《世界觀：現(xiàn)代人必須要懂的科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)史》是美國學(xué)者理查德?德威特撰寫的科學(xué)哲學(xué)著作，2018年由機械工業(yè)出版社出版。作者基于費爾菲爾德大學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗，通過圖表輔助與通俗化表述，系統(tǒng)梳理科學(xué)認(rèn)知體系的演進歷程。

全書以科學(xué)史為主線，解析人類世界觀從亞里士多德地心說、牛頓經(jīng)典力學(xué)到相對論與量子力學(xué)的變革過程。第一部分探討科學(xué)哲學(xué)基礎(chǔ)命題，包括真理本質(zhì)與實證方法；第二部分分析古代至近代科學(xué)范式轉(zhuǎn)換，聚焦托勒密至伽利略的理論突破；第三部分評述現(xiàn)代科學(xué)對傳統(tǒng)世界觀的沖擊，揭示科學(xué)理論與認(rèn)知框架的動態(tài)發(fā)展。通過跨學(xué)科視角，闡釋科學(xué)思維如何重構(gòu)人類對世界的理解。

第10章　托勒密《至大論》序言：地球是球形的、靜止的，并且位于宇宙中心

在前一章中，我們研究了亞里士多德世界觀中關(guān)于宇宙整體結(jié)構(gòu)的觀點。

在本章中，我們將探討這些觀點背后的某些原因，具體來說，我們將探討一些支持了“地球是球形的、靜止的，并且位于宇宙中心”的論據(jù)。

本章的主要目標(biāo)之一是說明盡管亞里士多德世界觀中的觀點與我們的觀點非常不同，但仍然得到了強有力的支撐。很遺憾，現(xiàn)在存在一種傾向是認(rèn)為我們前人的觀點總有些幼稚或天真，但是在本章中，我們將看到事實并非如此。

當(dāng)你思考本章提出的論據(jù)時，請注意，總的來說，它們都是很完整的。它們中大多數(shù)（除了與“地球為球形”相關(guān)的觀點）都被證明是錯誤的，但其中的錯誤非常不易察覺，而且造成錯誤的原因也遠(yuǎn)不是那么顯而易見。事實上，這些論據(jù)的瑕疵，其根源是經(jīng)過科學(xué)史上很多著名人物（簡單舉幾個例子，包括伽利略、笛卡爾和牛頓）的共同努力才找到的。

我們將思考的大部分論據(jù)都可以在亞里士多德的《論天》和托勒密的《至大論》開篇部分找到。這兩部著作中的大部分論據(jù)都是相似的。然而，托勒密的著作整體來說更容易理解，所以在本章中，我將主要關(guān)注托勒密著作中提出的這些論據(jù)。

作為章節(jié)引言的最后一點，值得一提的是，我們在這里所關(guān)注的只是亞里士多德世界觀中的一小部分論據(jù)，也就是托勒密在著作中也提到的那些可以支持“地球是球形的、靜止的，并且位于宇宙中心”這一觀點的論據(jù)。不過，對亞里士多德世界觀中的其他大多數(shù)觀點來說，基本精神是相同的：盡管這些觀點與我們的不同，而且大多數(shù)都被證明是錯誤的，但秉持這些觀點的人們一般都有足夠的理由來這么做。我們將從對托勒密《至大論》的一些初步評論開始。

《至大論》在公元150年左右發(fā)表，是一本非常專業(yè)的科技著作，其中不僅有文字，還有示意圖。這本著作的現(xiàn)代印刷版本大約有700頁，這是一部內(nèi)容翔實而艱深的著作。

我們將要思考的論據(jù)來自《至大論》的序言，也就是全書中與科技最無關(guān)的一部分（事實上，這部分一點科技內(nèi)容都沒有）。在這個序言中，托勒密提出了大量關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)和運轉(zhuǎn)方式的論據(jù)。在本章中，我們只關(guān)注可以支持宇宙結(jié)構(gòu)相關(guān)觀點的論據(jù)，而在后續(xù)的章節(jié)中，我們還會思考托勒密關(guān)于宇宙運轉(zhuǎn)方式的某些論據(jù)（比如，支持了有關(guān)“讓太陽、恒星和行星保持運動的因素”的觀點的論據(jù)）。讓我們從支持“地球為球形”這一觀點的論據(jù)開始。

