预报日蚀,解决两国战争的哲学家 江铭辉 五梦网
图1:泰尔斯(Thales,古希腊,公元前624~545年)〈科学之父〉
泰尔斯(图1)的知识渊博,对宇宙万物研究非常透澈,因为他是第一位不掺任何神话,纯粹用思索来说明自然现象的人,所以被世人尊称为科学之父。他曾预言公元前585年会出现日食,又发现摩擦琥珀会生电。严格说来,他是哲学家,因为当时的哲学家也研究数学、天文、物理学及其他学科。泰尔斯有崇高的声望,他除被世人尊为古希腊七贤之首外,亚理斯多德更尊称他为「哲学之父」。他的名言是:只有站得高的人,才有从高处落下的权利。传说他死后人们在他的塑像下刻了这样的铭文:这里长眠的泰尔斯是世界上最聪明的天文学家,米列塔斯和爱奥尼亚的骄傲。
生平及贡献
柏拉图(Plato)曾经说过:希腊的所有东西都取自外国,最后又以宝贵的东西奉还。这是希腊与东方古老文明国家〈埃及〉、〈巴比伦〉之间关系的最好写照,因为希腊的数学及天文学很多学自埃及和巴比伦,最后产生光辉灿烂的希腊文化。公元前六世纪初,东西文化开始交流,并以小亚细亚海岸上的爱奥尼亚(Ionia)城邦的〈米列塔斯〉(Miletus)市为中心热烈展开。这时的爱奥尼亚产生了世界上第一个著名的科学家、哲学家,他名叫〈泰尔斯〉(Thales)。
泰尔斯出生于希腊殖民地--爱奥尼亚的米列塔斯市。历史文献对泰尔斯的记载很少,只知道他是古希腊七位智者之首,出生于贵族家庭,父亲爱克萨米斯(Examyes),母亲克蕾欧布尔(Cleobuline)有腓尼基人(Phoenicia)的血统,对政治深具兴趣,早年是一位商人。他精通数学、天文学以及自然科学,经常到埃及、巴比伦经商,使他有机会吸取埃及和巴比伦丰富的文化资源。
亚理斯多德(Aristotle)认为泰尔斯最先提出哲学的问题并解释哲学,所以尊称他为哲学之父。又因为他博学多能且又是第一位不掺任何神话,纯粹用思索说明自然现象的人,所以人们又尊他为「科学之父」。他在科学及哲学上的重要贡献有:
1.打破宇宙是神创造的神话,提出宇宙是水所构成的想法。
2.研究天文学,巧妙应用巴比伦的日食和月食的推算方法,预测日食的时间,化解了两国的纷争。
3.首先对几何学命题提出证明,将数学从如何(How)带入为何(Why)的领域。
4.利用阳光照射在金字塔的塔影,算出金字塔的塔高。
5.发现磁铁能吸引铁,被摩擦的琥珀会吸引轻微物体。
泰尔斯一生疵迷于科学,使本来富有的他变成一贫如洗,人们对此议论纷纷,但泰尔斯仍然我行我素,不理会这些流言蜚语。他为劝戒人们要立志作出有意义的事,去寻找真理,不要荒度光阴整天唠唠叨叨,因此作了一首诗来规劝这些人,诗曰:多说并不表示有才智,去寻一件唯一有智慧的东西吧!去选择一件唯一美好的东西吧!如此就会封住饶舌们的舌头。
有关描述泰尔斯聪敏才智的轶事,至今流传不绝。例如:
1.有一天夜晚,他边走边注视天上繁星,竟不慎跌进水沟,旁边他的一位秀丽色雷斯(Thrace)女仆看见了,便取笑地说:「大人如果你连所走的路都不能看清础,又怎么能看清础众星的事呢?」由此可见他对天文研究的着迷简直到忘我的地步。
2.他预见橄榄会丰收,而控制了所有可能租到的橄榄榨油机。由于他的垄断,使他能随意订价,出租橄榄榨油机获取很高的利润,幸好泰尔斯没有全心致力于垄断橄榄市场,他只是向世人表明:哲学家只要愿意是很容易致富的,只是他们的抱负并不在此。
3.这个故事是记载在伊索(Aesop)寓言,故事是描述泰尔斯赶着一只骡子到海边去买盐。在回家的路上,经过一条小河的时候,他的骡子一失足就跌到河里去,等骡子爬起来时,牠发现身上所背负的盐已被水溶解了,负担减轻了许多。第二天,泰尔斯又去买盐,当他再回到昨天失足的小河时,骡子又故意在河中跌倒,再爬起来时,牠的担子又减轻了。骡子不觉自鸣得意。泰尔斯也看透了骡子的诡计,但他并没有立刻采取处罚的行动。第三天,他又赶着骡子去市场买货。这次他不买盐,去买了一大包的海棉。当骡子到了小河时,又想重施故计故意跌倒到河中,可是由于海棉吸饱了水,牠的担子大大的加重起来,起来时,骡子不但没有把背上的重担减轻反而加重了。
4.希腊天文学家兼雅典的执行官〈梭伦〉(Solon)(图2),他也是名列古希腊七大贤者之一,其名言是:法律有如蛛网,小的被它抓住,大的把它扯破。又言:语言是行为的影像。有一天他从雅典到米列塔斯去探望好朋友泰尔斯。梭伦问他为什么一辈子不结婚,泰尔斯当时没有回答。几天之后,一个陌生人来到梭伦的面前,声称十几天前曾去过雅典,又说:「有一个青年人的葬礼轰动全雅典城,因为他父亲是一个贤能高贵的人物,儿子死时父亲却不在家,因为他已出外游历很久了。」梭伦急切地问:「他叫什么名字?」那人回答说已记不清楚了,接着陌生人描述他听说到的青年人特征。当惊慌失措的梭伦就要猜出死者是他自己的儿子时,边旁的泰尔斯说:「不必紧张,这个消息完全是虚构的,我只不过告诉你,不结婚没有子女负担的好处罢了!」
