阿里斯塔克:日心说的先驱

时间:2023-12-13 19:29:03

几乎所有的中学生都知道,是哥白尼发现了地球绕太阳转动而不是相反,他使人们从人类中心论的迷梦中惊醒。其实,早在希腊时代就有天文学家提出过日心地动学说,他就是亚历山大里亚的著名天文学家阿里斯塔克。

阿里斯塔克:日心说的先驱

阿里斯塔克约公元前310年生于毕达哥拉斯的故乡,爱奥尼亚地区的萨莫斯,青年时代到过雅典。据说他在吕克昂学园中学习过,受过学园第三代学长斯特拉图的指导。后来到了亚历山大里亚,在那里做天文观测,并发表他的宇宙理论。不过,他的理论在当时的人看来太激进了,不为人们所看重。要不是阿基米德提到他,我们今天恐怕根本不知道这个人。

他的主要主张是,并非日月星辰绕地球转动,而是地球与星辰一起绕太阳转动。很显然,这个主张继承了毕达哥拉斯学派的中心火理论,只不过把太阳放在了中心火的位置。他说,恒星的周日运动,其实是地球绕轴自转的结果。这个思想确实是天才的,但过于激进,以至于当时的人们都不相信。

有几个理由导致人们反对阿里斯塔克的观点。第一,它与已经被广泛接受的亚里士多德的物理学理论相矛盾。在亚氏看来,如果地球在运动,那么地球上的东西就都会落在地球的后面,可事实上没有发生这类事情。这个理由很有说服力。这个问题只有在惯性定律被发现之后才会有一个完满的解答。第二,有许多天文学家提出,如果地球在动,那么在地球上观察到的恒星位置在不同的季节应该不一样,可是,我们并没有观测到这种位置的变化。我们不知道阿里斯塔克是如何回答第一个问题的,但据说,他很正确地回答了第二个问题。他说,恒星离我们太远,以至于地球轨道与之相比微不足道,所以,恒星位置的变化不为我们所察觉。

阿里斯塔克另一个重要的天文学成就是测量太阳、月亮与地球的距离以及相对大小。这个工作记载在他的《论日月的大小和距离》一书之中,该书流传到了现在。阿里斯塔克知道月光是月亮对太阳光的反射,所以,当从地球上看月亮正好半轮亮半轮暗时,太阳、月亮与地球组成了一个直角三角形,月亮处在直角顶点上。从地球上可以测出日地与月地之间的夹角。知道了夹角,就可以知道日地与月地之间的相对距离。阿里斯塔克测得的夹角是87°,因此,他估计日地距离是月地距离的20倍。实际上,夹角应该是89°52′,日地距离是月地距离的346倍。但是,阿里斯塔克的方法是完全正确的。得出了相对距离后,他从地球上所看到的日轮与月轮的大小,推算出太阳与月亮的实际大小。同样,因为没有足够精确的测量数据,其估计误差是很大的,但至少他认识到,太阳是比地球大很多的天体。正因如此,他确实有理由相信不是太阳绕地球转,而是地球绕太阳转,因为,让大的物体绕小的物体转动总不是很自然。近2000年后,哥白尼继承了阿里斯塔克的事业,主张日心地动说。他所遭遇的驳难几乎是同样的,他为自己辩护的理由也几乎是同样的。细节我们以后再讲。