3 飘浮的地球

在上文中，我试图对毕达哥拉斯的哲学做一个概述，包括其中只是间接与本书主题相关的部分。在下面的章节，某些重要的希腊哲学和科学学派——埃利亚学派和斯多葛学派，原子论者和希波克拉底——将不会被提及，直到我们到达宇宙学的下一个转折点，即柏拉图和亚里士多德。人类宇宙观的发展不能脱离其哲学背景来看，因为哲学背景影响着这些观点。另一方面，为了不让主线被背景掩盖，那么就只能仅仅在故事的特定转折点，即哲学大气候对宇宙学产生了直接的影响并改变了其进程时，对背景做一些勾勒。因此，例如，柏拉图的政治观点或红衣主教贝拉明的宗教信念深刻地影响了好几个世纪的天文学发展，这些必须得到相应的讨论；而像恩培多克勒和德谟克利特、苏格拉底和芝诺等人，他们有许多关于星体的著述，但没有什么与我们的主题真正相关，因此不予提及。

1.菲洛劳斯和中央火

从公元前6世纪末开始，认为地球是一个球体，在空气中自由飘浮的观点，一直为人们所接受。希罗多德[1]曾提过一个传闻，说是在极北之地有人居住，一年要睡上6个月——这表明人类已经掌握了一些关于地球是圆的会造成的影响（如极夜）的知识。接下来迈出了革命性一步的是毕达哥拉斯的弟子菲洛劳斯，他是第一个认为地球在运动的哲学家。地球开始在空中运动。

具体是什么样的动机促成了这个惊人的革新，我们现在只能猜测。也许是认识到在行星的运动中有些地方显然不合常理。太阳和行星每天绕地球旋转一周，但同时又在缓慢地通过黄道，完成它们一年一次的运行，这似乎很不对劲。如果我们假设整个天空每天一次的旋转是由于地球自身运动所造成的错觉，那么一切就变得简单多了。如果地球是自由而独立地存在于空中，那么它为什么不能也在运动呢？不过，让地球绕自身轴线旋转的观点尽管是显而易见的，菲洛劳斯却并未想到这一点。相反，他认为地球每24小时围绕空中某个外部的点旋转一周。而地球上的观测者观察天空一天的变化，就会产生错觉，就像一个坐旋转木马的游客，看到这宇宙的展览会正在朝相反的方向旋转。

在菲洛劳斯的旋转木马的中心，他放上了“宙斯的瞭望塔”，也被称为“宇宙的壁炉”或“中央火”（central fire）。但这个“中央火”不是太阳。它是看不见的；因为地球上有人居住的地方（希腊及其近邻）总是背对着它，就像月球的暗面总是背对着地球。此外，在地球和中央火之间，菲洛劳斯放入了一个看不见的行星：反地球（antichton，或counter-earth）。它的作用显然是保护地球上的对跖点区域不被中央火烧焦。古代人相信地球的极西之地，直布罗陀海峡之外的区域，被极夜笼罩[2]，此时被解释为是反地球投在这些地区的阴影。但也有可能如亚里士多德轻蔑写到的，反地球的发明只是为了使宇宙中运动的天球数量达到10个，这是毕达哥拉斯学派的神圣数字。[3]

于是，围绕着中央火，有9个星体以同心圆轨道旋转。最里面是反地球，接着是地球、月球、太阳和五大行星；然后是带着所有恒星的天球（恒星天）。在这个外壳之外有一面炽热的以太墙，从四面八方包裹着宇宙。这层“外部火”是宇宙获得光和气的第二个也是主要的来源。太阳仅仅充当了一个透明的窗户或透镜，外层的光线通过它被过滤和分散。这幅景象令我们想起阿那克西曼德所说的熊熊燃烧的轮圈上的洞。但这些美妙的想象也许都不如下面这个最为异想天开的想法：一个火球永恒地在天空上急速穿梭，永远不会燃尽。这个荒谬的想法令人困惑。我们不带任何理论地观看天空，把太阳和星星视为包围宇宙的帘子上的洞，这难道不是更有说服力吗？

唯一被认为与地球类似的空中物体是月球。人们认为月球上生活着比地球上要强壮15倍的动植物，因为月球上面能连续15天享受日光。毕达哥拉斯学派还认为，月球上的光和阴影是地球上海洋的反射造成的。至于日食，有时是地球造成的，有时是反地球造成的，反地球还造成了新月时月球圆盘上隐隐的灰光。还有一些人似乎认为有好几个反地球存在。那时的辩论一定相当激烈。

