克羅狄斯·托勒密 - 簡介
克羅狄斯·托勒密（Claudius Ptolemaeus,英文Ptolemy,公元90年~168年）“地心說”的集大成者，生于埃及，父母都是希臘人。公元127年， 年輕的托勒密被送到亞歷山大去求學(xué)。在那里，他閱讀了不少的書籍，并且學(xué)會(huì)了天文測量和大地測量。他曾長期住在亞歷山大城，直到151年。有關(guān)他的生平，史書上少有記載。
約公元90年生于埃及的托勒馬達(dá)伊。曾在亞歷山大城居住和工作，168年去世。一生著述甚多。其中《天文學(xué)大成》（13卷），是根據(jù)喜帕恰斯的研究成果寫成的一部西方古典天文學(xué)百科全書，主要論述宇宙的地心體系，認(rèn)為地球居于中心，日、月、行星和恒星圍繞著它運(yùn)行。此書在中世紀(jì)被尊為天文學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)著作，直到16世紀(jì)中哥白尼的日心說發(fā)表，地心說才被推翻。另一部重要著作《地理學(xué)指南》 （8卷）是古希臘有關(guān)數(shù)理地理知識(shí)的總結(jié)，主要以馬里努斯的工作為基礎(chǔ)，參考亞歷山大城圖書館的資料撰成。第1卷為一般理論概述，闡述了他的地理學(xué)體系，修正了馬里努斯的制圖方法。第2卷至第7卷列有歐、亞、非三大洲8100處地點(diǎn)位置的一覽表，并采用喜帕恰斯所建立的緯度和經(jīng)度網(wǎng)，把圓周分為360份，給每個(gè)地點(diǎn)都注明經(jīng)緯度坐標(biāo)。第8卷由27幅世界地圖和26幅局部區(qū)域圖組成，以后曾多次刊印，稱為《托勒密地圖》 。
托勒密認(rèn)為地理學(xué)是對地球整個(gè)已知地區(qū)及與之有關(guān)的一切事物作線性描述，即繪制圖形，并用地名和測量一覽表代替地理描述。他在《地理學(xué)指南》中采用了波西東尼斯錯(cuò)誤的地球周長數(shù)字，又在繪制陸地向東延伸中增加了誤差。把有人居住的世界想象為一片連續(xù)不斷的陸塊，中間包圍著一些海盆，并在地圖上表明：印度洋的南面還存在一塊未知的南方大陸（見古希臘羅馬地理學(xué)）。直到18世紀(jì)英國探險(xiǎn)家J.庫克的探險(xiǎn)航行，才消除這個(gè)錯(cuò)誤。他在《地理學(xué)指南》中還提出了兩種新的地圖投影：圓錐投影和球面投影。
克羅狄斯·托勒密 - 生平
127年到151年，他在亞歷山大一個(gè)大城進(jìn)行天文觀測。關(guān)于托勒密的生平，至今所知甚少。最主要的資料來自他傳世著作中的有關(guān)記載，其次是羅馬帝國時(shí)代和拜占廷時(shí)代著作家們傳述的一些說法——通常頗為可疑。在托勒密最重要的著作《至大論》 （Almagest）中，記載著一些他本人所作的天文觀測，這是確定他生活年代、工作地點(diǎn)的最可靠的資料。見于《至大論》書中的托勒密天文觀測記錄，最早的日期為公元127年3月26日，最晚的日期為141年2月2日。由此可知托勒密曾活動(dòng)于羅馬帝國皇帝哈德良（Hadrian，公元117—138年在位）和安東尼（Antoninus，公元138—161年在位）兩帝時(shí)代�！吨链笳摗肥峭欣彰茉缒甑淖髌�，此后他還寫了許多著作，由這些著作推斷，托勒密在哈德良皇帝時(shí)代已很活躍，而且他一直活到馬可·奧勒留（MarcusAurlius，公元161—180年在位）皇帝時(shí)代。
由托勒密留下的觀測記錄來看，他的所有天文觀測都是在埃及（當(dāng)時(shí)在羅馬帝國統(tǒng)治之下）的亞歷山大城（Alexandria，今埃及亞歷山大省的省會(huì)）有一種說法，認(rèn)為他出生于上埃及的托勒密城（Ptolemais，今埃及的圖勒邁塞），這可能是正確的，然而此說出于后世（晚至約1360年），且無旁證。
