托勒密的“錯(cuò)誤”

名言

科學(xué)的幻想歸根結(jié)底是科學(xué)和技術(shù)的大膽創(chuàng)造。

——費(fèi)定

故事

托勒密（９０—１６８年）生于埃及，父母都是希臘人。關(guān)于他的生平，史書(shū)記載得很少，但他的“錯(cuò)誤”卻是盡人皆知。

托勒密犯的是一個(gè)著名的錯(cuò)誤，那便是地心說(shuō)。說(shuō)它是錯(cuò)誤，那是實(shí)事求是，但同時(shí)它也是不折不扣的科學(xué)。之所以稱(chēng)之為科學(xué)，是因?yàn)樗诳茖W(xué)史上的進(jìn)步意義。

其實(shí)，首創(chuàng)地心說(shuō)的是亞里士多德。托勒密全面繼承了這一學(xué)術(shù)觀(guān)點(diǎn)，同時(shí)依靠前人的積累和自己長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)，寫(xiě)成了１３卷本的至大論。在該書(shū)中，他將地球之外的空間分為１１個(gè)天層，依次為月球天、水星天、金星天、太陽(yáng)天、火星天、木星天、土星天、恒星天、晶瑩天、最高天和凈火天。托勒密認(rèn)為，各行星都圍繞著自身的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)每個(gè)行星的軸心又以地球?yàn)橹行淖鲌A周運(yùn)動(dòng)。他以地球?yàn)橹行牡膱A周為“均輪”，各行星自轉(zhuǎn)的圓周為“本輪”。他還承認(rèn)地球不在均輪的正中心，從而均輪都是一些偏心圓；眾恒星與日月行星一道繞地球公轉(zhuǎn)。托勒密所描繪的數(shù)學(xué)圖景并不符合實(shí)際情況，但對(duì)于當(dāng)時(shí)觀(guān)測(cè)的行星運(yùn)動(dòng)情況解釋得近乎完美，而這一理論在航海上也具有一定的實(shí)用價(jià)值。托勒密自己對(duì)這一理論體系的評(píng)價(jià)是：不具備物理的真實(shí)性，僅僅作為計(jì)算天體位置的一個(gè)數(shù)學(xué)方案而已。但人們還是接受了它，認(rèn)為它是科學(xué)的。

之所以在托勒密犯下這樣的錯(cuò)誤之后，當(dāng)時(shí)的世人又犯了一個(gè)錯(cuò)誤（接受他的觀(guān)點(diǎn)）是有一定原因的。第一，繞著某一中心作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的提法暗合于當(dāng)時(shí)占主導(dǎo)地位的柏拉圖思想，與亞里士多德的物理學(xué)也是吻合的；第二，以幾種圓周軌道的組合說(shuō)明行星的位置和運(yùn)動(dòng)狀況，與實(shí)際相近，相對(duì)于以前的體系而言是一種進(jìn)步，還能解釋行星的亮度差異；第三，地球處于宇宙中心不動(dòng)的說(shuō)法令人們安心，也與基督教義的說(shuō)法一致。如此一來(lái)，在以后一多年的時(shí)間里，人們對(duì)此深信不疑。

直到１５世紀(jì)，哥白尼才指出了這一理論的謬誤。人們對(duì)于宇宙中心這個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)一步步朝著正確的方向發(fā)展。不幸的是，我們逐漸認(rèn)清了誰(shuí)是宇宙中心的時(shí)候，不經(jīng)意地又犯下了另外一個(gè)錯(cuò)誤，那就是全面否定托勒密及其地心說(shuō)。

在上海交通大學(xué)科學(xué)史系的研究生入學(xué)考試中，不止一次地出過(guò)這樣一道題：“試論托勒密的天文學(xué)說(shuō)是不是科學(xué)？”結(jié)果呢，大部分考生在這道題上栽了跟頭，眾口一辭地說(shuō)它不是科學(xué)，錯(cuò)誤的理論怎么能成為科學(xué)呢？而正確答案恰恰相反：它是科學(xué)?？梢?jiàn)持這種錯(cuò)誤觀(guān)點(diǎn)的人不在少數(shù)，為什么呢？因?yàn)槲覀儚男W(xué)到大學(xué)的教育中歷史唯物主義和辯證唯物主義的精神貫徹得太少。

