托勒密利用數(shù)學(xué)研究天文學(xué)

托勒密(Claudius Ptolemaeus,約90-168)古希臘,古希臘天文、地理、地圖、數(shù)學(xué)家 。

公元127年年輕的托勒密到亞歷山大去求學(xué)。在那里,他閱讀了不少的書籍,并學(xué)會(huì)了天文測(cè)量和大地測(cè)量。他曾長(zhǎng)期住在亞歷山大城,直到151年!

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(shuō),即"地心說(shuō)"。主張地球處于宇宙中心,且靜止不動(dòng),日、月、行星和恒星均環(huán)繞地球運(yùn)行。

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(cè)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。托勒密本人聲稱他的體系并不具有物理的真實(shí)性,而只是一個(gè)計(jì)算天體位置的數(shù)學(xué)方案。至于教會(huì)利用和維護(hù)地心說(shuō),那是托勒密死后一千多年的事情了。

      

除了在天文學(xué)方面的造詣,托勒密在地理學(xué)上也做出了出色的成就。他認(rèn)為,地理學(xué)的研究對(duì)象應(yīng)為整個(gè)地球,主要研究其形狀、大小、經(jīng)緯度的測(cè)定以及地圖投影的方法等。他制造了測(cè)量經(jīng)緯度用的類似渾天儀的儀器(星盤)和后來(lái)馳名歐洲的角距測(cè)量?jī)x。托勒密有地理學(xué)著作八卷,其中六卷都是用經(jīng)緯度標(biāo)明的地點(diǎn)位置表。他的多數(shù)地點(diǎn)位置好象都是根據(jù)他的本初子午線和用弧度來(lái)表現(xiàn)的平緯圈之間的距離來(lái)計(jì)算的,因?yàn)樗慕?jīng)度沒(méi)有一個(gè)是從天文學(xué)上測(cè)定的,只有少數(shù)緯度是這樣測(cè)定的。

托勒密采用了波昔東尼斯測(cè)定的地球周長(zhǎng)的較小數(shù)值,這就使得他所有用弧度表現(xiàn)的陸向距離都夸大了,因?yàn)樗衙恳换《鹊木嚯x定為五百希臘里,而不是六百希臘里。這樣一來(lái),從歐洲到亞洲橫貫大西洋的洋面距離,看上去就比埃拉托斯特尼的計(jì)算值小得多,這項(xiàng)計(jì)算最后還導(dǎo)致了哥倫布從西面駛往亞洲的企圖。 

托勒密著有四本重要著作:《天文學(xué)大成》、《地理學(xué)》、《天文集》和《光學(xué)》。《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(zhǎng)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(wú)須掩蓋的。他面對(duì)的基本問(wèn)題是:在假設(shè)宇宙是以地球?yàn)橹行牡摹⒁约八刑祗w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(lái)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(duì)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(wú)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。

托勒密還曾制造了供測(cè)量經(jīng)緯度用的、類似渾天儀的儀器和后來(lái)馳名歐洲的角距測(cè)量?jī)x。通過(guò)系統(tǒng)的天文觀測(cè),編出了1000多顆恒星的位置表。