地球為球形

有一種普遍但錯誤的觀點：在16世紀(jì)前，人們大都認(rèn)為地球是平的。事實上，至少從古希臘時期（比如柏拉圖和亞里士多德生活的約公元前400年）開始，在受過教育的人中幾乎沒有人認(rèn)為地球是平的。那么，對我們前人的這個誤解是如何變得如此普遍？這是一個很有趣的問題，但這個問題偏離了我們在這里所關(guān)注的重點。在這里，我們只需知道，追溯到至少公元前400年，我們的前人就有很好的理由來相信地球是球形的。思考下面這段來自托勒密《至大論》序言中的話。（從此處開始，所有引用，除非特別指出的，均來自托勒密《至大論》序言。括號里的數(shù)字，比如【1】，是我添加的標(biāo)號，以方便指明具體段落。）

第四部分 作為一個整體，地球明顯是球形的

現(xiàn)在，同樣地，把地球作為一個整體來看，它明顯是球形的，我們應(yīng)該傾向于這么認(rèn)為。【1】……很可能看到的情況是，對地球上不同觀察者來說，太陽、月亮和其他星體升起和落下的時間并不相同，而且對住在東方的人來說總會早一些，對住在西方的人來說總會晚一些?！?】我們發(fā)現(xiàn)對發(fā)生在同一時刻的食現(xiàn)象，特別是月食現(xiàn)象，不同觀察者記錄的時間并不相同，但每條記錄的時間與正午時刻相比都有相對相同的時間間隔，不過我們總是會發(fā)現(xiàn)，與在西邊的觀察者所記錄的時間相比，在東邊的觀察者所記錄的時間總是晚一些【3】人們發(fā)現(xiàn)這個時間上的差異與不同地點間的距離成比例，因此可以合理地認(rèn)為地球表面是球形的，其結(jié)果就是，保持一致的曲率可以保證地球表面每個部分都按比例地跟隨地球運動。但是，如果這個曲率發(fā)生變化，上述一切就不會發(fā)生，這在下面的思考中可見一斑。

【4】因為，如果它【地球】是向內(nèi)凹陷的，那么在西邊的人們就會第一個看到升起的星星；如果它是平的，那么對所有人來說，星星將在同一時間升起和落下；如果它是金字塔形、立方體或任何一種多邊體，那么同樣地，所有位于同一直線上的觀察者將會同時看到星星升起或落下。然而，以上所有情況似乎都并沒有發(fā)生?！?】可進一步明確的是，地球也不是圓柱體……【因為】我們越靠近北極，南方天空的星星就越少，而北方天空的星星則開始出現(xiàn)。所以，在這里，地球表面不同物體的曲率在物體的傾斜方向上都是相同的，這明確表明了地球每個面都是球形的?！?】再舉個例子，當(dāng)我們向高山或任何地勢高的地方航行時，不管是在什么時候，從什么方向出發(fā)，以什么角度前進，我們所能看到的目的地都會一點一點地增加，好像它們是從海里升起來的，而在此之前，由于水面的曲率，它們看起來像是淹沒在水中。（穆尼茨，1957，pp.108-109）

在我標(biāo)注為【1】的段落中，托勒密首先提到，根據(jù)觀察者在地球上所處位置的不同，太陽、月亮和星星升起和落下的時間也有所不同。舉個例子，想想今天早上的太陽。我相信你明白，當(dāng)太陽在你所在的地方升起時，對住在比你更靠東地方的人來說，太陽早已升起，而對住在比你更靠西方的人來說，太陽則還沒有升起。托勒密和他同時代的人也知道這個事實，而這個事實最直接明確地解釋了地球是球形的。在段落【2】中，托勒密指出，人們記錄的“食現(xiàn)象”所發(fā)生的時間同樣很好地解釋了地球是球形的。在段落【3】中，托勒密指出，由于時間上的差異與觀察者所在位置之間的距離成比例，地球的曲率肯定是相當(dāng)一致的。

請注意，托勒密在這里所隱含的推理是一種常見的證實推理，我們在第4章中對此進行過討論。具體來說，托勒密在段落【1】中的推理如下：如果地球是球形的，人們就應(yīng)該觀察到太陽、月亮和星星對住在東方的人們來說會更早升起，而對住在西方的人來說會更晚升起，由于這正是人們所觀察到的情形，這就支持了“地球為球形”的觀點。段落【2】和段落【3】中的推理與此相似，也就是說，通過直接明確的證實推理，這些事實都支持了“地球是均勻的球形”的結(jié)論。

接下來，在段落【4】中，托勒密轉(zhuǎn)而開始進行不證實推理，他認(rèn)為如果地球不是球形而是其他形狀，那么我們就不會觀察到實際已經(jīng)觀察到的結(jié)果。