何謂科學(xué)？科學(xué)是一部不斷進(jìn)步的階梯。今天的“正確”結(jié)論，明天可能成為悖論。如果我們否定托勒密是對(duì)的，那么哥白尼、開(kāi)普勒和牛頓又將如何評(píng)判？太陽(yáng)也不是宇宙中心；行星的軌跡亦非精確橢圓；“絕對(duì)時(shí)空”是不存在的，我們只能一并稱(chēng)之為“偽科學(xué)”，顯然這是不負(fù)責(zé)任的做法。所以我們必須按照辯證唯物主義和歷史唯物主義的要求，重新劃定科學(xué)的界線(xiàn)。即具有進(jìn)步意義，推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)向前發(fā)展的理論就具有科學(xué)性。托勒密的理論符合這一點(diǎn)：第一，他肯定大地沒(méi)有支托，而是懸空的；第二，認(rèn)識(shí)到行星和日月是離地球較近的天體群，走出了把太陽(yáng)系從眾星中識(shí)別出來(lái)的關(guān)鍵一步。所以，我們?cè)诔姓J(rèn)托勒密地心說(shuō)是一個(gè)錯(cuò)誤的同時(shí)，也要看到它的巨大積極意義。

解讀

科學(xué)史上，有許多先進(jìn)的科技成果是由“意外”產(chǎn)生的，托勒密的一個(gè)“錯(cuò)誤”使他千古留名，雖然被證實(shí)是錯(cuò)誤的，但在科學(xué)史上也有一定的積極意義。

古登堡發(fā)明活版印刷

名言

科技的唯一目的，在于減輕人類(lèi)生存的艱辛。

——布萊希特

故事

古登堡出身鑄幣工人家庭，幼年習(xí)得金匠手藝，為日后從事印刷打下基礎(chǔ)。其實(shí)，古登堡早在１４３４年和１４４４年間就開(kāi)始活字印刷的探索。起初是較大的木活字，顯然可以排版印刷但十分不方便，而用木板刻成較小的字模強(qiáng)度又跟不上，最終他想到了金屬制版。當(dāng)時(shí)所用的材料主要為鉛錫合金，其中加入一定量的銻以提高活字強(qiáng)度。古登堡的功績(jī)之一就在于他最終確定三種金屬的比例搭配。

在解決了刻版的問(wèn)題之后，接下來(lái)便是印制設(shè)備的問(wèn)題，在克服這個(gè)難題的過(guò)程中，古登堡從當(dāng)時(shí)壓榨葡萄汁的立式壓榨機(jī)受到啟發(fā)。最終他將一臺(tái)木制的壓榨機(jī)改裝成第一臺(tái)印刷機(jī)，并且試印了一下。他先將活字字塊排好，然后將其固定在印刷機(jī)的底部座臺(tái)上，再用羊毛制的軟氈蘸墨刷在字版上，下邊鋪上紙張，向下拉動(dòng)鐵制螺旋桿，壓印板便在紙上印出字跡，最后向上搖動(dòng)拉桿，抽出紙張，便告完成。效果雖不盡人意，但總可以慢慢改進(jìn)以提高印刷質(zhì)量。

就在第一次試印過(guò)程之中，另一個(gè)難題擺到了古登堡面前。當(dāng)時(shí)他用的還是傳統(tǒng)的水性墨，水性墨自身粘附性差，用在雕版印刷中還可，而在活字印刷中印出的字跡時(shí)濃時(shí)淡很不均勻。若是采用粘稠度較高的油性墨，效果或許會(huì)好一些，想到此，古登堡開(kāi)始試制油性墨。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)將松節(jié)油精（蒸餾松樹(shù)脂得到）與碳黑混合再加入煮沸的亞麻油中形成的墨質(zhì)量較好，而且這種墨印出的字跡呈暗黑色，非常適合大量印刷。

