托勒密是希腊化时期著名的地理学家,天文学家,数学家,大约于公元90年出生在希腊。同当时许多伟大的学者一样.他也来到亚历山大求学,在托勒密的《天文学大成》中,托勒密以地心说和天体做圆周运动为前提,运用本轮、偏心圆和均衡点的概念论述了地心说,认为地球是宇宙的中心,且静止不动,日、月、行星和恒星均围绕地球运动。托勒密是世界上第一个系统研究日月星辰的构成和运动方式并作出成就的科学家。《天文学大成》也被尊为天文学的标准著作,直到16世纪哥白尼的日心说发表,地心说才被推翻。他制造了供测量经纬度用的类似中国浑天仪的仪器和角距仪;通过系统的天文观测,编有包括1028颗恒星的位置表,测算出月球到地球的平均距离为29.5倍于地球直径,这个数值在古代是相当精确的。托勒密知道,通过从太阳、星星那里得来的测量数据,地球上的每个地方都能被精确地测得方位。他描绘了两件用来测量角度的工具。被用来观测星星的角度的仪器叫星盘(也叫星测仪)。托勒密描述的第二个仪器是成角日晷仪,它被用来测量太阳每天的高度。[1]
托勒密天文学的主要历史来源:
托勒密在自己的著述中提到佩加的阿波洛尼乌斯在公元前3世纪提出了一个新的解释行星运动的数学模型,从托勒密的评论和其他保留下来的残篇中可以清楚地看出,希帕恰斯是古代最伟大的天文学家之一[2],因此,阿波洛尼乌斯与希帕恰斯的天文学对托勒密的天文学也有一定影响。
柏拉图对天文学也产生了深刻而持久的影响,他认为各个天体围绕着不动的地球做圆周运动,柏拉图的范型世界构成了一种不变的、理想的实在,我们这个世俗世界不过是他的一种苍白的、不完美的反映。因此,柏拉图断定天体肯定是做匀速运动。从此,对于古人来说,天体做匀速圆周运动便成为了不容置疑的结论,但是,“留和逆行”现象却使柏拉图感到困惑,而如何解释这一现象也成了天文学的中心课题;
柏拉图的学生尼多斯的欧多克斯提出了一个天体模型,以试图解释恒星、太阳和月亮的视运动,但是这一模型也产生了很多问题,其中最明显的缺陷是他无法解释带着这样多的天球,宇宙在机械上是如何运作的;
亚里士多德企图用技术天文学解决这个问题,增加了天球数目,但仍没有彻底解决这一问题,在托勒密的工作中,只能看到与柏拉图、欧多克斯及其追随者所钟爱的旋转同心球模型有一点非常模糊的关系;
佩尔加的阿波罗尼奥斯研究出两种强有力的数学工具:本轮和偏心圆,让这些本轮和偏心圆有不同的大小,以不同的速度朝不同的方向转动,这两样工具既可以保留地心说,又可以说明“留和逆行”等现象;[3]
从柏拉图开始到阿波罗尼奥斯,这些天文学的主张都对托勒密产生了影响,也因此影响了托勒密天文学。
亚里士多德认为,地球基本上是球形,而且整体处在宇宙中心保持不动。如果能设想出一种特别的实验,把地球从中心位置移开,它一定会自然地回到中心,重新处在那里,这也对托勒密天文学产生了影响,是其理论来源之一。
托勒密天文学与希腊化科学:
希腊化时代的科学的明显特点是希腊自然哲学的传统与源自东方王国得到国家支持的科学模式的历史性融合,因此,知识精英与王权政府结盟,托勒密工作和生活在罗马统治下的亚利山大城,编纂出了《天文学大成》,工作也是受到了王权政府的资助的。
但是,从总体上看,希腊化科学未曾被应用于技术,也就是说,它追求的并非使用目的而且不触及当时主要的实际问题,在理论和实际愈加分离的背景下,托勒密天文学也同样未能有实际的或经济上的应用。
托勒密制作出过精巧的天文观测器具,这些器具虽然很好地体现了科学和技术的结合,但是这些工具的目的不是为了发展经济而是为了科学探索自身[4],因此我们可以知道,古代科学极少实用,希腊化科学未指导过实践,对古代工程也未产生多大影响。
亚里士多德认为宇宙是神学宇宙,天体是活生灵,具有神性,这也影响到了后来的托勒密,托勒密相信天体有神性,甚至具有生命活力,因此在托勒密看来,天体运动会影响到世俗世界,所以托勒密认为占星术有道理,相信那种对未来的预测,事实上,托勒密还写过占星学的专著《四书集》并且在占星术方面也取得了不小的成就。[5]由此可以看出两点希腊化科学的特点:第一是认为数学科学是哲学的一种形式,本质上属于道德和精神探索,天体具有神性;第二是希腊化科学对之前的希腊科学和哲学有继承的关系,两者一脉相承并对后来产生了深远的影响。
托勒密的天文学著作中还包括了了大量的数学运算和缜密的推理过程,体现了从希腊时期传承下来的质疑和批判的学问态度以及重视推理、论证的治学精神。