亚里士多德的运动定律

亚里士多德的运动定律

亚里士多德对地上运动的解释为天文学和非天文学思想结成一体提供了第一个例子。我们已经注意到，亚里士多德相信，在缺乏最终来自诸天的外在推动时，每一种地上元素都将在天然归属它的地界上保持静止。土天然地静止在中心，火在外围，等等。事实上，诸元素及由它们构成的物体一直被驱离它们的天然位置。但这要求施加一个力。元素总是抵抗这种位移，而且一旦位移，就总是努力通过最短路径重新回到它的天然位置。拾起一块石头或其他土性物质，感觉它在拖着，想回到它在宇宙几何中心的天然位置上去。或者在清朗的夜里看着火苗往上跳跃，就像它们努力想回到它们在地界最外围的天然位置上去。

我们后面将考察亚里士多德对地上运动这一解释的心理根源及影响力。但我们先看看从地上物理学提取的这些理论为天文学家的地心宇宙提供的防御。在《论天》的一个重要段落里，亚里士多德由它们得出了地球的球形、静止性和中心位置。我们先前已经看到了推出它们的天文学论据，但注意天文学的考虑如何在这里只起次要的作用。

大地作为整体的天然运动与它的部分的运动一样，都朝向宇宙的中心：这就是为什么它现在处在中心的原因。也许有人会问，既然两个中心都是同一个点，重物或大地各部分的天然运动有多少是指向这个中心，它究竟是宇宙的中心还是地球的中心。但它必定朝向宇宙的中心……事情是这样的：地球和宇宙有着同一个中心，重物确实也朝向地球的中心，但只是偶然的，因为地球的中心就在宇宙的中心……

从这些考虑来看，地球不运动，也不待在别处，而就在中心。此外，它静止不动的理由从我们的讨论中也看得十分清楚了。如果土的内在本性是由四面八方向中心运动（正如观察所显示的），而火的本性是由中心向极外端运动，那么大地的任何一部分都不可能由中心运动开，除非被迫……如果任何特定的部分都不可能移离中心，那么大地作为一个整体就更不可能，因为对整体来说，处在所有的部分都自然回归的位置是自然的……

它的形状必须是球形的……为了理解这里的含义，我们必须想象大地的诞生过程……很显然，开始的时候，如果微粒从四面八方奔向一个中心点，所造成的合成物必定是各个方向都相似；因为如果各方所添加的量相同，最外层与中心的距离就必定一样。这样的形状就是球形。即使大地的各部分从各方奔向中心的速度不同，也不会改变这个论证。更大的合成物肯定总是推动在它前面的小合成物，如果两者都倾向于非来到中心不可的话，而且较重者对较轻者的推动坚持指向那个中心点……

从感觉证据中可以得到进一步的证明。（Ⅰ）如果大地不是球形，月蚀就不会像它所显示的那样显出弧形形状……（Ⅱ）对恒星的观察也表明大地不仅是球形的，而且尺寸也不大，由于我们的位置向南或向北的一个小变动就明显地改变了地平圈，所以我们头顶的星星可观地改变它们的位置，我们在向北或南移动时看到的不都是同样的恒星。有些恒星在埃及和塞浦路斯的附近可以见到，但更北的地方就见不到，而在北边的国家一直可以见到的恒星在别的地方却被观测到下落了。这就证明了不仅大地是球形的，而且它的周长不大，因为若不然的话这么小的位置变化不会有这样直接的效果。因为这一原因，那些设想海格里斯柱[3]附近的地区与印度相接从而认为海洋只有一个的人们，看来并不是在提出一些完全不可信的东西。2

这几段表明天文学和地上的物理学并不是相互独立的科学。属于其中之一的观察和理论也与另一个密切地纠缠在一起。因此，尽管解答行星问题的困难也许已经为天文学家提供了一个动机，让他在天文学中拿运动地球的概念做实验，但在尚未推翻被接受的地上物理学的基础之前，他不可能那么做。这种运动地球的观念不可能出现在他那里，因为从他的非天文学知识所得来的理由，这个概念看上去太难以置信。这看来就是托勒密及其后继者的意思：他们后来把阿里斯塔克、赫拉克利德和毕达哥拉斯派的天文学假设视为“荒谬的”，尽管在天文学上是合适的。(https://www.daowen.com)

举例来说，我们考察一下从《至大论》中摘抄出的下面这段话，在这里托勒密反驳了赫拉克利德的理论，这个理论认为恒星天球是静止的，而它表观的向西周日运动是由于中心地球真正的向东周日运动造成的。托勒密开始论证地球的球形和中心位置，很像前面引用的那段文字中亚里士多德所给出的论证。然后，他继续说道：

某些思想家，尽管他们没有反对以上的论证，他们却编造出了一个他们认为更易接受的图式，并且他们认为没有什么证据可以反驳他们，如果他们这样论证的话：天不动但地球绕一个相同的轴自西向东旋转，差不多每天完成一周……

然而这些人忘记了，当然，就星空的表现而言，对这一理论也许不会有什么异议，……但是根据影响我们自身以及我们上空的东西的［地上的］条件来判断，那这样一个假说肯定被看成是太荒谬了……［如果地球］在如此短的时间内完成如此巨大的回转而再度回到相同的位置……那么并未实际立在地球上的每一样事物必定会看起来做一种与地球相反的运动，云以及任何飞着的或可能被抛出的东西，决不会被见到向东运动，因为地球总会先它们一着，领先它们的向东运动，如此一来，其他所有的东西都会看上去向西后退，向地球落在它后面的那些部分后退。3

托勒密论证的要点与亚里士多德的相同，中世纪和文艺复兴时期的许多其他论证也从相同的原则得出。除非被推动，否则一个物体会直奔其天然位置然后在那里静止下来。这些天然位置以及物体移向它们的路线，完全由一个绝对空间的内禀几何性质所决定，在这个空间中无论某位置是否被占据，每一位置和方向都被固定地标记出来。因此，正像亚里士多德在其《论天》的其他地方所说的：“即或地球被移到月亮现在所处的位置，它的可分开的各部分也不会跟着整体运动，而是奔向整体现在所处的位置［中心］。”4一块石头的天然位置仅由空间决定，与石头和其他物体的关系无关。因此，一块垂直上抛的石头离开和返回沿着的直线在空间中一旦固定就永远如此，如果石头在空中时地球运动，石块就不会在它离开时的那个点上与地球再会。基于同样的理由，已经占据了它们的天然位置的云彩在地球转动的时候会落在后面。只有运动着的地球带着空气一起走，云彩和石头才有可能跟着地球，而且就是空气的运动也不见得足以推动石头跟上地球转动的步伐。

当然，亚里士多德的这种运动理论中存在着困难，其中的一些以后会在哥白尼革命中起到重要的作用。但是，就像两球宇宙自身一样，亚里士多德的运动理论是迈向理解运动的出色的第一步，而且它的确使一个处于中心的静止地球成为必要。行星地球的鼓吹者于是需要一个新的运动理论，而且直到这样的理论被发明出来之前，关于地上物理学的知识在中世纪就束缚着天文学的想象力。