托勒密的姓名中，保存著一些信息，可供推測。Ptolemaeus表明他是埃及居民，而祖上是希臘人或希臘化了的某族人；Claudius表明他擁有羅馬公民權(quán)，這很可能是羅馬皇帝克勞狄烏斯（Claudius，公元41—54年在位）或尼祿（Nero，公元54—68年在位）贈(zèng)與他祖上的。
托勒密的著作集古希臘天文學(xué)之大城，但是對于他個(gè)人的師承，迄今幾乎一無所知�！吨链笳摗分性褂昧巳蹋═heon）的行星觀測資料，有人認(rèn)為塞翁可能是他的老師，但這僅是猜測而已。托勒密的不少著作題贈(zèng)給一個(gè)不知誰何的賽魯斯（Syrus）。還有人認(rèn)為泰爾的馬里努斯（MarinusofTyre）是托勒密的老師，托勒密在《地理學(xué)》（Gography）一書中使用并修訂了馬里努斯的不少資料。所有這些情況都還不足以確定托勒密的師承。
克羅狄斯·托勒密 - 成就
托勒密總結(jié)了希臘古天文學(xué)的成就，寫成《天文學(xué)大成》十三卷。其中確定了一年的持續(xù)時(shí)間，編制了星表，說明旋進(jìn)、折射引起的修正，給出日月食的計(jì)算方法等。他利用希臘天文學(xué)家們特別是喜帕恰斯（Hipparchus，又譯伊巴谷）的大量觀測與研究成果，把各種用偏心圓或小輪體系解釋天體運(yùn)動(dòng)的地心學(xué)說給以系統(tǒng)化的論證，后世遂把這種地心體系冠以他的名字，稱為托勒密地心體系。巨著《天文學(xué)大成》十三卷是當(dāng)時(shí)天文學(xué)的百科全書，直到開普勒的時(shí)代，都是天文學(xué)家的必讀書籍�！兜乩韺W(xué)指南》八卷，是他所繪的世界地圖的說明書，其中也討論到天文學(xué)原則。他還著有《光學(xué)》五卷，其中第一卷講述眼與光的關(guān)系，第二卷說明可見條件、雙眼效應(yīng)，第三卷講平面鏡與曲面鏡的反射及太陽中午與早晚的視徑大小問題，第五卷試圖找出折射定律，并描述了他的實(shí)驗(yàn)，討論了大氣折射現(xiàn)象。此外，尚有年代學(xué)和占星學(xué)方面的著作等。
克羅狄斯·托勒密 - 地心說
在古老的宇宙觀中，人們把天看成是一個(gè)蓋子，地是一塊平板，平板就由柱子支撐著。在公元前四到三世紀(jì)，對于天體的運(yùn)動(dòng)，希臘人有兩種不同的看法：一種以歐多克斯為代表，他從幾何的角度解釋天體的運(yùn)動(dòng)，把天上復(fù)雜的周期現(xiàn)象，分解為若干個(gè)簡單的周期運(yùn)動(dòng)；他又給每一種簡單的周期運(yùn)動(dòng)指定一個(gè)圓周軌道，或者是一個(gè)球形的殼層，他認(rèn)為天體都在以地球?yàn)橹行牡膱A周上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并且用二十七個(gè)球?qū)觼斫忉屘祗w的運(yùn)動(dòng)，到了亞里士多德時(shí)，又將球?qū)釉黾拥轿迨鶄�(gè)。另一種以阿利斯塔克為代表，他認(rèn)為地球每天在自己的軸上自轉(zhuǎn)，每年沿圓周軌道饒日一周，太陽和恒星都是不動(dòng)的，而行星則以太陽為中心沿圓周運(yùn)動(dòng)。但阿利斯塔克的見解當(dāng)時(shí)沒有人表示理解或接受，因?yàn)檫@與人們?nèi)庋劭吹降谋碛^景象不同。
