胡翌霖 | 希腊化时期的其他科学成就

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作者胡翌霖 (清华大学助理教授)
责编许嘉芩刘愈

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希腊化时期当然还有许多重要的科学成果，在这里在略微补充几个人物，但无法涵盖全面。

阿里斯塔克（约前310-230）被誉为古希腊的哥白尼，他提出了一种日心说的宇宙体系。当然他的洞见并没有引起同时代人的呼应，最终被托勒密的光芒所掩盖，但这并不是什么冤屈，在那个时代，日心说并没有太多令人信服之处，它非但没有证据，更要遭到有力的反证。其中之一是人在高速旋转下为何不被甩出去，这在惯性理论发展出来之前难以解释，相反亚里士多德的物理学能够为地心说提供一种更融洽、更系统的解释。另一个反证也是经验上的，也就是“恒星视差”并没有被发现。如果地球绕日旋转，那么在春季和秋季的相同时刻看同一颗恒星应该能够发现视差现象，就如同一个事物在左眼和右眼中呈现的方位并不等同那样，看不到恒星视差只能说明恒星离我们远的超乎想象。但当时人们还认为恒星是有视大小的，因此希帕克斯的星表上以恒星的大小来定义星等，这样一来如此遥远的恒星的真实面积就将大得离谱，这种比例失调的宇宙并不显得比中心火或其它任何一套宇宙论更加合理，因而阿里斯塔克的学说遭受冷落也是情理之中的事情。

阿里斯塔克的流传于世的文章是《论日月的大小和距离》，他通过月食时在月面投射的地球阴影的大小估算月球与地球大小的关系（图1），并通过弦月时太阳的访问估算出日地距离和地月距离的关系（图2）等等。由于测量数据的偏差，他的估算不够准确，但使用的推理方法都是严谨有效的。

▲图1 在弦月（月球的半边被太阳照亮）时估算日地距离和地月距离的关系

▲图2 月食时根据地球在月面投射的阴影估算月球大小（《论日月的大小和距离》10世纪抄本）

埃拉托色尼（约前275—193）曾经担任亚历山大城的图书馆馆长，他被誉为地理学之父，他发明了经纬制图法（图4.7.3），提出“地理学”的概念。

他的另一项著名工作是估算地球的大小。在埃及南部的一座城市（西恩纳，大约是今天的阿斯旺）正午的太阳直射井底时。同时测量亚历山大城正午太阳的角度。再知道亚历山大城和西恩纳之间的距离，就可以算出地球的半径和周长了。埃拉托色尼估算的值非常精确，不过后来哥伦布采用的是托勒密的估算，以至于把地球估计得太小了。

▲图3 埃拉托色尼的世界地图（19世纪重制）

最后，阿基米德（前287－212）不得不提，他是南意大利西西里岛的叙拉古人，青年时在亚历山大城求学，拜于欧几里德的弟子柯农门下，学成后回到叙拉古。

阿基米德用穷竭法，得出π＝3.14；他研究球和圆柱体的体积，以及各种圆锥曲线绕轴旋转围成的体积；他创造了大数记法。物理学方面的贡献包括最著名的杠杆原理和浮力定律。在机械制造方面，他发明的螺旋提水器至今仍有地区在使用，他还制作过投石机、起重机等等军事机械。

阿基米德之死富有传奇性，在罗马军队围攻叙拉古时，据说阿基米德大显神威，他制造的投石机和起重机对罗马舰队造成了巨大打击，还组织妇孺拿镜子反射阳光点燃罗马人的船帆。以至于罗马将军马塞拉斯感叹：“这是一场罗马舰队与阿基米德一人的战争。”最后罗马军队还是攻破了城池，杀红眼的罗马士兵闯入阿基米德的家，当时阿基米德正在沙盘上演算，对士兵说了一句“不要踩坏我的圆”便被杀死了。最后马塞拉斯将军处决了那名士兵，并为阿基米德举办了隆重的葬礼。

这些传说出于马塞拉斯将军的传记，其真实性不得而知，但无论如何，我们从中看到希腊化科学家身上的矛盾形象：一方面他们开始从事实用的、工匠式的研究，不再像古典希腊哲学家那样以无用为荣以实用为耻。但另一方面，阿基米德死时又呈现出醉心于理念世界而不顾现实的希腊式形象。

当然，阿基米德即便在希腊化科学家中也颇为另类，一般来说，当时理论研究和技术制造之间的联系仍然极少。

此讲推荐书目：

1库恩：《哥白尼革命——西方思想发展中的行星天文学》，吴国盛等译，北京大学出版社2003年。——关于西方行星天文学史很好的一部书，有一章专门介绍希腊天文学。

2霍斯金（主编）：《剑桥插图天文学史》，江晓原等译，山东画报出版社2003年。——不错的天文学通史。

3纽卫星：《天文学史：一部人类认识宇宙和自身的历史》，上海交通大学出版社2011年。——国内学者写得比较好的专科史。

【本文摘自《过时的智慧——科学通史十五讲》第四讲拯救现象：希腊天文学的发展，上海教育出版社，2016年7月出版。】

▲《过时的智慧——科学通史十五讲》