托勒密的“錯誤”
名言
科學的幻想歸根結底是科學和技術的大膽創(chuàng)造。
——費定
故事
托勒密（９０—１６８年）生于埃及，父母都是希臘人。關于他的生平，史書記載得很少，但他的“錯誤”卻是盡人皆知。
托勒密犯的是一個著名的錯誤，那便是地心說。說它是錯誤，那是實事求是，但同時它也是不折不扣的科學。之所以稱之為科學，是因為它在科學史上的進步意義。
其實，首創(chuàng)地心說的是亞里士多德。托勒密全面繼承了這一學術觀點，同時依靠前人的積累和自己長期觀測得到的數(shù)據(jù)，寫成了１３卷本的至大論。在該書中，他將地球之外的空間分為１１個天層，依次為月球天、水星天、金星天、太陽天、火星天、木星天、土星天、恒星天、晶瑩天、最高天和凈火天。托勒密認為，各行星都圍繞著自身的軸心轉動，同時每個行星的軸心又以地球為中心作圓周運動。他以地球為中心的圓周為“均輪”，各行星自轉的圓周為“本輪”。他還承認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。托勒密所描繪的數(shù)學圖景并不符合實際情況，但對于當時觀測的行星運動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用價值。托勒密自己對這一理論體系的評價是：不具備物理的真實性，僅僅作為計算天體位置的一個數(shù)學方案而已。但人們還是接受了它，認為它是科學的。
之所以在托勒密犯下這樣的錯誤之后，當時的世人又犯了一個錯誤（接受他的觀點）是有一定原因的。第一，繞著某一中心作勻速圓周運動的提法暗合于當時占主導地位的柏拉圖思想，與亞里士多德的物理學也是吻合的；第二，以幾種圓周軌道的組合說明行星的位置和運動狀況，與實際相近，相對于以前的體系而言是一種進步，還能解釋行星的亮度差異；第三，地球處于宇宙中心不動的說法令人們安心，也與基督教義的說法一致。如此一來，在以后一多年的時間里，人們對此深信不疑。
直到１５世紀，哥白尼才指出了這一理論的謬誤。人們對于宇宙中心這個問題的認識一步步朝著正確的方向發(fā)展。不幸的是，我們逐漸認清了誰是宇宙中心的時候，不經意地又犯下了另外一個錯誤，那就是全面否定托勒密及其地心說。
在上海交通大學科學史系的研究生入學考試中，不止一次地出過這樣一道題：“試論托勒密的天文學說是不是科學？”結果呢，大部分考生在這道題上栽了跟頭，眾口一辭地說它不是科學，錯誤的理論怎么能成為科學呢？而正確答案恰恰相反：它是科學?？梢姵诌@種錯誤觀點的人不在少數(shù)，為什么呢？因為我們從小學到大學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？科學是一部不斷進步的階梯。今天的“正確”結論，明天可能成為悖論。如果我們否定托勒密是對的，那么哥白尼、開普勒和牛頓又將如何評判？太陽也不是宇宙中心；行星的軌跡亦非精確橢圓；“絕對時空”是不存在的，我們只能一并稱之為“偽科學”，顯然這是不負責任的做法。所以我們必須按照辯證唯物主義和歷史唯物主義的要求，重新劃定科學的界線。即具有進步意義，推動人類社會向前發(fā)展的理論就具有科學性。托勒密的理論符合這一點：第一，他肯定大地沒有支托，而是懸空的；第二，認識到行星和日月是離地球較近的天體群，走出了把太陽系從眾星中識別出來的關鍵一步。所以，我們在承認托勒密地心說是一個錯誤的同時，也要看到它的巨大積極意義。
解讀
科學史上，有許多先進的科技成果是由“意外”產生的，托勒密的一個“錯誤”使他千古留名，雖然被證實是錯誤的，但在科學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，幼年習得金匠手藝，為日后從事印刷打下基礎。其實，古登堡早在１４３４年和１４４４年間就開始活字印刷的探索。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度又跟不上，最終他想到了金屬制版。當時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度。古登堡的功績之一就在于他最終確定三種金屬的比例搭配。
在解決了刻版的問題之后，接下來便是印制設備的問題，在克服這個難題的過程中，古登堡從當時壓榨葡萄汁的立式壓榨機受到啟發(fā)。最終他將一臺木制的壓榨機改裝成第一臺印刷機，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的底部座臺上，再用羊毛制的軟氈蘸墨刷在字版上，下邊鋪上紙張，向下拉動鐵制螺旋桿，壓印板便在紙上印出字跡，最后向上搖動拉桿，抽出紙張，便告完成。效果雖不盡人意，但總可以慢慢改進以提高印刷質量。