至此，一整套的活字印刷技術(shù)便告完成。為了推廣這項(xiàng)發(fā)明，古登堡于１４５年與富商富斯特合伙開(kāi)辦了一家印刷廠(chǎng)。由于當(dāng)時(shí)正處于歐洲文藝復(fù)興的上升時(shí)期，人文主義的藝術(shù)和文化空前發(fā)展，大量的讀物需要印刷，古登堡等人開(kāi)設(shè)的印刷廠(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大。同時(shí)其他的印刷廠(chǎng)也如雨后春筍般崛起，印刷術(shù)也就自然而然地推廣開(kāi)來(lái)。

古登堡的活字印刷術(shù)，被廣泛地使用則是源于１４６２年美因茨動(dòng)亂事件。當(dāng)時(shí)工廠(chǎng)被毀，印刷工人流離失所、各奔東西，不經(jīng)意地就把活字技術(shù)帶到各地，如１４６８年他們?cè)谌鹗堪腿麪?，１４６５年在意大利，１４７年在法?guó)，１４７５年在西班牙，甚至在墨西哥都建立了印刷廠(chǎng)。古登堡發(fā)明的活字印刷技術(shù)在歐洲廣為傳播，極大地推動(dòng)了文藝復(fù)興和宗教改革的進(jìn)程。到了１６世紀(jì)以后，這種印刷技術(shù)進(jìn)一步改良，其產(chǎn)量和質(zhì)量空前提高，最終形成了龐大的近代出版業(yè)，在社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程中扮演著愈來(lái)愈重要的角色。

至于是不是古登堡首創(chuàng)了活字印刷尚未定論。但有資料證明古登堡確實(shí)受到過(guò)中國(guó)印刷術(shù)的影響，如芝加哥大學(xué)的錢(qián)存訓(xùn)教授就說(shuō)：“古登堡的妻子出身威尼斯的孔塔里家族，因此他見(jiàn)到過(guò)從威尼斯帶回的中國(guó)雕版，從中受到啟發(fā)又作出發(fā)展，才發(fā)明了活字印刷。但我們不可否認(rèn)：古登堡確實(shí)獨(dú)立發(fā)明了這項(xiàng)技術(shù)。

解讀

活字印刷術(shù)，中國(guó)古代四大發(fā)明之一，給人類(lèi)的出版事業(yè)提供了極大的便利，在人類(lèi)史上創(chuàng)造了很多奇跡，現(xiàn)代出版社即是由此發(fā)展而來(lái)。

本故事中的古登堡也是活字印刷術(shù)的發(fā)明者，他在西方出版史上的作用是不容小覷的。

哥白尼創(chuàng)立日心說(shuō)

名言

一種科學(xué)要對(duì)人類(lèi)的知識(shí)有所貢獻(xiàn)，也不必勉強(qiáng)人家信服。相信不相信，要看成績(jī)，它可以耐心等待用自己的研究成果來(lái)引起大家的注意。

——弗洛伊德

故事

地球無(wú)時(shí)無(wú)刻不在公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，這些轉(zhuǎn)動(dòng)是由哥白尼推動(dòng)的嗎？顯然不是。哥白尼推動(dòng)的僅僅是“地心說(shuō)”中的“地球”，讓它動(dòng)了起來(lái)。

哥白尼出生和成長(zhǎng)于１５世紀(jì)后半葉，當(dāng)時(shí)天文學(xué)正是亞里士多德—托勒密地心說(shuō)的統(tǒng)治時(shí)期。投身于天文學(xué)研究的哥白尼也得先學(xué)習(xí)這些學(xué)說(shuō)，仔細(xì)研究、探討大大小小的均輪和本輪體系。前期的哥白尼在教會(huì)系統(tǒng)學(xué)習(xí)，而地心說(shuō)則是基督教義的支柱，應(yīng)該說(shuō)哥白尼在早期受這一學(xué)說(shuō)的影響還是很深的，但哥白尼絕不是盲從主義者。