托勒密于公元二世紀(jì)，提出了自己的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說，即“地心說”。其實(shí)，地心說是亞里士多德的首創(chuàng)，他認(rèn)為宇宙的運(yùn)動(dòng)是由上帝推動(dòng)的。他說，宇宙是一個(gè)有限的球體，分為天地兩層，地球位于宇宙中心，所以日月圍繞地球運(yùn)行，物體總是落向地面。地球之外有9個(gè)等距天層，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太陽天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原動(dòng)力天，此外空無一物。各個(gè)天層自己不會(huì)動(dòng)，上帝推動(dòng)了恒星天層，恒星天層才帶動(dòng)了所有的天層運(yùn)動(dòng)。人居住的地球，靜靜地屹立在宇宙的中心。托勒密全面繼承了亞里士多德的地心說，并利用前人積累和他自己長期觀測得到的數(shù)據(jù)，寫成了8卷本的《偉大論》。在書中，他把亞里士多德的9層天擴(kuò)大為11層，把原動(dòng)力天改為晶瑩天，又往外添加了最高天和凈火天。托勒密設(shè)想，各行星都繞著一個(gè)較小的圓周上運(yùn)動(dòng)，而每個(gè)圓的圓心則在以地球?yàn)橹行牡膱A周上運(yùn)動(dòng)。他把繞地球的那個(gè)圓叫“均輪”，每個(gè)小圓叫“本輪”。同時(shí)假設(shè)地球并不恰好在均輪的中心，而偏開一定的距離，均輪是一些偏心圓；日月行星除作上述軌道運(yùn)行外，還與眾恒星一起，每天繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)一周。托勒密這個(gè)不反映宇宙實(shí)際結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)圖景，卻較為完滿的解釋了當(dāng)時(shí)觀測到的行星運(yùn)動(dòng)情況，并取得了航海上的實(shí)用價(jià)值，從而被人們廣為信奉。
克羅狄斯·托勒密 - 重要的著作
托勒密著有四本重要著作：《天文學(xué)大成》（Almagest）、《地理學(xué)》(Geography)、《天 文集》(Tetrabiblos)和《光學(xué)》(Optics)。《天文學(xué)大成》 ——500年的希臘天文學(xué)和宇宙學(xué)思想的頂峰——統(tǒng)治了天文界長達(dá)13 個(gè)世紀(jì)。這樣一本知識(shí)上參差交錯(cuò)且復(fù)雜的著作，不是單獨(dú)一個(gè)人所能完成的。托勒密依靠了他的先驅(qū)者，特別是喜帕恰斯，這一點(diǎn)是無須掩蓋的。他面對的基本問題是：在假設(shè)宇宙是以地球?yàn)橹行牡�、以及所有天體以均勻的速度按完全圓形的軌道饒轉(zhuǎn)的前提下，試圖解釋天體的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)閷?shí)際天體以變速度按橢圓軌道饒地球以外的中心運(yùn)動(dòng)，為了維護(hù)原來的基本假設(shè)，就要考慮某些非常復(fù)雜的幾何形狀。托勒密使用了3種復(fù)雜的原始設(shè)想：本輪、偏心圓和均輪。他能對火星、金星和水星等等的軌道分別給出合理的描述，但是如果把它們放在一個(gè)模型中，那么它們的尺度和周期將發(fā)生沖突。然而，無論這個(gè)體系存在著怎樣的缺點(diǎn)，它還是流行了1300年之久，直到15世紀(jì)才被哥白尼推翻。
在《地理學(xué)》一書中，托勒密充分地解釋了怎樣從數(shù)學(xué)上確定緯度和經(jīng)度線。然而，沒有一條經(jīng)線是用天文學(xué)方法確定的，僅僅少數(shù)的緯度線是這樣計(jì)算的。他將陸上測量的距離歸算為度，就在這無把握的網(wǎng)格上定出地區(qū)的位置。海面上的距離，簡直是猜測出來的。他把加那利群島放到它們真正位置以東7°去了，因而整個(gè)的網(wǎng)格定位只能是錯(cuò)誤的�！兜乩韺W(xué)》對西方世界觀的影響幾乎也像《天文學(xué)大成》一樣巨大和持久：托勒密標(biāo)出的亞洲位置比它實(shí)際的更近（向西），與哥倫布同時(shí)代的地圖制造者繼承了他的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，否則哥倫布也許就不會(huì)航行了。