舉個例子，托勒密指出，如果地球是平的，我們應(yīng)該會觀察到太陽、月亮和星星在地球上不同地方升起的時間都相同，但是由于我們沒有觀察到這個現(xiàn)象，這就成了“地球是平的”這一觀點的不證實證據(jù)。

請注意，截至這里，托勒密的論證過程真的只證明了地球在東西方向上的曲率一致。換句話說，托勒密到目前為止的觀察結(jié)果與“地球是一個南北向的圓柱形”的觀點相一致。因此，為了完成這個論證過程，托勒密開始考慮能夠證明地球不可能是圓柱形的證據(jù)。在段落【5】中，托勒密指出一個人如果從北向南運動，就會看到不同的星星。舉個例子，我們住在北半球的人可以看到北極星，而在南半球的人就看不到這顆星星。同樣地，住在南半球的人可以看到南十字星座，而在北半球的人就無法看到。這正是在地球是球形的情況下，人們所能預(yù)期看到的情形。如果地球是其他形狀，比如圓柱形，那么我們所能預(yù)期看到的情況就會與此相反。最后，在段落【6】中，托勒密指出了一個早已為人們所知的事實，那就是如果一個人向陸地航行，首先看到的陸地將會是山峰頂端，然后，隨著距離陸地越來越近，山頂以下的部分就會逐漸顯現(xiàn)。同樣地，這是“地球是平的”這一觀點的不證實證據(jù)，同時也是在地球是球形的情況下，人們所能預(yù)期看到的情形。

總結(jié)一下，“地球最有可能的形狀是球形”的觀點得到了很好的論證。接下來我們將探討“地球是靜止的”觀點的論據(jù)（盡管它們都是很有力的論據(jù)，但后來都被證明是錯誤的）。

地球是靜止的

在17世紀(jì)以前，有很多很有力的理由讓人們相信地球是靜止的，也就是相信地球既不圍繞另一個星體沿某個軌道運動，也不圍繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)。盡管這些理由后來都被證明是錯誤的，但是它們的錯誤之處都不易察覺。

早在古希臘時期，人們就思考了地球圍繞太陽運動或者以自身軸線為中心旋轉(zhuǎn)的可能性。托勒密明確思考了這個可能性。舉個例子，在序言第7部分中，托勒密寫道：

現(xiàn)在，某些人……根據(jù)自己的想法都一致認(rèn)為某些情況更為可能是真的。對他們來說，似乎沒有什么是與自己的想法對立的，這樣的想法之一就是天體保持靜止，而地球則繞同一軸線自西向東旋轉(zhuǎn)，大約一天轉(zhuǎn)一圈……（穆尼茨，1957，p.112）

托勒密清楚地認(rèn)識到，太陽顯然每天都在圍繞地球運動，要解釋這個現(xiàn)象，可以假設(shè)地球是靜止的，這樣就是太陽每天繞地球運轉(zhuǎn)一周，或者假設(shè)太陽是靜止的，這樣就是地球每天沿自身軸線旋轉(zhuǎn)一周。兩種假設(shè)都可以解釋太陽每天繞地球運動的顯而易見的現(xiàn)象，在《至大論》中，我們看到托勒密明確考慮了第二種可能性。

然而，托勒密的結(jié)論是，“地球在運動”的觀點，不管這種運動是繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，還是圍繞太陽運轉(zhuǎn)，都與一些實實在在的證據(jù)相矛盾，因此“地球是靜止的”是有更多證據(jù)支撐的觀點。托勒密給出了很多論據(jù)，我稱之為常識論據(jù)，另外還有兩個多少有些困難但又非常有力的論據(jù)，我分別稱之為基于運動物體的論據(jù)和基于恒星視差的論據(jù)。我們將從常識論據(jù)開始討論。

常識論據(jù)

請注意，我們是基于常識得出了地球靜止的觀點（我們的前人也是如此）。舉個例子，如果你望向窗外，當(dāng)然感覺地球是靜止的。畢竟，當(dāng)我運動的時候（比如，坐在一輛汽車或火車?yán)飼r，或者騎自行車時），我當(dāng)然會注意到自己在運動。就算是在相對低速的情況下，比如騎自行車的時候，我也會感受到運動造成的震動，會感受到迎面吹來的風(fēng)，等等；或者，如果你坐在一輛敞篷車?yán)镆?0英里[1]/每小時的速度在州際公路上行駛，毫無疑問，你會知道自己在運動。同樣地，你會感受到震動和風(fēng)，以及其他通常在運動時可以觀察到的現(xiàn)象。