2.赫拉克利德斯和日心说的宇宙

尽管菲洛劳斯系统的诗意之中透着古怪，它的确开辟了一种新的宇宙观。它与传统的地心说，即坚信地球占据了宇宙的中心，魁伟恢宏，纹丝不动这一宇宙观脱离了。

但它在另一个方面也是一个里程碑。它清晰地分开了两个之前被混淆的现象：昼夜的更替，即整个天空每日一次的旋转，和7颗行星每年的运动。

模型的下一个进步关于每日的运动。中央火被抛弃了；地球不再围绕中央火旋转，而是围绕自身的轴线，就像一个陀螺。据推测[4]，这是因为希腊的海员与边远地区有了越来越多的接触——从恒河到塔霍河，从极北之地到古斯里兰卡——都未能发现任何关于中央火或反地球的迹象甚至传说，而这两者本来都应该能够从地球的另一边看到。我之前曾说过，毕达哥拉斯学派的宇宙观是富有弹性和适应性的。他们并没有放弃中央火是热源和能量源的想法；但他们把它从外层空间转移到了地球的核心，并简单地认为反地球就是月球。[5]

毕达哥拉斯传统的下一个伟大先驱是本都的赫拉克利德斯。他生活在公元前4世纪，师从柏拉图，可能也跟亚里士多德学习过；因此，按时间顺序，应该在讨论他们两人之后讨论。但我想先全面追溯毕达哥拉斯学派宇宙学的发展过程，这是古代最大胆、最有前景的宇宙学，其发展过程直到赫拉克利德斯之后的一代人才最后终结。

赫拉克利德斯认为地球绕自身的轴线旋转是理所当然的。这解释了天空每天的旋转，但并未解决行星每年运动的问题。到现在，这些每年的运动已经成为天文学和宇宙学的核心问题。这些恒星本身没有问题。它们也从不改变相对于彼此或地球的位置。[6]它们是宇宙中的法则与秩序以及规律性的永久保证，而且不必费力就可以把天空想象成一个空中的插针垫，恒星就是上面的针头或针眼形成的图案，作为一个整体绕地球转动，或者是由于地球的自转而看起来像是在转动。然而行星，这些流浪的星球，它们的运动却糟糕得毫无规律性。唯一令人欣慰的是，它们全都沿着环绕天空的同一条狭窄环带（黄道）移动，这意味着它们的轨道几乎位于同一平面上。

为了大致了解希腊人是如何看待宇宙的，我们可以想象一下，所有横渡大西洋的交通工具——潜艇、航船、飞机——全都被限制在同一条航线上。所有交通工具的“轨道”将沿着环绕地球中心的同心圆，并都在同一个平面上。假如地球是透明的，一个观测者躺在地球中心的一个洞里，观看交通状况。在他看来，所有的点都沿着同一条线在以不同的速度移动，这条线就是黄道。如果让透明的地球围绕观测者旋转（而他本人保持不动），那么这条交通航线就会随着天球旋转，但各个交通工具仍然继续限制在这条窄道里。航线上有：两艘在航线下方不同深度的水域里破水行进的潜艇，它们是“下层”行星——水星和金星；接着是单独一艘灯火通明的舰艇，那是太阳；然后是3架高度各异的飞机，这是“上层”行星，按顺序为火星、木星和土星。土星很高，在平流层；在它上面仅有恒星天球。至于月球，它与位于中心的观测者非常接近，应该被视为在观测者所在的洞内凹墙上滚动的一个球；但是仍与所有其他的交通工具在同一平面上。这就是宇宙的古代模型的大致轮廓（图A）。

不过，模型A永远不可能正常运行。以我们的后见之明来看，原因是显而易见的：行星的排列顺序错误；太阳应在中心，而地球应该在“下层”和“上层”行星之间太阳所在的位置，旁边是月球（图D）。这个模型中的基本错误造成了行星的视运动（apparent motion）中令人难以理解的不规则现象。

到赫拉克利德斯的时期，这些不规则运动现象已成为折磨那些关注宇宙的哲学家的主要问题。太阳和月球沿着这条路线移动的方式似乎或多或少较有规律，但五大行星的行进方式极其怪异。一颗行星会沿着路线漫行一阵子，与其他星体的方向相同，由西向东；然而每隔一定时间，它会减慢速度停下来，像是到达了天上的某个站点，开始往回走；然后它又改变了主意，转了一圈又恢复它之前漫步的方向。金星的表现更是反复无常。它的亮度和大小的显著周期性变化，似乎表明它在不断交替着接近和远离我们，这表示它并没有真正地绕着地球运动，而是在沿着一条难以捉摸的波浪线运动。而且，金星和第二颗内行星水星，一会儿冲到稳步前进的太阳的前头，一会儿又落到了后面，但始终紧贴着太阳，就像在轮船边游戏的海豚。因此，有时候金星表现为“晨星”（Phosphoros），和太阳一同升起；有时候表现为“昏星”（Hesperos），跟随在落日之后。毕达哥拉斯似乎是第一个认识到这两个是同一个星体的人。

