊人的最高哲学和一切命题的根本所在。丹皮尔曾这样描述：“这个民族具有异常聪颖的禀赋，生长在风光明丽的国土中，这里有酒浆般深暗的海水，把全世界的商品和知识带到他们门口，其后对他们的堡垒式的家屋也非常适宜，还有大量奴隶使生活优裕，有闲暇来发展最高度的哲
14、学、文学和艺术。 ”而同时，希腊人本身所具有的乐观热情以及自由开朗的气质，也使他们仿佛具有一种天生的使命感，去发现探寻所有一切背后的秩序规则，以符合他们对世界、尤其是纯粹理念世界完美的要求。柏拉图学派的“拯救现象”纲领就这样应运而生。而另一种执著，则是对于天空的执著。对于希腊人来说，天空是一片纯粹的领域，因此被寓意为理性的象征。它是在此岸世界之上的彼岸世界，那里有纯粹、完美的理念。有时候，天空也被寄予了自由的含义， “为了逃避命运，人首先求助于上天，天上有不可胜数的天体，如彗星等，说明还有自由的和余地。诺斯替教徒认为，神向某些特选的灵魂启示了了解宇宙的秘钥，人如果能重新找到这个秘钥，他的灵魂就
15、能得到自由，因为知识高于命运。 ” 从柏拉图开始，人们就开始不断想为宇宙（天空）中的七颗行星寻找到美好和纯粹的规律，使天空正如人们所想的那样呈现一种完美和谐的状态。这也奠定了希腊数理天文学的某种基本规则。希腊人首先认为宇宙是有限的，因为有限的事物才具有确定性、唯一性等，而这些才符合于理念的本性，纯粹理性的东西不可能会不确定、不可把握。在此基础上，希腊人创立了天球-地球的两球模型，蕴含了“宇宙有限性和宇宙等级结构的不均匀性” 。而托勒密体系依旧延续了两球模型的基本框架，这本身就表明了托勒密对理性的追随，和对秩序性的向往。希腊人也基于自己对于完美的理解，逐渐形成了一套数理天文学的体系：“柏拉图说人
16、们眼睛看到的行星的顺、留、逆等都是假象，行星真正的运动是一种完美的运动。圆是最完美的几何图形，所以行星最完美的运动是匀速圆周运动。亚里斯多德进一步认为天体这种完美的匀速圆周运动是构成天体的完美元素第五元素的本质属性所决定的。按照这一完美运动的要求，希腊的天文学家们天才地构建起了一套本轮、均轮体系，他们用匀速圆周运动和它们的组合相当成功地解释了行星在天空中看似杂乱无章的运动。 ” 这样一些理论已经在希腊被相当完善地构建起来，并成为了被公众认可的体系。然而在希腊化时期，这种完美被放到另一个层面被考量。它被更多地体现在与实际观测结果相符所带给人们的美好经验中，而不仅停留在对于哲学思辨的某种迷信。这些
17、都是基于希腊化时期人们对于宇宙和地球本身有了更多的切实考察和认识的基础上，对于事物就更多的会以科学的正确的态度来对待，从某个层面来说，这是另一种理性的体现，希腊化理性的体现。作为托勒密，他要打破原来的“完美” ，却一定不是像我们今天所想的如此轻松。他引入了偏心匀速点， “冲破了古希腊天文学中对匀速圆周运动（uniform motion）传统迷信” 。在我看来，这具有非同寻常的超越意义。对于完美的迷思的超越而到达另一种完美，对于自由理论层面的超越而达到了一种真正的自由。自由的面对，自由的评述，自由的批判。三、建筑在理性框架上的实用张力“生命的原则之一是自律性，生长的动力来自自身的生命力。 ”希腊
18、人虽然已经把自然当作一个整体的对象来看待，但是他仍然保留着对于自然的自律性的尊重，并且认为自然的一切是人所不能干预的。因此我们常常可以发现，希腊古典哲学完全不带有任何实用的目的，是毫无功利目的性可言的，甚至有时候会被后人批评为缺乏支配自然的张力，这种说法自然不可取，但是将所有对于自然的探索和发现仅局限于哲学思辨和数学理论框架中，而不运用到任何实际之中，却是希腊古典科学的特色之一。然而在希腊化时期，随着亚历山大大帝的军事讨伐，自然哲学起初更多地被应用到了军事行动中，之后则进一步成为统治的一种手段，继而全面地进入人们的生活。科学被鼓励甚至被要求更多地和实用性结合在一起，这并不表示希腊化过程中人们已
19、经抛弃了希腊古典时期的理性框架传统，而是在继承发展的同时进一步将它和技术、和生活结合到了一起。关于托勒密构建几何模型的伟大成就，前文已作过详细的论述，这里就不再重复。无疑这是一种理性框架的继承和再发展， “托勒密模型和欧多克斯模型的目标是一致的寻求可解释行星视位置（即速度和方向上的明显变化）的匀速运动的某种组合” 。 而在这里，我想重点说的是：数学。在希腊人看来，自然界就是数学的，它的自律性和规律性都可以用数学的形式表达，而数学本身就不带任何功利性，只是被希腊人认为是“掌握自然规律最可靠的保证” 。在一些领域， “希腊人成功地将它们数学化，并得出了高度量化的结论” “对数学的重视，是希腊人最为
20、天才的表现” 。 希腊化时期对于数学的发展可以说是空前绝后的，而“希腊化时期数学的精妙若没有反映在那个时期的数学天文学中，将是令人惊讶的。 ”托勒密对数学的重视和应用，在希帕克斯的程度上更进了一步，虽然希帕克斯才是第一个将希腊天文学由定性的几何模型变成定量的数学描述的数理天文学家。 “生活在希腊化晚期的托勒密，将行星天文学的数学能力提高到 500 年前的欧多克斯所无法想象的高度。另外，托勒密的模型能对行星未来的位置作准确的定量预测。但他所采用的数学手段极为与众不同。 ”希腊化时期的科学家，首先承袭了这种传统，把心灵的保证放在第一。但他也并不排斥理论在实践上的运用，甚至本身可能就是带有某种实际使用的目的进行的研究。这也是为什么我们把托勒密归到希腊化时期的原因，这是只有在希腊化时期才产生的特征。托勒密的理论体系不仅在他的年代，甚至在很久以后都被运用到历法改革中，起到了很大的实际效用。
