希羅多德的歷史 (公元前484年至425年) 為公元前五紀中葉的古希臘人了解這個世界提供了一扇非凡的窗口。 希羅多德斯曾聲稱非洲幾乎完全被海洋包圍著。那么他是怎么知道的？他講述了埃及法老尼科二世 (約公元前600年) 派遣腓尼基水手從紅海開始沿非洲大陸以順時針方向航行的故事。這個故事, 如果屬實, 就是已知的最早講述環(huán)游非洲的故事, 同時也包含了對古世界天文學(xué)知識的有趣見解。 此次航行歷時數(shù)年。在繞過非洲南端并向西航行之后, 水手們觀察到太陽在他們的右手邊, 也就是在北邊地平線上方。當時這一簡單的觀察根本沒有意義, 因為他們還不知道地球呈球形, 并且也意味著有一個南半球。 - 01 - 行星沿軌道圍繞太陽運行 幾個世紀后, 人們對宇宙的認知有了很大的進步。來自希臘薩摩斯島的天文學(xué)家——阿里斯塔克 (公元前310年至前230年) 提出太陽是在視作為有序體系的宇宙中的“中心火焰”, 并將所有當時已知的行星按照正確的距離順序排列在其周圍。這是關(guān)于太陽系最早已知的日心說。 不幸的是, 關(guān)于他提出這一論點的原始文本已經(jīng)被歷史遺忘, 因此我們無法確定他是如何得出這個結(jié)論的。阿里斯塔克知道太陽比地球或月球大得多, 因此他很可能由此推測出太陽應(yīng)該在太陽系中處于中心位置。盡管如此, 這仍是一個令人瞠目結(jié)舌的發(fā)現(xiàn), 尤其是考慮到它直到16世紀才被尼古拉·哥白尼重新發(fā)現(xiàn), 他甚至在其本人的研究過程中承認阿里斯塔克這一理論對他的幫助。 - 02 - 月球的大小 自很久以前, 人們就觀察到太陽和月亮在天空中看起來大小相同, 而且太陽距離更遠。他們通過日食意識到了這一點, 即是由于月球在距地球一定距離的地方經(jīng)過太陽前方而造成的。 并且, 在月球經(jīng)第一季度或第三季度的那一刻, 阿里斯塔克推斷太陽, 地球和月亮將形成一個直角三角形。 畢達哥拉斯在幾個世紀前就確定了三角形三邊長之間的關(guān)系, 阿里斯塔克便利用三角形來估計從地球到太陽的距離是到月球距離的18到20倍。他還基于對月食出現(xiàn)時間細致的觀察, 估計了月球的大小約為地球的三分之一。
盡管由于當時的望遠鏡缺乏精確度導(dǎo)致他估計從地球到太陽的距離太小 (實際比例是390), 但他計算的從地球到月球的尺寸之比的值令人驚訝地準確 (月亮的直徑是地球的0.27倍)。 - 03 - 地球的圓周周長 埃拉托斯特尼 (公元前276年至公元前195年) 是亞歷山大大圖書館的首席圖書管理員, 也是一位熱忱的實驗主義者。在他的眾多成就中, 最著名的是對地球周長的計算。畢達哥拉斯通常被認為是最早的關(guān)于地球呈球形的的支持者, 盡管顯然不是在其大小這一方面。埃拉托斯特尼既著名而又簡單的測量方法便是依靠在夏至的正午, 在不同緯度上, 測量垂直插入地面的電線桿投射的陰影的不同長度。 太陽距離地球足夠遠, 以至于無論光線到達地球上的哪個地方, 它們實際上都是平行的, 正如阿里斯塔克所展明的的那樣。所以陰影的差異顯示了地球表面彎曲的程度。埃拉托斯特尼以此來估計地球的周長約為40000千米。這個數(shù)值與根據(jù)現(xiàn)代大地測量學(xué) (研究地球形狀的科學(xué)) 所確定的實際數(shù)值相差不到百分之幾。 后來, 另一位名為波塞多紐的科學(xué)家 (公元前135年至公元前51年) 使用了略微不同的方法, 也得出了幾乎完全相同的答案。波塞多紐一生中的大部分時間都生活在希臘的羅德島上。就在這個島上, 他觀察到天空中非常明亮的一顆恒星—老人星就在非常靠近地平線的地方。然而, 當他在埃及的亞歷山大時, 他注意到那顆明亮的老人星會上升到地平線以上7.5度。考慮到7.5度是一個圓的1/48, 他將羅德島到亞歷山大的距離乘以48, 得出的值也約為40000公里。 - 04 - 第一個天文計算器 世界上現(xiàn)存的最古老的機械計算器是安提基特拉機械裝置。這款神奇的機械裝置是在1900年于希臘安提凱希拉島附近的一艘古沉船殘骸中發(fā)現(xiàn)的。 隨著時間的流逝, 這個裝置現(xiàn)在已經(jīng)變得支離破碎, 但是當它完好無損時, 它看起來就像是一個里面裝有數(shù)十個精細加工的青銅齒輪的盒子。當手動旋轉(zhuǎn)把手時, 齒輪會在外部的刻度盤表上顯示月相, 月食時間以及當時已知的五個行星 (水星, 金星, 火星, 木星和土星) 的位置在一年中的不同時間段。這甚至可以解釋它們的逆行運動—是行星在天空中運動的幻覺變化。 我們不知道是誰制造的此裝置, 但是關(guān)于它的歷史可以追溯到公元前3世紀到1世紀之間, 甚至可能是阿基米德的作品。但帶有安提基特拉機械如此精密的齒輪傳動技術(shù)在此后一千年之內(nèi)來再沒有出現(xiàn)過。 遺憾的是, 這些作品中的絕大部分都已經(jīng)被歷史遺忘了, 我們的科學(xué)覺醒也就被推遲了幾千年。作為引入科學(xué)測量的一種工具, 埃拉托斯特尼的技術(shù)相對容易操作且不需要特殊和特定的設(shè)備, 允許那些剛開始對科學(xué)感興趣的人通過進行實踐試驗并最終跟隨那些先驅(qū)科學(xué)家們來理解科學(xué)。 人們也只能進行一些推測—如果這項古老的科學(xué)繼續(xù)發(fā)展下去并且勢頭不減, 那我們的文明現(xiàn)在會進展到哪里。 作者: inverse-Gareth Dorrian |
|
|