再一次以我们的后见之明来看，赫拉克利德斯对这一难题的解决似乎非常简单。如果金星相对于地球做不规则运动，而其轨道中心的运动却在迎合太阳，那么它显然是附属于太阳，而不是地球的，也就是说它是太阳的卫星。由于水星也以同样的方式运动，那么两颗内行星一定都是在围绕太阳运动，而太阳围绕地球运动，就像一个车轮套在另一个车轮上转动。

第29页的图B一目了然地说明了为什么金星会交替地接近和远离地球；为什么它有时候在太阳前面，有时候在后面；还有为什么它会时断时续地沿着黄道向相反方向移动。[7]

从我们现在来看，这一切都是明摆着的事。但在有的情况下也需要发挥很强的想象力，并且要有魄力去冒天下之大不韪打破传统的思想，才能发现显而易见的东西。我们仅有的一点关于赫拉克利德斯个性的资料显示，这两者他都有：独创性和对学院传统的蔑视。认识他的人给他起了一个绰号——悖论制造者（paradoxolog），西塞罗讲过他很喜欢讲“天真的童话”和“奇闻异事”，普罗克洛斯告诉我们，他敢顶撞柏拉图，因为柏拉图教人地球是静止不动的。[8]

认为两个下层的行星——也只有这两个——是太阳的卫星，而太阳本身及其余的行星依然围绕地球旋转的观点，后来被误称为“埃及系统”，并且变得非常流行（第29页，图B）。很显然，这个系统是在宇宙的地心说（地球为中心）到日心说（太阳为中心）之间的一个过渡点。我们不知道赫拉克利德斯是否就此止步，还是更进了一步，让3个外层行星也环绕太阳旋转，而拥有5个卫星的太阳，则围绕地球旋转（第29页，图C）。这本该是合乎逻辑的一步，一些现代学者认为赫拉克利德斯的确到达了这个四分之三的过渡点（the three-quarter-way house）[9]。有人甚至认为，他还走出了最终一步，让所有的行星包括地球，都围绕太阳旋转。

而至于他是否走完全程，抵达了太阳系的现代观点，这就仅仅是历史学家关心的问题了，因为他的继任者阿里斯塔克斯确实做到了。

3.希腊的哥白尼

阿里斯塔克斯是毕达哥拉斯学派的最后一位天文学家，和大师本人一样来自萨摩斯。颇具象征意义的是，据说他出生于公元前310年，即赫拉克利德斯去世的同一年。①他只留下了一篇很短的论文，《论太阳和月球的大小和距离》。这篇文章表明了他具有一个现代科学家的基本素养：思想的独创性和观测的谨慎性。他所设计的计算太阳距离的方法，后来被整个中世纪的天文学家所遵循；就算他的实际数字是错误的，这也是由于他出生于距望远镜被发明2000年前的时代。尽管他距离钟摆的发明年代也是2000年的时间，但他提升了太阳年的长度预测的精确度——在之前的365¼天之上增加了1/1623天。

阿里斯塔克斯在另一篇论文中宣称，太阳才是我们世界的中心，而不是地球，所有行星都是围着太阳旋转的。这是毕达哥拉斯宇宙学的最高成就，并且直到1700年后才被哥白尼重新发现。但这一原始文本现在已经失传了。不过幸运的是，我们有阿基米德和普鲁塔克这样的权威人士，以及其他人的证言；而且阿里斯塔克斯讲授日心说的事实，得到了古代文献和现代学者的一致认同。

阿基米德，古代最伟大的数学家、物理学家、发明家，是阿里斯塔克斯同时代的晚辈。他最奇特的作品是一篇小论文，题为《数沙者》，献给叙拉古的僭主盖隆。其中包含了至关重要的一句话：“因为他（萨摩斯的阿里斯塔克斯）假定恒星和太阳是不动的，而地球围绕太阳转动……”[10]

普鲁塔克对阿里斯塔克斯的提及也同样重要。他的论文《论月面》所谈及的其中一个人物指的就是萨摩斯的阿里斯塔克斯，他认为“天空静止不动，但地球沿一条倾斜轨道旋转，同时也围绕其自身的轴线自转”[11]。

就这样，萨摩斯的阿里斯塔克斯将毕达哥拉斯建立，并由菲洛劳斯和赫拉克利德斯继续发展下去的理论带到了其逻辑上的结论：以太阳为中心的宇宙。然而，发展在这里戛然而止。阿里斯塔克斯没有弟子也没有追随者。[12]近2000年来，日心说被人遗忘，或者应该说，被有意识地压抑了？直到在基督教王国的一个边远村落瓦尔米亚，一名不起眼的教士拾起了这个萨摩斯人留下的思想衣钵。