克羅狄斯·托勒密 - 托勒密的歷史功績
在討論托勒密的歷史功績及影響時(shí)，不能不先談到一些很容易使人誤入歧途的成見。這些成見并非學(xué)術(shù)研究所得出的成果，而是與某些特定時(shí)期的宣傳活動(dòng)密切結(jié)合在一起。因而廣泛流傳，其中比較重要的有如下兩種。第一種成見，是將托勒密看成只是一些古代科學(xué)文獻(xiàn)的編輯者，由此引申開去，就自然會(huì)有諸如《至大論》不過襲自希帕恰斯、《地理學(xué)》只是馬里努斯著作的翻版之類的偏激之論。這種成見的發(fā)端，據(jù)研究很可能是19世紀(jì)初期的法國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)史家J·B·德朗布爾（Delambre）的《古代天文學(xué)史》（Histoire de I’astronomie ancienne）一書，這種看法早已被學(xué)者們的研究所否定，但在一些非學(xué)術(shù)的讀物中有時(shí)仍可見到。
第二種成見，是將托勒密與亞里士多德（Aristotle）兩人不同的宇宙體系混為一談，進(jìn)而視之為阻礙天文學(xué)發(fā)展的歷史罪人。在當(dāng)代科學(xué)史著述中，以李約瑟（J.Needham）“亞里士多德和托勒密僵硬的同心水晶球概念，曾束縛歐洲天文學(xué)思想一千多年”的說法為代表，至今仍在許多中文著作中被反復(fù)援引。而這種說法其實(shí)明顯違背了歷史事實(shí)。亞里士多德確實(shí)主張一種同心疊套的水晶球（crystalline spheres）宇宙體系，但托勒密在他的著作中完全沒有采納這種宇宙體系，他也從未表示他贊同這種體系。另一方面，主要由希臘–阿拉伯學(xué)者保存、傳述下來的亞里士多德學(xué)說，直到13世紀(jì)仍被羅馬教會(huì)視為異端，多次禁止在大學(xué)里講授。因此，無論是托勒密還是亞里士多德，都根本不可能“束縛歐洲天文學(xué)思想一千多年”，至1323年，教皇宣布托馬斯·阿奎那（T.Aquinas）為“圣徒”，阿奎那龐大的經(jīng)院哲學(xué)體系被教會(huì)官方認(rèn)可，成為欽定學(xué)說。這套學(xué)說是阿奎那與其師大阿爾伯圖斯（Albertus Magnus）將亞里士多德學(xué)說與基督教神學(xué)全盤結(jié)合而成。在論證水晶球宇宙體系時(shí)，阿奎那曾引用托勒密的著作來論證地心、地靜之說。此后亞里士多德的水晶球宇宙體確實(shí)束縛了歐洲天文學(xué)思想約二三百年，但這顯然無法構(gòu)成托勒密的任何罪狀。
托勒密的《至大論》，在他身后不久就成為古代西方世界學(xué)習(xí)天文學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)教材。公元4世紀(jì)就出現(xiàn)了帕普斯（Pappus）的評注本文學(xué)和亞歷山大城的塞翁（Theon of Alexandria）的評注本。約在公元800年出現(xiàn)阿拉伯文譯本。隨后出現(xiàn)更完善的譯本，它們與阿拔斯王朝的哈里發(fā)阿爾馬蒙（Al–Ma’mun）對天文學(xué)的大力贊助密切聯(lián)系在一起。1175年，出現(xiàn)了克雷莫納的杰拉爾德（Gerard of Cremona）從阿拉伯文譯的拉丁文譯本，《至大論》開始重新為西歐學(xué)者所了解。在此之前不久，1160年左右還有一個(gè)從希臘文本譯出的拉丁文譯本出現(xiàn)在西西里，但可能不太為人所知。這些譯本，連同來自阿拉伯一些以《至大論》為基礎(chǔ)的新論著，在13世紀(jì)大大提高了西方天文學(xué)的水準(zhǔn)，而在此前漫長的中世紀(jì)時(shí)期，西方世界的天文學(xué)進(jìn)展主要出現(xiàn)在阿拉伯世界；然而阿拉伯天文學(xué)家更是大大受益于托勒密的天文學(xué)著作。