現(xiàn)在，假設(shè)地球在運動。首先，思考一下地球每天繞自身軸線旋轉(zhuǎn)一周的可能性。地球周長是25000英里（托勒密時代的人們以及生活在古希臘時期的人們都清楚地知道地球大約就這么大）?；谶@個周長，如果地球每天繞自身軸線旋轉(zhuǎn)一周，那么在赤道地區(qū)，地球表面的運動速度將超過1000英里/小時（如果地球表面要在24小時內(nèi)運動25000英里，那就必須以這個速度運動）。

簡言之，如果地球每天沿自身軸線旋轉(zhuǎn)一周，那么在地球表面上的你和我現(xiàn)在就將以大約1000英里/小時的速度運動。然而，即使當(dāng)我們以一個相對較低的速度運動，比如騎自行車或坐著敞篷車在州際公路上疾馳時，我們也會很清晰地注意到運動產(chǎn)生的效果。所以，毫無疑問，如果我們目前在以1000英里/小時的速度疾馳，那一定會注意到因運動而產(chǎn)生的效果。由于我們沒有觀察到這樣的結(jié)果（托勒密同時代的人們也是如此），這就為“地球繞自身軸線旋轉(zhuǎn)”的觀點提供了不證實證據(jù)。

如果我們思考一下地球圍繞太陽一年運轉(zhuǎn)一圈的可能性，那么上面所描述的情形會變得更加夸張。我們知道地球繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道半徑是將近100000000英里。（順帶提一句，在托勒密時代，盡管人們并不知道地球與太陽之間的確切距離，但是兩者之間距離遙遠(yuǎn)的事實應(yīng)該已經(jīng)是眾所周知的了。）考慮到地球與太陽之間的距離，地球運動的速度需要達到大約70000英里/小時才能實現(xiàn)一年繞太陽運轉(zhuǎn)一圈。然而，同樣地，我們需要考慮到如果我們坐在一輛敞篷車?yán)?，?0英里/小時的速度行駛，運動所產(chǎn)生的效果就會非常明顯。我們會感受到速度是70英里/小時的風(fēng)迎面吹來，感受到運動產(chǎn)生的震動，如果我們試圖從敞篷車?yán)镎酒饋恚且欢〞能嚿纤こ鋈?，等等。所以，毫無疑問，如果我們是以70000英里/小時的速度運動，那么一定會注意到運動所產(chǎn)生的某些現(xiàn)象。然而，70000英里/小時速度的風(fēng)在哪里？這樣快速的運動必然會造成震動，這些震動在哪里？如果地球在以70000英里/小時的速度運動，那么我們怎么可能在地球表面上站著？

簡言之，如果地球在運動，那么我們應(yīng)該能預(yù)計看到某些顯而易見的效果，由于我們并沒有觀察到這些效果，我們就有合理的理由認(rèn)為地球并沒有在運動。

讓我們再探討一個常識論據(jù)，也是托勒密給出的論據(jù)之一。我家門前的院子里有一塊巨大的卵石，大約4英尺[2]高，3英尺寬。這塊卵石就放在我家前院，一動不動，只有外界力量移動它時，這塊卵石才會移動。除此之外，如果我要移動這塊卵石，比如用園藝拖拉機來移動它，那么只有在我持續(xù)向前推的時候，這塊卵石才會持續(xù)運動，只要我不推了，它馬上就會停下來。

現(xiàn)在想一想地球。地球大體上可以算是一塊巨大的巖石，只是比我家前院的卵石大很多，也重很多。因此，就像卵石只有在外力移動它時才會移動，地球也是相同的情況，也就是只有外力使它運動時，地球才會運動；就像卵石只有在外力持續(xù)使它運動時才會保持運動狀態(tài)，地球也是只有在外力持續(xù)使它運動時才會保持運動狀態(tài)。然而，首先，看起來似乎沒有什么可以使地球運動起來；其次，即使存在這樣的物體或力量，也沒有什么可以使地球持續(xù)保持運動狀態(tài)。所以，認(rèn)為地球是靜止的更加合理。

總結(jié)一下，即使是這些基本的常識論據(jù)，也都為秉持“地球是靜止的”這一觀點提供了很好的理由。同樣地，這些論據(jù)也存在缺陷，因為我們知道地球是運動的，不僅以自身軸線為中心旋轉(zhuǎn)，還圍繞太陽運轉(zhuǎn)。然而，這些常識論據(jù)的缺陷并不是顯而易見的，我們的前人用了大量聰明才智，花費了幾十年甚至是上百年時間，才搞清楚為什么我們可以一方面以前面提到的速度運動，另一方面卻觀察不到任何預(yù)計應(yīng)看到的效果。這些故事都會成為后續(xù)章節(jié)的一部分。

