Astronomy 版 (精华区)

    人类观测星空的历史非常久远，所以天文学可说是人类历史上最古老的知识之
一。西方天文学的起源是在著名的美索不达米亚平原，也就是著名的「两河流域」，
在这个地区的民族，先将天上的星星分成了一个一个的星座。但这些民族对天文
学最大的贡献是六十进位法的发明、星座的划分和历法的创建。在当时，巴比伦人
已经创造了三十六个星座，其中当然也包含我们熟悉的十二星座，至於六十进位法
是今天时间 计算的基本法则，而历法则是维持农业活动所必须具备的知识。大家
在历史上都读过 ，两河流域的文化最後被爱琴文化传承，在地中海大放异彩，从
这里开始，西方天文学即将进入一个崭新的世界希腊天文学的发展，最早是所谓的
『希腊学派』。其中最早的是爱奥尼亚学派的泰勒斯(Tales 624 BC-547BC)，这个
学派的人认为，大地是一个有限而且扁平的薄片 ，在外头则有空气、水和火包围
这个大地，大地这个薄片就飘留在空气的漩涡中。紧接著就是著名的毕达哥拉斯
(Pythagoras 580 BC-500 BC)，从他开始，我们就已经认 为地球是圆的了，他也
认为地球不断的自转，同时也是宇宙的中心。在他之後的柏拉图(Plato 427 
BC-347 BC) 则不完全同意毕氏的说法。柏拉图认为地球是圆的，这一 点与毕氏倒
是完全相同，但是他们在地球转不转这个问题上就有不同的意见了，毕氏认为地球
正绕著地轴在转，而柏拉图却说地球是不动的，在动的是一层一层包围地球的星星。
这个问题在当时是无法确定的，不过柏拉图的想法却透过他的弟子亚里斯多德，
传布了整个欧洲，也支配了整个中世纪。不过，在那之前，罗马天文学却有更辉 
煌的成果。

  
     罗马天文一开始发展就有很好的路子。从希腊天文学的简述中我们可以知道，
希腊天文学的发展受制於希腊人好幻想的天性，所有的进展都是一些思维产物，
其中的 理论在今天看来可能还荒谬无比，但罗马人注重实际的精神，不仅使他们
在工艺建筑 上开创了空前的成果，也在天文学上留下丰硕的果实。罗马亚历山大
学派是由亚利斯塔克(Aristarchus 310 BC-230 BC) 揭开序幕，亚氏是第一位主张
用科学方法研究天 体的科学家，也就是应用定量、定性的叙述，有系统的研究天
体，从他开始，天文学从哲学思辨中脱离，成为一门真正的学问，除此之外，他还
是第一位主张『日心说』 的人，可惜的是，他的想法在当时并不被重视。在亚氏
之後的天文学家多能秉承他的 传统，以科学方法进行研究，如Eraosthenes(284 
BC-192 BC)，他利用正午时候，分 别测量不同地方相同物品的影长，由此他计算
出球的圆周约为49600km ，与现在的 真值虽然有所出入，但在两千年前这已经是
相当杰出的成就了。接下来的这一位成就更是伟大，他就是被尊称为『天文学之父』
的 ─ 喜帕恰斯(Hipparchus 190 BC-125             
BC) ，这位先生首先将天上的星星分成六个亮度等级，也就是「星等」。当时的分
法当然很粗糙，天空中最亮的的就是一等星，肉眼可见最暗的就是六等星，後来经
过许多天文学家的努力，星等的定义才更加明确。除了星等的区分外，喜帕恰斯也
在西元前134 年绘制了西方第一份星表，这一份星表帮助哈雷发现恒星的『自行运
动』，所以，喜帕恰斯被称为天文学之父的确是当之无愧。而现代阳历的制定，也
是由这个时期的索琴西斯所完成的，也就是当时的『儒略历』。 

     随著时间的推演，著名的天文学家托勒密(Ptolemy 85 AD-165 AD)终於诞生
了，托勒密首先将希腊和罗马的天文学做总结，并写了一本有名的『大综合论』，
这一本书可说是古今天文之大成，书中不仅说明了所有天文学的知识，也大大的宣
扬了著名的『天动说』，这个理论认为，所有的天体都在『本轮环』上绕著地球公
转，一圈一圈往外，有时为了修正星体的运动，必须在本轮环上再加本轮环，这样
一来天体的运动就会变得很复杂，对於观测精度不高的古代，这样做当然有其好处，
只不过到了後来，天文观测仪器的改进终於使『天动说』寿终正寝。但是，由於
中世纪教会的影响『大综合论』成为中世纪的天文典，而天动说也藉此支配中世纪
的欧洲达一千多年之久。   