托勒密的天文學(xué)著作經(jīng)阿拉伯學(xué)者之手而重為歐洲所知之后，又在歐洲保持了長時(shí)間的影響力，至少延續(xù)到16世紀(jì)。在此之前，沒有任何西方的星歷表不是按托勒密理論推算出來的。雖然星歷表的精確程度不斷有所提高，但由于托勒密所使用的古希臘本輪–均輪系統(tǒng)具有類似級數(shù)展開的功能，即為了增加推算的精確度，可以在本輪上再加一個(gè)小輪，讓此小輪之心在本輪上繞行，而讓天體在小輪上繞行。只要適當(dāng)調(diào)諸輪的半徑、繞行方向和速度，即可達(dá)到要求。從理論上說，小輪可以不斷增加，以求得更高的精度，有些天文學(xué)家正是這樣做的，關(guān)于小輪體系的繁瑣，是許多宣傳性讀物中經(jīng)常談到的話題，這也成為托勒密的罪狀之一，但這在很大程度上是錯(cuò)誤的。姑以被譽(yù)為“簡潔”的哥白尼體系為例，在《天體運(yùn)行論》（De Revolutionibus）中，哥白尼仍使用小輪和偏心圓達(dá)34個(gè)之多（地球3個(gè)，月球4個(gè)，水星7個(gè)，金星、火星、木星和土星各5個(gè)）。
最后必須談到托勒密地理學(xué)對后世的巨大影響�！兜乩韺W(xué)》一書在9世紀(jì)初葉便有了阿拉伯譯本，書中關(guān)于伊斯蘭帝國疆域內(nèi)各地記載中的不準(zhǔn)確這處，很快被發(fā)現(xiàn)并代之以更準(zhǔn)確的記述，原初的阿拉伯文譯本已經(jīng)佚失，但此書在伊斯蘭地理學(xué)中的直接與間接影響是值得注意的�！兜乩韺W(xué)》約在1406年出現(xiàn)由J.安杰勒斯（Angelus）從希臘文本譯出的拉丁文譯本。因?yàn)榇藭词乖诋?dāng)時(shí)（在它問世后1200年�。┤允菍σ阎澜缈偟牡乩砬闆r的最佳指南，所以很快流行起來。直到16世紀(jì)，許多制圖學(xué)在16世紀(jì)的進(jìn)展提供了強(qiáng)大的刺激。托勒密的投影方受到非議，由此導(dǎo)致各種新投影法的問世。《地理學(xué)》中的第一種投影法在墨卡托（Mercator）1554年的歐洲地圖中受到非議，第二種投影法從1511年起受到更多的批評。然而無論如何，托勒密的《地理學(xué)》為后人提供了世上最早的有數(shù)學(xué)依據(jù)的地圖投影法。
現(xiàn)代學(xué)者的詳細(xì)研究表明：C.哥倫布(Columbus,1451-1506)在開始在他那改變?nèi)祟悮v史的遠(yuǎn)航之前，至少曾細(xì)心閱讀過5本書，其中之一就是托勒密的《地理學(xué)》，而其余4本與此不是同類著作，因此可知哥倫布的地理思想主要來自托勒密。哥倫布相信通過一條較短的渡海航線，就可以到達(dá)亞洲大陸的東海岸，結(jié)果他在他設(shè)想的亞洲東岸位置上發(fā)現(xiàn)了美洲新大陸——盡管他本人直到去世時(shí)仍認(rèn)為他發(fā)現(xiàn)的正是托勒密地圖上所繪的亞洲大陸。
克羅狄斯·托勒密 - 原始文獻(xiàn)
[1]Almagest: J. L. Heiberg, Claudii Ptolemaei Opera quae exstant omnia(以下簡稱Omnia),I, Syntaxis mathematica, 2 pts., Leipzig, 1898-1903.