基于運動物體的論據(jù)

基于運動物體的論據(jù)是對“地球是靜止的”這一觀點最有力的支持證據(jù)之一?；谶\動物體的論據(jù)同樣源于簡單的觀察。托勒密指出，下落的物體會垂直落到地球表面。接下來，我會多少修改一下托勒密的論證過程，我將思考一個相反的情形，也就是把一個物體豎直向空中拋出，你會發(fā)現(xiàn)物體會垂直于地球表面向上運動，然后豎直落下來，仍然垂直落到地球表面。我這個例子背后的想法與托勒密所舉例子背后的想法是完全相同的，不過我認(rèn)為在把物體向空中拋出的例子中，其背后的想法更容易理解。我們將看到，下落的物體垂直落到地球表面，以及向空中拋出的物體垂直于地球表面向上運動，然后垂直下落，這些都意味著地球肯定是靜止的。

要理解這個論證過程，我們必須先討論一下關(guān)于運動物體行為特征的普遍觀點，比如物體運動是因為它們被豎直向上拋出。關(guān)于拋出的物體，我將讓你思考兩種情形，然后請你問問自己，哪種情形更接近于實際發(fā)生的情況。

在這兩種情形中，我們都想象薩拉站在一塊滑板上，手里拿著一個球，隨著滑板從左向右運動。在運動的過程中，薩拉把球豎直向空中拋出。在整個過程中，薩拉始終在運動。關(guān)鍵問題是：當(dāng)球在空中時，薩拉會不會（隨著滑板運動）離開球下的位置，從而使球落到她身后？或者會是相反的情形，也就是球會沿弧線運動，重新落到薩拉手中（或者至少是靠近薩拉的手的位置）？如果用示意圖來表示，那么這兩種情形就分別是圖10-1和圖10-2的樣子。

現(xiàn)在的問題是，球是會如圖10-1所示的那樣，也就是當(dāng)球在空中的時候，薩拉離開了球下的位置，因此球落到了薩拉身后，還是會如圖10-2所示的那樣，也就是球?qū)⒆龌【€運動，幾乎落回到薩拉手中。正如我們在前面提到過的，請你問問自己，你認(rèn)為球會按照哪個路線運動。概括一下，這個問題就是，當(dāng)我們在運動的時候，向上豎直拋出一個物體，這個物體會落在我們身后，還是會沿弧線運動，然后重新落到我們手中，或者落到我們手邊的位置？

面對這個問題時，大部分人都會選擇圖10-1所示的情形，而且確實，這似乎是關(guān)于運動的常識性觀點。然而重點是，如果你認(rèn)為那是關(guān)于運動正確的觀點，那么為了保持邏輯上的一致性，你一定也會認(rèn)為地球是靜止的。

接下來，我會解釋為什么會這樣。在前面提到的情形中，造成運動的因素是不起作用的。也就是說，不管薩拉是因為站在滑板上、因為坐在一輛疾馳的汽車上、因為在騎自行車，還是因為其他任何因素而運動起來，這種情形都不會有任何改變。如果薩拉是因為站在運動著的地球表面而運動起來，那么這種情形也不會有任何改變。也就是說，如果薩拉運動是因為她站在運動著的地球表面，而拋出的物體的運動行為模式如圖10-1所示，那么當(dāng)薩拉站在自家前院，把球豎直向上拋出時，她將會離開球下位置（因為她站在運動著的地球表面，所以隨著地球運動），因此球會落到她身后。但是，當(dāng)我們把一個物體豎直向空中拋出時（或者像在托勒密的例子中那樣，我們向下拋出一個物體，讓它垂直下落），這個物體并沒有落到我們身后。這一點有力地支持了“地球沒有在運動”的觀點。

這又是一個不證實推理的例子。如果地球在運動，那么豎直拋出的物體應(yīng)該落在我們身后；然而，我們沒有觀察到被豎直拋出的物體落在身后；所以，地球沒有在運動。

我們在第4章中討論過，在不證實推理中幾乎總是存在輔助假設(shè)。在這個例子中，關(guān)鍵的輔助假設(shè)涉及對運動的看法。具體來說，考慮了關(guān)鍵輔助假設(shè)后，這個論證過程應(yīng)該是這樣的：如果地球在運動，同時，如果圖10-1所示的對運動的看法是正確的，那么拋出的物體應(yīng)該落在我們身后；然而，拋出的物體并沒有落在我們身后，所以要么地球沒有在運動，要么圖10-1所示的對運動的看法是不正確的。