大學(xué)期間，哥白尼廣泛涉獵各門(mén)學(xué)科的知識(shí)，尤其是數(shù)學(xué)領(lǐng)域。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)關(guān)系和幾何圖形給哥白尼留下了很深的印象。后來(lái)他又到弗龍堡作僧正，由于職務(wù)閑散，他便進(jìn)行了大量的天文觀(guān)測(cè)和研究，進(jìn)而獲得大量的第一手資料。所有這一切使他隱隱感到托勒密學(xué)說(shuō)體系似乎存在一些不和諧的東西。再加上當(dāng)時(shí)的一些進(jìn)步的天文學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始懷疑這一地心體系，哥白尼的思想又向前邁進(jìn)了堅(jiān)定的一步。

哥白尼認(rèn)真分析了托勒密體系中行星運(yùn)動(dòng)狀況的規(guī)律：即每顆行星都有一日一周、一年一周和相當(dāng)于歲差的周期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而托勒密認(rèn)為地球是靜止不動(dòng)的，然后再用均輪、本輪體系加以解釋。如此一來(lái)，整個(gè)過(guò)程異常繁瑣和牽強(qiáng)。如果拋棄這一體系，接受古希臘人阿利斯塔克等認(rèn)為地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的學(xué)說(shuō)，將別有一番洞天。于是哥白尼建立起了一個(gè)全新的宇宙體系：太陽(yáng)居于宇宙的中心靜止不動(dòng)，地球及其他行星都圍繞它轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)人們知道太陽(yáng)有六顆行星，依次是水星、金星、地球、火星、木星和土星；月球則圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)；另有其他恒星在離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的天球表面靜止不動(dòng)。這就是著名的哥白尼日心說(shuō)。

日心說(shuō)從根本上否定了“地心不動(dòng)”的天文學(xué)說(shuō)，明確指出地球也動(dòng)，而且是圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)。有人將這一革命性的創(chuàng)舉戲稱(chēng)為“推動(dòng)地球”，哥白尼被譽(yù)為能夠推動(dòng)地球的人。

科學(xué)的發(fā)展是沒(méi)有止境的，哥白尼沒(méi)有在提出這樣一個(gè)觀(guān)點(diǎn)之后就罷手，而是又繼續(xù)花了３多年的時(shí)間去修正、完善這一學(xué)說(shuō)。哥白尼曾寫(xiě)過(guò)一篇要釋作為天體運(yùn)行論的附屬部分，系統(tǒng)地解惑答疑，使日心說(shuō)的體系更加完備。

哥白尼的聰明之處還在于，他能夠理性地去面對(duì)現(xiàn)實(shí)。他的這本天體運(yùn)行論擊中了基督神學(xué)的軟肋，如果直接發(fā)表，很容易被教會(huì)封殺。那樣自己的畢生心血就付諸東流。高明的哥白尼在書(shū)的序中寫(xiě)明此書(shū)獻(xiàn)給當(dāng)時(shí)的教皇，又在前言中說(shuō)書(shū)中的理論僅是為方便天文測(cè)算而作的人為假設(shè)。如此一來(lái)，在表面看來(lái)這本書(shū)不僅不與基督教義對(duì)立，還是為基督教服務(wù)的工具。結(jié)果這個(gè)障眼法真的瞞了教會(huì)７多年，直到１６１６年天體運(yùn)行論才被禁止。但在這么多年里，它早已經(jīng)廣泛傳播，真正的禁毀已不可能了。最終哥白尼的學(xué)說(shuō)得以流傳，哥白尼勝利了，盡管他的大作出版之際，他本人已經(jīng)作古。后來(lái)，諸如牛頓等人又使哥白尼的學(xué)說(shuō)進(jìn)一步向前發(fā)展。

解讀

哥白尼的學(xué)說(shuō)動(dòng)搖了基督神學(xué)的根基，使其搖搖欲墜。人們由此看到了科學(xué)的曙光，“科學(xué)的發(fā)展從此便大踏步前進(jìn)”。

哥白尼的研究成果，打開(kāi)了人類(lèi)研究天文學(xué)的大門(mén)，也為人類(lèi)開(kāi)啟了一道走向富強(qiáng)的大門(mén)。