[2]Handy Tables: N. Halma, Tables manuelles astronomiques de Prolémée et de Théon, 3 pts., Paris, 1822-1825.
[3]Planetary Hypotheses: J. L. Heiberg, Omnia, II, Opera astronomica minora, Leipzig, 1907,pp 70-106.
[4]Phaseis (Phases of the Fixed Stars):同[3],pp.3-67.
[5]Analemma: 同[3],pp.189–223.
[6]Planisphaerium: 同[3],pp.227-259.
[7]Tetrabiblos: J.L. Heiberg, Omnia, III, I, AΠOTEΛEΣMATIKA, Leipzig, 1957.
[8]Geography: C.F. A. Nobbe, Claudii Ptolemaei Geographia, 2 vols., Leipzig. 1843-1845.
[ 9 ] Optics: G·Govi, L’Ottica di Claudio Tolomeo, Turin, 1885.
[10] Harmonica: I.Düring, Die Hrmoniehre des Klaudios Ptolemaios, G?teborgs H?gskolas arskrift, 36(1930), 1.
[11] 疑似、偽托及佚著殘篇：F.Lammert, omnia, III, 2, Leipzig, 1961; J.L.Heiberg, omnia, II, Opera asronomica minora, Leipzig, 1907, pp.263—270.
克羅狄斯·托勒密 - 研究文獻(xiàn)
[12] F.Boll, Studien über Caludius Ptolem?us, Jahrbücher für ciassiche Philelogie, supp. 21(1894), pp. 53—66.
[13] C.H.F.Peters and E.B.Knobel, Ptolemy’s Cataloque of Stars, a Revision of the Almagest, Washington, D.C, 1915.
[14] O.Neugebauer, The Exact Sciences in Antiquity, 2nd ed., Providence, R.I., 1957.
[15] B.L.van der Waerden et al., Ptolemaios 66, in Pauly-Wissowa, XXIII, 2, Stuttgart, 1959, pp. 1788—1859.
[16] N.Swerdlow, Ptolemy’s Theory of the Distances and Sizes of the Planets, ph. D. thesis, Yale University, 1968.
[17] G. J. Toomer, Ptolemy, in Dictionary of Scientific Biography, XI, New York, 1981, pp. 186—206.
[18] 江曉原，天文學(xué)史上的水晶球體系，天文學(xué)報(bào)，28（1987），4，第403—409頁。
[19] N. Swerdlow, Ptolemy’s Theory of Inferior Planets, Journal for the History of Astronomy, 20(1989), Part 1, pp. 29—60.
[20]江曉原，明末來華耶穌會(huì)士所介紹之托勒密天文學(xué)，自然科學(xué)史研究，8（1989），4，第306–314頁。
克羅狄斯·托勒密 - 參考資料
[1] 初中物理網(wǎng) http://www.pep.com.cn/czwl/czwljszx/czwlbwg/czwlxj/200406/t20040621_90295.htm[2] SHC http://shc2000.sjtu.edu.cn/
