托勒密〈古代偉大的天文學家、數學家〉( 3) 江銘輝 五夢網

2.     地心學說

在證明地球是圓球形之候，托勒密綜合希臘的天文學說，提倡地球中心學說。

(A)亞理斯多德是一位“地球中心學說”的擁護者，他認為水星、金星、火星、土星、木星等五大行星及太陽、月球都繞地球旋轉，而較遠的恆星則貼在最外層的球面上旋轉。這種思想後來為希臘天文學家托勒密（Claudius Ptolemy）所吸收，創立了“地心學說”或“天動說”

(B)今日我們知道行星皆以近乎圓形的軌道，由西至東繞太陽運行。但是早期希臘的天文學家，他們的觀念是眾星皆繞地球運行。雖然也有像阿利斯塔修斯（Aristarchus，希臘人）等有遠見的人，提出“日心地動學說”，但不為人們所接受。希臘人仍然認為地球才是宇宙的中心，所有星球應該繞地球運行才對。

但是以地球為中心的諸星球繞地球運動中，最無法解釋的天象有二：一是行星時亮時暗的現象，其次是從地球上看去，行星就時而順行，時而逆行，時而發生停滯的現象。

為了解釋這種天象，希臘的數學家兼天文學家阿波羅尼奧斯(Apollonius)，提出“本輪”和“均輪”學說。如圖3，阿波羅尼奧斯行星以地球為中心旋轉的圓叫做均輪，而以均輪上的點“T”作中心旋轉的圓叫做本輪。行星“P”沿著本輪作勻速運行，而本輪中心“O”則沿著均輪圍繞地球作均速圓周運動。這樣一來，從地球上看去，行星會時而順行，時而逆行，時而發生停滯的現象，以及有時較亮有時較暗，也完全能自圓其說，圓滿解釋清楚。

圖3：本輪和均輪

(C) 亞理斯多德的地心說和阿波羅尼奧斯的本輪與均輪理論的精華被托勒密發揚光大創造一套完整的地心體系理論，他說(如圖4)：(1)地球位於宇宙中心靜止不動；(2)每個行星和月亮都在本輪上均速轉動，本輪中心則沿均輪運轉，只有太陽直接在均輪上均速繞地球轉動，地球不在各個均輪的圓心上而是偏離一段距離；(3)水星和金星的本輪中心位於地球與太陽的連線上，這一連線一年中繞地球轉一周，火星、木星、土星到它們各自的本輪中心的直線總是與地球─太陽連線平行，這三顆行星每年繞各自的本輪中心轉一周；(4)攜帶所有恆星的“恆星天”每天繞地球自東向西轉一周；(5)日、月、行星除上述運轉外，還與恆星天一起，每天繞地球自東向西轉一周。

圖4：托勒密地球中心的宇宙系統

3.《天文學大成》著作

《天文學大成》(Almagest)原由托勒密用古希臘文寫成。後流傳到阿拉伯人手中，西元八二七年譯成阿拉伯文，十二世紀後半葉再傳入歐洲，被轉譯成拉丁文。該書曾在元朝傳入中國，但未譯成中文，直至明末，徐光啟等人編的《崇禎曆書》中才有簡要介紹。

全書共十三卷，分別闡述地和天的概念，基本觀測事實和數學基礎。書中論證地為球形，居於宇宙中心，靜止不動，其他天體均繞地球運動，敘述太陽、月亮、行星運動規律，如何推算日蝕、月蝕，確定行星位置，製作古代天文儀器以及1022個垣星的位置表和它們的亮度等等。它是一本全面而系統的天文學著作，包括了古希臘天文學的全部成就。