 中世纪的欧洲由於宗教的压迫，自然科学的进展不大，因此这个时期的天文学重
心便集中在阿拉伯。中世纪天文学最主要的成就是岁差的测定和历法的修正，在当
时甚至已经有光学的研究出现。这些阿拉伯天文学的成就，为哥白尼的新体系奠下
了基础.而哥白尼的名著『天体运行论』的出版正揭示了科学革命的到来。 

当哥白尼的天体运行论一书出版後，日心学说就像涟漪一样地向外传布。如果我们
把今天源源不绝的科学成果比喻成自来水，那麽哥白尼就可以说是一位装设水管的
工人，而把这个水龙头扭开的人则是牛顿，但是其中有一些非常重要的人，他们告
诉牛顿水龙头在哪里。这些人把水龙头的位置告诉牛顿，牛顿把水龙头扭开，於是，
科学的成果便一直不绝的产生，这个水龙头的流水不虞匮乏，因为它直接与真理
的海洋 

相连.在哥白尼之後，出现了一位天文学史上举足轻重的天文观察家，也就是第谷。
他在其一生中以当代最最精确的精度观测了天空中的行星，其精确程度可说是肉
眼的极限。他对天文学最重要的贡献就是他穷毕生精力所累积的观测资料，这些资
料在他死後由他的学生克卜勒继承，而克卜勒也因为第谷的资料而发现了行星运动
定律。其次，第谷是一个地心说的拥护者，为了使地心说不至於完全溃败，他也提
出了一种介於日心和地心说的行星运动体系，可惜的是他没有成功，因为日心说毕
竟『较符合』实际的情况。在他一生观测生涯当中，他也记录、发现了以前所未见
的天象，如历史上著名的『第谷之星』就是一颗爆发的超新星，这一个超新星的记
录使得人们意识到，天空中的恒星并不是一成不变的，因此人类对於天堂的梦想有
点幻灭。另外，他还发现了月球运动中的『二均差』，这是一个预测月球运动的修
正项。为了观测的方便，他本身也是一位天文仪器制造家，他的仪器使得当时的观
测精度达到肉眼的颠峰，只望远镜才能超越它。 

 说到第谷，就不能不谈一谈克卜勒了。他和第谷是师生关系，也是第谷最得力的
助手。克卜勒是一位天文学家，但是因为他的家境贫困，因此他有时也兼任占星家，
为人预卜吉凶祸福，藉此赚外快以养家活口。直到第谷邀请克卜勒担任天文台助
手一职，克卜勒的家境才有点好转。然而克卜勒之所以留名青史的原因，是因为他
发现了著名的『克卜勒行星运动三大定律』，这些定律是没有光学仪器的时代中，
最後的重大发现。在他继承了第谷的事业後，他对第谷留下来的资料进行计算。起
先他仍照传统观念，假设行星进行的是匀速圆周运动，但是经过推算後他发现，无
论是用哥白尼的方法或是托勒密、第谷的方法，都无法与第谷的观测资料相吻合，
最大有8'的误差，也就是2/15度。这样子的误差在很多人眼里可能微不足道，但克
卜勒绝对的相信他老师所遗留的观测资料，於是他不用圆轨道来计算行星位置，而
改用其他的的圆锥曲线，在经过一段长时间的努力之後，克卜勒终於找到正确的方
法，使计算值与观测值有相当好的吻合克卜勒的说法『就凭这8'的差异，引起了天
文学全部的革命』。而将其总结，就是第一运动定律 

  1.行星轨道为椭圆，太阳在其任一焦点上。 这个定律将哥白尼学说推进了一大
步。而第二定律与第一定律几乎同时发现 2.行星的向径在单位时间内扫过的面积
相等。 

这也就是说，行星在近地点公转得较快，在远地点公转得较慢。换而言之，行星的
运动并不是匀速的。综合第一及第二定律，我们可以知道，行星并不是以往所想像
的在进行匀速圆周运动。在发现这两条定律後，克卜勒继续他的工作，在几年之後，
终於将第三定律完整的呈现在世人眼前 3.行星公转周期的平方正比於轨道半长
轴的立方。这三条定律所揭示的，是一个力学的新境界，也是天体力学的成功。不
过，克卜勒在.其一生中，却无法对这行星运动定律作出解释。一是因为当时的数
学工具，另一个原因是他的生命没那麽长。但是克卜勒也对於重力的存在作出了猜
测，事实上，这行星运动定律正是牛顿力学在天体力学的展现，而这定律在科学使
上之所以如此举足轻重，就是因为在这三大定律导致了数十年後重力理论的发现。
其一生中，却无法对这行星运动定律作出解释。一是因为当时的数学工具，另一个
原因是他的生命没那麽长。但是克卜勒也对於重力的存在作出了猜测，事实上，这
行星运动定律正是牛顿力学在天体力学的展现，而这定律在科学使上之所以如此举
足轻重，就是因为在这三大定律导致了数十年後重力理论的发现。