两球宇宙论的古代竞争者
两球宇宙概念不是古代希腊提出的唯一的宇宙论。但它是被最多的人特别是天文学家最认真看待的理论,并且它是后来的西方文明从希腊人那里首先继承下来的东西。不过,古代提出和拒绝过的另外许多宇宙论,比两球宇宙显示出与现代宇宙论的信念更接近的相似性。通过比较图式与它的某些表面看来更现代的替代物,最能清楚地展示两球宇宙论的力量、预示在推翻它的时候所遭遇的困难。
早在公元前5世纪,希腊的原子论者留基波和德谟克利特将宇宙形象化为一个无限空虚的空间,居于其中的无穷多个微小不可见的粒子或原子在所有的方向上运动。在他们的宇宙中,地球只不过是许多本质上相同的天体之一,由偶然聚合的原子所形成。它不是独一无二的,既不静止,也不处在中央。实际上,一个无限的宇宙没有中心;空间各部分处处相似;所以,聚合形成了我们的地球和太阳的原子,也必然会在空虚空间或虚空的其他部分形成为数众多的其他世界。对于原子论者来说,在恒星之中还有另外的太阳和另外的地球。
公元前5世纪后期,毕达哥拉斯的追随者们提出了第二个宇宙论,使地球处在运动之中并部分地剥夺了它独一无二的地位。毕达哥拉斯学派将恒星置于一个巨大的运动的球体上,但是他们在球的中心放置了地球上无法见到的一团大火,被称为“宙斯的圣坛”。火之所以不能被看到,是因为地球上住人的地方总是背朝着那团火。对于毕达哥拉斯学派来说,地球只是包括太阳在内的众多天体中的一个,它们都围绕中心火旋转。一个世纪后,庞托斯的赫拉克利德(公元前4世纪)指出,造成天空视运动的是中心地球的每日转动,而不是恒星外天球的转动。通过提出水星和金星绕运动的太阳旋转而不是独立地绕中心地球旋转(见第二章),他还削弱了两球宇宙的对称性。接下来到了公元前3世纪中叶,萨莫斯的阿里斯塔克发展了这一方案,这使他赢得了“古代的哥白尼”的美称,技术性附录中描述了他关于天文尺度的天才而有影响的测量。阿里斯塔克认为,太阳处于一个被极大地扩展了的恒星天球的中心,而地球绕太阳旋转。
这些替代的宇宙论,尤其是第一个和最后一个非常像我们现代的观点。今天我们确实相信地球只是众多行星中的一颗,围绕太阳旋转;我们确实相信太阳只是众多恒星中的一员,这些恒星有些也可能拥有自己的行星。但是,尽管这些思辨的设想形成了古代有意义的少数派传统,尽管所有这些作为一个持续的源泉在思想上激励像哥白尼这样的革新者,它们一开始并未得到让我们今天信任它们的那些论据的支持,而且在缺乏这些论据的情况下,它们被古代世界的大部分哲学家和几乎所有的天文学家所抛弃。在中世纪,它们被嘲笑和忽视。拒绝它们的理由是出色的。这些替代的宇宙论违反了由关于宇宙结构的感觉所提供的那些最基本的暗示和联想。此外,这种对常识的违背又没有被它们在解释现象方面的有效性的任何增加所补偿。与两球宇宙相比,它们并不更经济、更有效或更精确,所以它们更难令人相信。要严肃地把它们当作一种解释是很困难的。
所有这些替代性宇宙论都将地球运动作为前提,(赫拉克利德的体系除外)都让地球作为众多天体之一而运动。但是感觉所暗示的第一个差别就是天地之间的差别。大地不是天空的一部分,而是我们观天的平台。这个平台与所见到的天体没有任何共同之处。天体看上去是发光的亮点,而地球是一个由泥土和石头构成的巨大的不发光的球体。天际极少见到变化:恒星每夜都是相同的,并且在古代记录所覆盖的许多个世纪里仍然明显地保持原样。相比之下,地球是有生成、变化和毁灭的地方。植物和动物每周都有变化;文明在世纪之间兴衰;传说证明了由洪水和暴雨带来的地球上的地形变化。要把地球说成是天体看起来是荒谬的,天体最突出的特征就是那个永恒的规则性,而这在容易变化的地球上是绝对达不到的。
地球运动的观念乍看起来同样的荒谬。我们的感觉告诉我们所有关于运动的知识,而且它们暗示地球没有任何运动。直到被重新教化之前,常识告诉我们的都是:如果地球是运动的,那么空气、云、鸟儿和其他没有系附在地球上面的东西一定会被落在后面;一个纵跃的人会落到离其起跳点很远的地方,因为当他在空中时地球会在他下面移动。岩石和树木、牛群和人都会被旋转的地球甩出,就像一块石头从转动着的投石机中掷出一样。由于没有见到这些现象,所以地球是静止不动的。观察和推理合起来证明了这一点。
在今天的西方世界,只有孩子会这样想,而且只有孩子相信地球是不动的。在很小的年纪时,他们就会被教师、家长和书本的权威告知地球实际上是一个行星而且在运动;他们的常识被重新教化;得自日常经验的证据失去了效力。但重新教化是必需的——在没有它的情况下,那些证据是很有说服力的——并且我们和我们的孩子所接受的教育的权威性在古代人那里是没有的。希腊人只能依靠观察和推理,而这二者都没有为地球运动提供证据。没有望远镜的帮助或者与天文学并无明显关系的那些精致的数学论证的帮助,就不可能为地球是运动的行星这一论点提供有效的证据。肉眼所得的观察非常适合两球宇宙(想一想实用的航海家和测量家的宇宙),而且也没有比它更为自然的解释了。这就不难明白为什么古代人会相信两球宇宙了。问题是去发现为什么这个概念会被抛弃。(https://www.daowen.com)
[1]从天文学的目的来看,恒星提供了一个比太阳更为便利的计时器。但是,在由恒星确定的时间尺度上,一年中不同季节里视太阳日的长度有一分钟左右的变动。尽管古代天文学家注意到了这个视太阳时微小且重要的不规则性,但我们在此处忽略它。这种变化的原因和它对于时间尺度的定义的影响将留在技术性附录的第一部分讨论。
[2]正文中提及的页码均指原书页码,即本书旁码。
[3]罗夏实验又称罗夏墨渍测验(Rorschach Inkblot Test),是瑞士精神病医生赫尔曼·罗夏(Hermann Rorschach,1884—1922)发明的一种人格测验方法:先向被试者出示标准化的由墨渍偶然形成的图版,再让被试者说出由此联想到的东西,然后据此分析被试者人格的种种特征。
[4]这里的“距离”是“角距离”,它是指观察者的眼睛到两个天体所形成的两条直线间的夹角。这两个天体的距离由此被测量。这是天文学家能够直接测量的唯一距离,它不借助任何基于宇宙结构理论的计算。
[5]相隔许多年的观察显示,恒星中的极点位置也发生非常缓慢的变化(大约每180年变化1°)。尽管这一缓慢的运动会产生岁差,但是在这里我们先忽略这一点,而把它留待技术性附录的第二部分来讨论。尽管古代人在公元前2世纪末就已经意识到了它,但岁差问题在建构他们的天文学理论时仅起到次要的作用,并且它也没有替代以上描述的短时程观测结果。在地平正北方之上相同距离的地方总是有一个北天极,但是接近它的却并不总是同一些恒星。