后來人們證明，地球確實是在運動的，而圖10-1所示的對運動的看法則是不正確的。然而，同樣地，就算是在今天，對運動的這種看法仍然是一種常見觀點（盡管是錯誤的），而在亞里士多德世界觀占主導(dǎo)地位的時代，這種關(guān)于運動的看法在大部分時間里都是廣受接納的觀點。關(guān)于運動的正確觀點，是一代又一代人運用聰明才智，進行了大量工作、花費了大量時間才逐步發(fā)展確立的，這個過程我們將在后續(xù)章節(jié)進行討論。然而，在這里值得再次強調(diào)的是，盡管托勒密的這個論據(jù)最后被證明是錯誤的，但錯誤的基礎(chǔ)是有關(guān)運動的一些不易察覺而又十分困難（即使在今天也是如此）的命題。

基于恒星視差的論據(jù)

在《至大論》序言的第六部分中，托勒密指出恒星的“角距離”不管在哪里看起來都是大小相等、形狀相似的（穆尼茨，1957，p.110），在接下來的一個小節(jié)中，他指出這個事實支持了“地球是靜止的”這一觀點。同樣地，這也是“地球是靜止的”這一觀點的支持論據(jù)中，更令人信服的一個，但是理解起來需要花些力氣。

當(dāng)托勒密指出恒星的“角距離”看起來保持不變時，他所指的就是我們所說的恒星視差。具體來說，托勒密的意思是我們無法觀察到恒星視差，而這支持了“地球是靜止的”這一觀點。要理解托勒密的論證過程，讓我們首先來理解視差。

視差是由于觀察者的運動（而非物體本身的運動）造成的物體位置的明顯偏移。舉個例子，假設(shè)在你眼前一臂遠(yuǎn)的地方豎直舉一支鋼筆，保持這支鋼筆靜止，把你的頭從左向右移動，注意鋼筆和背景中其他物體的位置發(fā)生的偏移。這些物體位置的明顯偏移當(dāng)然是由于你的頭在運動，而不是鋼筆和背景中其他物體在運動。這就是視差的例子，也就是說，物體位置的明顯偏移是由于你的運動。

正如前面提到過的，當(dāng)托勒密談到恒星的角距離在地球上任何位置都保持不變時，他所指的就是我們無法觀察到恒星視差的事實。恒星視差就是由于我們的運動而造成恒星位置的明顯偏移。托勒密所要表達的是，如果地球在運動，不管是繞自身軸線旋轉(zhuǎn)還是圍繞太陽運轉(zhuǎn)，我們應(yīng)該都能觀察到恒星視差。然而，我們并沒有觀察到這種現(xiàn)象，所以地球一定沒有在運動。

要更清楚地理解這一點，讓我們假設(shè)地球繞自身軸線旋轉(zhuǎn)。正如前面提到過的，地球周長大約為25000英里，所以，如果地球繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，那么我們每小時要運動1000英里。假設(shè)我們晚上出門，仔細(xì)觀察幾顆恒星的位置，并把它們繪制出來。然后，過幾小時，我們再把同樣幾顆恒星的位置繪制出來。

在這兩次觀察之間，我們已經(jīng)運動了上千英里（如果地球繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的話），所以由于我們已經(jīng)運動了上千英里，我們應(yīng)該發(fā)現(xiàn)所觀察的恒星位置出現(xiàn)了明顯偏移（同樣地，偏移發(fā)生在恒星之間的相對位置上）。也就是說，我們應(yīng)該能看到恒星視差。但是，我們并沒有觀察到任何視差。因此，地球肯定沒有繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，而這也是托勒密要表達的觀點。