就在第一次試印過程之中，另一個難題擺到了古登堡面前。當時他用的還是傳統(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濃時淡很不均勻。若是采用粘稠度較高的油性墨，效果或許會好一些，想到此，古登堡開始試制油性墨。經過反復試驗，他發(fā)現(xiàn)將松節(jié)油精（蒸餾松樹脂得到）與碳黑混合再加入煮沸的亞麻油中形成的墨質量較好，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便告完成。為了推廣這項發(fā)明，古登堡于１４５年與富商富斯特合伙開辦了一家印刷廠。由于當時正處于歐洲文藝復興的上升時期，人文主義的藝術和文化空前發(fā)展，大量的讀物需要印刷，古登堡等人開設的印刷廠規(guī)模迅速擴大。同時其他的印刷廠也如雨后春筍般崛起，印刷術也就自然而然地推廣開來。
古登堡的活字印刷術，被廣泛地使用則是源于１４６２年美因茨動亂事件。當時工廠被毀，印刷工人流離失所、各奔東西，不經意地就把活字技術帶到各地，如１４６８年他們在瑞士巴塞爾，１４６５年在意大利，１４７年在法國，１４７５年在西班牙，甚至在墨西哥都建立了印刷廠。古登堡發(fā)明的活字印刷技術在歐洲廣為傳播，極大地推動了文藝復興和宗教改革的進程。到了１６世紀以后，這種印刷技術進一步改良，其產量和質量空前提高，最終形成了龐大的近代出版業(yè)，在社會發(fā)展的進程中扮演著愈來愈重要的角色。
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受到過中國印刷術的影響，如芝加哥大學的錢存訓教授就說：“古登堡的妻子出身威尼斯的孔塔里家族，因此他見到過從威尼斯帶回的中國雕版，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：古登堡確實獨立發(fā)明了這項技術。
解讀
活字印刷術，中國古代四大發(fā)明之一，給人類的出版事業(yè)提供了極大的便利，在人類史上創(chuàng)造了很多奇跡，現(xiàn)代出版社即是由此發(fā)展而來。
本故事中的古登堡也是活字印刷術的發(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
名言
一種科學要對人類的知識有所貢獻，也不必勉強人家信服。相信不相信，要看成績，它可以耐心等待用自己的研究成果來引起大家的注意。
——弗洛伊德
故事
地球無時無刻不在公轉和自轉，這些轉動是由哥白尼推動的嗎？顯然不是。哥白尼推動的僅僅是“地心說”中的“地球”，讓它動了起來。
哥白尼出生和成長于１５世紀后半葉，當時天文學正是亞里士多德—托勒密地心說的統(tǒng)治時期。投身于天文學研究的哥白尼也得先學習這些學說，仔細研究、探討大大小小的均輪和本輪體系。前期的哥白尼在教會系統(tǒng)學習，而地心說則是基督教義的支柱，應該說哥白尼在早期受這一學說的影響還是很深的，但哥白尼絕不是盲從主義者。
大學期間，哥白尼廣泛涉獵各門學科的知識，尤其是數(shù)學領域。畢達哥拉斯學派簡單的數(shù)學關系和幾何圖形給哥白尼留下了很深的印象。后來他又到弗龍堡作僧正，由于職務閑散，他便進行了大量的天文觀測和研究，進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說體系似乎存在一些不和諧的東西。再加上當時的一些進步的天文學家已經開始懷疑這一地心體系，哥白尼的思想又向前邁進了堅定的一步。
哥白尼認真分析了托勒密體系中行星運動狀況的規(guī)律：即每顆行星都有一日一周、一年一周和相當于歲差的周期運動規(guī)律，而托勒密認為地球是靜止不動的，然后再用均輪、本輪體系加以解釋。如此一來，整個過程異常繁瑣和牽強。如果拋棄這一體系，接受古希臘人阿利斯塔克等認為地球繞太陽轉動的學說，將別有一番洞天。于是哥白尼建立起了一個全新的宇宙體系：太陽居于宇宙的中心靜止不動，地球及其他行星都圍繞它轉動，當時人們知道太陽有六顆行星，依次是水星、金星、地球、火星、木星和土星；月球則圍繞地球轉動；另有其他恒星在離太陽較遠的天球表面靜止不動。這就是著名的哥白尼日心說。
日心說從根本上否定了“地心不動”的天文學說，明確指出地球也動，而且是圍繞太陽轉動。有人將這一革命性的創(chuàng)舉戲稱為“推動地球”，哥白尼被譽為能夠推動地球的人。
科學的發(fā)展是沒有止境的，哥白尼沒有在提出這樣一個觀點之后就罷手，而是又繼續(xù)花了３多年的時間去修正、完善這一學說。哥白尼曾寫過一篇要釋作為天體運行論的附屬部分，系統(tǒng)地解惑答疑，使日心說的體系更加完備。
哥白尼的聰明之處還在于，他能夠理性地去面對現(xiàn)實。他的這本天體運行論擊中了基督神學的軟肋，如果直接發(fā)表，很容易被教會封殺。那樣自己的畢生心血就付諸東流。高明的哥白尼在書的序中寫明此書獻給當時的教皇，又在前言中說書中的理論僅是為方便天文測算而作的人為假設。如此一來，在表面看來這本書不僅不與基督教義對立，還是為基督教服務的工具。結果這個障眼法真的瞞了教會７多年，直到１６１６年天體運行論才被禁止。但在這么多年里，它早已經廣泛傳播，真正的禁毀已不可能了。最終哥白尼的學說得以流傳，哥白尼勝利了，盡管他的大作出版之際，他本人已經作古。后來，諸如牛頓等人又使哥白尼的學說進一步向前發(fā)展。
解讀
哥白尼的學說動搖了基督神學的根基，使其搖搖欲墜。人們由此看到了科學的曙光，“科學的發(fā)展從此便大踏步前進”。
哥白尼的研究成果，打開了人類研究天文學的大門，也為人類開啟了一道走向富強的大門。