图2:梭伦〈希腊人,公元前639~559年〉
雅典执政官暨诗人、天文学家。他不但为雅典建立了新型政体,而且解决当时的社会危机还取消了穷人所欠的债务。
有关泰尔斯对人类的贡献很多,兹举其中三例如下:
1、宇宙的一切都是由水构成的
泰尔斯一直想宇宙究竟是由什么构成的?在泰尔斯以前,无论是埃及人或希腊人都认为宇宙是由神所创造的。但泰尔斯却不这样想,他认为宇宙的一切应该由所有的人类所共识的东西构成的才对,于是他认为水最合适了。所以他下结论说:「宇宙的一切都是由水所构成的,而地球像一个圆盘漂浮在浩瀚无垠的水中。」当然没有人知道为何泰尔斯会认为水是构成宇宙万物之源?推测可能的原因有二:
(1)受埃及神话的影响
古埃及人认为宇宙间原本是充满原始水的浑沌状态,后来由其中诞生了太阳神华(Ra),祂结合了自己的影子产生一对双胞胎–大气之神〈修〉(Shu)和雨神蒂娜(Tefnut),修和蒂娜再结合又产生一对双胞胎–地神杰(Geb)和天神奴特(Nout),但是祖父(华)不高兴孙辈的撮合,于是命令〈修〉高举美丽的天空女神〈奴特〉,使〈奴特〉只能用她的指头与脚尖抚摸着(杰),天地被分开,而女神身上熠熠闪烁的珠宝,又化成群星,于是宇宙诞生了(如图3)。
图3:古埃及人的宇宙观:宇宙是由水中诞生的。
(2) 万物皆由水所滋润
泰尔斯在埃及旅游时,看到埃及人的生命完全依赖着尼罗河的水,以及许多小生物自 然地发生于河中,才想到水。泰尔斯本身当然也没有谈过水如何构成万物。因为他认为宇宙由水构成的,是天经地义的事,无须解释。他的这种主张不用说一点科学根据也没有,根本谈不上逻辑不逻辑。但是无论如何,最重要的是他肯动脑筋去想,打破神话,提出答案说:水才是万物的根源。其实,水也好,火也好,这种思维本身的精神才是科学的起源,因此称他为科学之父是实至名归。
2.预报日食,解决两国战争
日食(Solar eclipse)是太阳被月球遮蔽的现象,当月球运行到太阳和地球中间,地球的前方被月球挡住,这时从地球上看太阳,则太阳有一部分或全部被月球遮住,叫作日食(图4)。
图4:当月球位于地球和太阳之间,月球之阴影落至地球上之一部分地区,位于此区域内的人,就无法全部看见太阳或部分太阳不能看见,而产生日食。如果从地球上全完看不见太阳称为日全食,有部分太阳尚能见到称为日偏食。月球无法完全遮蔽太阳,留下一个环状的光亮部分,称为日环食。
图5:日食依太阳被月球遮盖的部分,可分为日全食(左)、日环食(中)、日偏食(右)
太阳有一部分被月球遮住时,叫作日偏食;太阳的外围剩下一圈光环叫做日环食;太阳全部被月球遮住,叫日全食(图5)。天文学发达的今日,日食并不恐布,但是在古时候,日食却是一件惊天动地的大事情。当时位于今日伊朗、阿富汗北部、土耳其东部地区的米底亚(Media)和位于今日土耳其西部的律底亚(Lydia),两国发生剧烈战争,连续五年未见胜负,横尸遍野,哀声载道。泰尔斯预先推算某月某日有日食,便扬言天帝反对两国战争,在某月某日必以日食来警告两国的互相屠杀。果然到了那一天,两军正在酣战不停时,突然太阳失去光辉,大地暗淡无光。双方军队大为恐惧,于是两国立刻停战和好。
据考证这次日食发生在公元前585年5月28日下午3时。泰尔斯是应用了巴比伦人发现的日食每隔18年又10天发生一次的沙罗周期(Saros Cycle)(注一)推算日食的时间。他根据公元前603年5月18日发生过一次日食,推算在下一次发生的日食时间将是公元前585年5月28日下午3时。
注一:沙罗周期
约18年10天为一个食循环,相对地球每隔一沙罗周期,太阳、月亮和交点线都返回18年10天前相同的位置,重新开始另一次月食及日食。
3.测出金字塔的高度
泰尔斯另一项为人津津乐道并备受赞扬的成就,是他在埃及旅游时,不用许多测量工具,仅仅在金字塔影子的端点处树立一根柱子,借助太阳的光线,利用两个相似三角形的比例关系,测出金字塔的高度。赢得埃及二十六王朝法老亚默士二世(AhmoseⅡ,在位公元前570-526)龙心大喜,赞赏不已。这件事最早由亚理斯多德的徒弟海隆尼莫斯(Hieronymus,公元前4-3世纪)记载,罗马学者普利尼(Pliny,公元23-79年)也有类似的说法。
泰尔斯所使用的方法如下:
如图6,泰尔斯利用金字塔与塔的影子所形的大三角形ABD和柱子与柱影所形成的小三角形DCE是相似三角形。
在这种情形下,用AB代表金字塔的高度,CD代表柱的长度,BD是金字塔的塔影,DE是柱影。所以我们得到:
AB/BD = DC/DE..............(1)
泰尔斯事先测出BD、DC与DE的长度。再利用(1)式算出:
AB = (DC×BD)/DE
也就是说,金字塔的高度= (柱高×金字塔的塔影)/柱影
图6:泰尔斯测量金字塔