同樣地，如果我們考慮地球圍繞太陽運動的可能性，那么情形會變得更加夸張。如前所述，在托勒密時代，人們并不能很好地估算出地球和太陽之間的距離，現(xiàn)在我們知道這個距離是將近100000000英里，而那時的人們只知道應(yīng)該是一個相當(dāng)遙遠(yuǎn)的距離。把我們所知的地球與太陽之間距離的數(shù)據(jù)用在這個例子上，如果地球圍繞太陽運轉(zhuǎn)，那么當(dāng)我們從自己此時所在的地球軌道上的這個點運動到地球軌道上與我們距離最遠(yuǎn)的那個點時，我們就運動了將近200000000英里?，F(xiàn)在，請回憶一下前面視差的例子，也就是你舉著鋼筆、觀察鋼筆和背景中其他物體位置的例子。在那個例子中，你的頭只是移動了幾英寸[3]就造成了明顯可見的視差。所以，如果我們移動200000000英里，似乎絕不可能觀察不到恒星視差。然而，同樣地，正如托勒密所指出的，我們確實沒有觀察到這樣的視差，因此我們一定沒有在運動。簡言之，托勒密基于恒星視差的論據(jù)對“地球沒有在運動”的觀點來說，是一個強有力的、邏輯正確的又有經(jīng)驗為基礎(chǔ)的論據(jù)。

應(yīng)該明確的是，這同樣是一個不證實推理過程，因此與通常的不證實推理過程一樣，在這個論據(jù)的表象之下總是隱藏著各種各樣的輔助假設(shè)。在繼續(xù)閱讀下面的內(nèi)容之前，你可能會想暫停一下，看看自己是否可以找出這個論據(jù)中關(guān)鍵的輔助假設(shè)。

在這個論據(jù)中，關(guān)鍵的輔助假設(shè)與距離有關(guān)。你可能已經(jīng)注意到了，在探討視差的例子（比如你舉著鋼筆的例子）時，物體位置明顯偏移的多少取決于物體與你之間的距離。具體來說，物體距離你越遠(yuǎn)，其位置的明顯偏移就越少。所以，對我們沒有觀察到恒星視差的一個解釋就是，恒星與我們之間的距離超乎想象得遠(yuǎn)。但是，不要忘了，如果地球圍繞太陽運轉(zhuǎn)，那么從我們自己此時所在的地球軌道上的位置到地球軌道上距離我們最遠(yuǎn)的那個點之間，距離是非常遠(yuǎn)的，將近200000000英里，這也是理解我們前人這個推理過程的一個重點。所以，當(dāng)我們移動了如此遠(yuǎn)的一段距離之后，仍然沒有觀察到恒星視差，那么恒星應(yīng)該是在一個遙遠(yuǎn)到難以置信的地方，我想表達的確實是一個難以置信的，或者說遙遠(yuǎn)到不可思議、幾乎是無法想象的地方。

所以，這里所涉及的推理過程實際上更像是下面這樣：如果地球在運動，如果恒星不是在一個遙遠(yuǎn)到幾乎無法想象的地方，那么我們應(yīng)該看到恒星視差；然而，我們沒有看到這樣的視差，那么要么地球沒有在運動，要么恒星在一個遙遠(yuǎn)到幾乎無法想象的地方。

我們已經(jīng)接近這一小節(jié)的尾聲了，在這里，我想請你回憶一下在第8章中探討過的一點，它與我們的前人對宇宙大小的觀點有關(guān)。他們認(rèn)為宇宙非常巨大，但那只是以他們自己的標(biāo)準(zhǔn)而言，與我們今天認(rèn)識到的宇宙大小并不能相提并論。認(rèn)為宇宙巨大到無法想象，這對你和我來說并沒有問題，不過這是因為這個觀點與你我從小到大所接觸的世界觀能夠拼合在一起。然而，這個“宇宙巨大到無法想象”的觀點卻并不能很好地與亞里士多德世界觀的觀點拼圖拼合在一起。因此，考慮到當(dāng)時占主導(dǎo)地位的世界觀，“宇宙巨大到無法想象”的概念實際上并不是一個可行的選項。因此，基于恒星視差的論據(jù)就成了“地球是靜止的”這一觀點的另一個有力論據(jù)。

我想指出的最后一點是，恒星視差最終被觀察到了，盡管直到1838年才對恒星視差進行了第一次準(zhǔn)確測量，此時距離托勒密撰寫《至大論》已經(jīng)過去了將近1700年。事實上，對恒星視差的觀察結(jié)果，目前已成為支持“地球圍繞太陽運轉(zhuǎn)”的觀點最有力的經(jīng)驗證據(jù)。

地球是宇宙中心

如果你認(rèn)為地球是球形的、靜止的，那么地球位于宇宙中心看起來就是很自然的事。確實，“地球是宇宙中心”的觀點與其他相關(guān)觀點的契合度最高。

《至大論》序言的第五部分具體論述了托勒密認(rèn)為地球是宇宙中心的理由。在這一部分中，托勒密引用了多個亞里士多德在《論天》中所使用的論據(jù)，托勒密似乎明顯支持亞里士多德的這些論據(jù)。接下來，我將呈現(xiàn)的內(nèi)容從某種程度上說是亞里士多德和托勒密兩人論據(jù)的結(jié)合體。