如果说阿里斯塔克斯是个业余爱好者，或者是个外行，没人把他的思想当真，那么这个奇怪的现象还更容易理解一些。但是他的论文《论太阳和月球的大小和距离》是古代的经典著作，这表明他是那个时代最重要的天文学家之一。他当时声名显赫，以至于近3个世纪后，罗马建筑师维特鲁威撰写的历史全能之才的人名表是这样开始的：“这类人才世间少有，这样的人就如古代萨摩斯的阿里斯塔克斯……”[13]

尽管如此，他的正确假说却被放弃了，代之以一个畸形的天文学系统，这个占据了思想的最高统治地位长达1500年的系统在今天看来，简直是对人类智力的一种侮辱。这种愚昧无知的原因将会慢慢显现，在这里，我们面对的只是“科学进步”这条曲折迂回的道路中最令人震惊的例子中的一个，而“科学进步”正是本书的一个主要论题。

注释

[1]《自然史》，卷Ⅳ，第25页和42页；德雷尔引用，同前，第39页。

[2]迪昂（同前，第17页）倾向于认为反地球始终与地球相对，在中央火的另一边。但是在这种观点中（从伪普鲁塔克的一段意思不明的话中推断出来的），反地球没有实际功能。如果地球要24小时围绕中央火完成旋转一周，那么除非中央火非常近，否则地球的角速度会变得过高。在这种情况下，似乎真的需要反地球来防止地球着火。

[3]数字方面的知识确实是毕达哥拉斯学派的致命弱点，但是为了避免我们在古人的迷信问题上变得过于自大，让我们想想“波德定律”（Bode Law）。1772年，维滕贝格的约翰内斯·达尼拉·提丢斯宣布他已经发现了一个简单（但非常随意）的数值定律。根据该定律，所有行星与太阳的相对距离可以用0，3，6，12，24等数列的每个数字加4来表示。结果是数列4，7，10，16，28，52，100，196。这与公元1800年已知的7个行星的相对距离非常接近，但距离为28的第八颗行星并不存在。因此，同年，6个德国天文学家开始一同寻找失踪的这颗行星。他们发现了小行星谷神星；从那以后，在附近发现了超过500个小行星，被认为是在预测位置的一个完全大小的大行星的碎片。但是对于为什么这个随意的数列会如此接近事实，目前还没有找到令人满意的答案。

这个表格莫名地令人联想到发现同位素之前的门捷列夫元素周期表。

[4]这个解释是斯基亚帕雷利提出的。参见迪昂，同前，卷Ⅰ，第12页。

[5]是谁提出了地球自转的假说，我们并不知道。有人说是两个毕达哥拉斯学派的人：希克塔斯（一些来源称尼克塔斯）和埃克凡图斯，据说都来自叙拉古；但他们一直都信息不明，我们甚至不知道他们的年代。参见德雷尔，第49页及后；迪昂，卷Ⅰ，第21页及后。

[6]昼夜平分点的岁差一直没有被发现，或者至少没有得到重视，直到喜帕恰斯出现，他在公元前125年非常活跃。

[7]当金星的角速度超过地球的角速度时，从地球上看，金星在冲相时顺时针方向移动，在合相时逆时针方向移动。

[8]然而根据苏达辞书的说法，柏拉图离开西西里岛时，将学园留给了赫拉克利德斯管理。《大英百科全书》，Ⅺ—454d。

[9]斯基亚帕雷利、保罗·塔内里、皮埃尔·迪昂。见迪昂，同前，卷Ⅰ，第410页。但是没有证据支持这一假设。“第谷”系统本来可能是从赫拉克利德斯到阿里斯塔克斯之间的一个符合逻辑的踏板；但是如果真有人支持它，那么应该会留下一些痕迹。似乎更有可能的是如德雷尔认为的那样（第145页及后），阿里斯塔克斯进行了一种从图B到图D的思维跳跃。

[10]德雷尔的译文，同前，第137页。

[11]《论月面》，第6章。希思在《希腊的天文学》中引用，第169页。

[12]除了一位名叫塞琉克斯的巴比伦天文学家，他生于阿里斯塔克斯的年代整整一个世纪之后，根据地球的自转建立了一种潮汐理论。

[13]希思，《古代的哥白尼》（伦敦，1920年），第38页。

①这些日期是根据推测得出的。但天文学家在安排他们的生命轨迹上确实挺有一套，伽利略去世当年牛顿出生，牛顿出生时正好是哥白尼去世100年后。