第一個論據(jù)，請注意：地球當(dāng)然看起來是宇宙中心。月球、太陽、恒星和行星看起來全都圍繞地球轉(zhuǎn)動，因此，既然這些天體都圍繞一個共同的中心（地球）轉(zhuǎn)動，那么認(rèn)為地球是宇宙中心似乎是自然而然的。換句話說，地球中心論的觀點是最直接明確的觀點。（順帶提一下，廣為人知的是月球和太陽似乎圍繞地球轉(zhuǎn)動，但不那么廣為人知的是恒星和行星似乎也圍繞地球轉(zhuǎn)動。在下一章中，我們將更詳盡地討論這些天體的運動。）

除此之外，回憶一下，在亞里士多德世界觀中，土元素有一種向宇宙中心運動的天然趨勢，而火元素則有一種遠(yuǎn)離中心、向邊緣運動的天然趨勢。這也就是為什么比較重的物體（比如石頭）會下落，而火會向上燃燒。由于地球本身似乎主要由土元素組成，而土元素的天然位置就是宇宙中心，因此地球本身自然會位于宇宙中心。

回憶一下我們前面對運動中的物體所進行的討論。我指出，一個物體，比如我家前院的大卵石，只有在有其他因素使它運動時才會運動。由于地球本身主要由土元素組成，會天然地位于宇宙中心，又由于地球（就像我家前院的大卵石）只有在有其他因素使它運動時才會運動，同時由于似乎不存在可以使地球運動的因素（這點同樣可以參考前面的討論），最合理的結(jié)論就是，地球天然地位于宇宙中心，而且不會離開這個位置。

“重的物體有一種向宇宙中心運動的天然趨勢”的觀點提供了另一個支持地球中心論觀點的論據(jù)。鑒于我們知道（參考前面的論據(jù)）地球是球形的，而且在前面也討論過，我們觀察發(fā)現(xiàn)下落的物體會垂直落到地球表面，因此，我們可以立刻得出結(jié)論：地球中心一定是宇宙中心。要理解這一點，設(shè)想一下，我們在地球上幾個不同的位置分別拋出一個物體。這些物體都會向宇宙中心運動，因此，它們下落的軌跡所指向的就是宇宙中心。由于這些不同的軌跡（這些物體是在地球上不同位置被拋出的）在地球中心交匯到一點，那么接下來可以得出地球中心就是宇宙中心的結(jié)論。

與“地球是靜止的”這一觀點的論據(jù)類似，請注意前面提到的這些論據(jù)與亞里士多德世界觀里的其他觀點，也是相互聯(lián)系又彼此依賴的。舉個例子，剛剛提到的幾個論據(jù)就依賴于“物體在宇宙中有一個天然位置”的觀點。這再次印證了第1章里的觀點，也就是在一個觀點拼圖里，單個觀點之間是緊密相聯(lián)的，不可能在不對整體觀點拼圖進行實質(zhì)性改變的情況下改變其中部分觀點。

結(jié)語

回到本章開篇時所提出的觀點，我們的前人有很合理的理由來相信地球是球形的、靜止的，并且位于宇宙中心。關(guān)于“地球是球形的”這一觀點，我們的前人所提出的論據(jù)后來被證明是絕對正確的。關(guān)于“地球是靜止的”和“地球位于宇宙中心”的觀點，他們的論據(jù)后來被證明是錯誤的，但錯誤的原因卻非常不易察覺。正如前面提到過的，后來經(jīng)過幾十年甚至是幾百年的時間，經(jīng)過許多在科學(xué)史上著名人物的共同努力，才發(fā)展出一個可以與“運動的地球”相匹配的新觀點體系。

至此，我們完成了對“地球是球形的、靜止的，并且位于宇宙中心”等觀點的主要支持論據(jù)的討論。最終會出現(xiàn)一些證據(jù)，表明后兩個觀點是錯誤的，而這會使亞里士多德世界觀出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。同時，正如我們在前面提到過的，最終亞里士多德世界觀會被牛頓世界觀所取代。重點是，從亞里士多德世界觀到牛頓世界觀的轉(zhuǎn)變涉及多個關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的理論?；谶@一點，接下來我們討論的主題將是這些理論需要解釋的數(shù)據(jù)，然后我們將對多個天文學(xué)理論進行探討。

[1] 1英里≈1609米。

[2] 1英尺≈0.3048米。

[3] 1英寸≈0.0254米。