古代西方的地心说
最近我一直在翻译古罗马占星家曼尼利乌斯（Manilius）的占星著作《罗马星经》（Astronomica），因而也渐对西方古代天文学知识产生出兴趣。说起西方古代的天文学，其中最具代表性的理论也许就是在整个古典时代和中世纪占主导地位的地心说了。下面就简单说说曾流行于西方世界的地心说是怎么一回事吧，当然，请大家先把中学地理抛到脑后。
地心说顾名思义就是将地球置于整个宇宙体系的中心位置，显然这符合古时人们用肉眼对天空的直观观察，因为整个天空在视觉上就是围绕大地进行旋转的。除此之外，希腊罗马时代人们还认为，地球位于宇宙中心这一结论是可以被论证的。最经典的一个解释方法就是地球悬停理论：
我们看到，地球上的一切物体都会朝地面坠去，假如这个物体升到空中，放手之后它也必定坠向地面。另外，我们也发现无论我们置身地面哪个角落，物体一律向地面坠落。假设万物只会朝宇宙中心坠落（在没发现万有引力的时候，这就是真理），显然只有处于宇宙中心的位置才能让万物都朝它坠去，这就足以论证地球是处于永远静止的悬停状态。因为如果地球不在中心的话，地球就会坠向中心，天上的星辰也会坠下，只有地球处在那个位置，它从各个方向承受到的下坠力才能达到平衡，从而维持整个宇宙不至于坠落。
这一解释方式的前提是万物只朝宇宙中心坠去，现在看来大家都会觉得好笑，但别忘了，这一理论虽问题多多，可却能间接论证出地球是圆的。万物都朝向中心下坠，那大地也一样，因此大地受力，最后必然绕着中心点弯曲变成球形。外加之，人们通过各种各样的观察：比如当帆船从远处驶来时总是先见到桅杆顶部，再渐渐露出风帆和船身；另外在观测月食的时候，看到的阴影都是弧形的。总总迹象表明，地球是个球体这个结论没有错，至少在希腊罗马时代，人们就已将之作为定论了，这反过来又加强了地心说的“准确性”。
我们看到，地球处于宇宙中心的位置，天上的星体固然就要绕地球运转。它们是如何运转的？为什么不掉下来呢？当时的哲人便构想出一套天球系统加以解释。他们首先设定天上和天下的世界在构成上是不同的，两者分界就在月球天。月球以下属天下，这里只有灵魂是永恒的，其他一切都是由四大元素（气、火、水、土）按不同比例组合而成的，叫终有一死之物。月球往上就是天上，那里充满着永恒的火焰以及“以太”（所谓第五元素），一切都是永恒的，并呈现出完美的圆形状态。
天上的天体嵌套在巨大的天球上，并按圆形轨道绕地球运转，而天球按顺序层层往上叠加。月球往上按顺序是：水星、金星、太阳、火星、木星、土星。这七颗星体在视角上是顺着与天幕相反的方向运行的，因此被称作逆行天体，也就是行星。土星再往上便是最外围的一层天球，那上面均匀分布着所有可见的恒星，被称作“恒星天”。每个天球都以匀速绕地球转动，如庞大而精密的器械一般。当然，这一系统还存有一个根本的问题没有解决。物体既然在作匀速运动，那势必曾经有一个力推动过它，那种力的来源是什么？当时的天文学家（其实就是占星家）就在恒星天之上的虚空再设定出一个“原动天”，让这种力的源头置于其中，当然解释各不相同，有人说那是神明，有人说那叫“逻格斯”，也有人认为那是“无”。这种最初的原动力可以推动星辰运转，在哲学意义上也就是析出了“第一因”并推动“因果链”的产生，由此产生出“果”和“因果关系”。于是，古代的天文学就同斯多葛及再往后的新柏拉图哲学结合到了一起，只不过当时的哲学家们探讨的本源问题并未止步于原动力上，这一部分过于形而上了，我们暂且不在这里讨论。
天球体系看似完美无瑕，但仍有一个足以毁灭大厦的现象无法解释，那便是除太阳和月亮之外的其他行星，它们的运行看起有点不完美，也就是它们会沿着轨道顺行一段，然后又突然逆行了，然后又继续顺行；尤其严重的是水星和金星，它们在视觉上似乎永远离不开太阳的羁绊。这一现象该如何解释？长久以来，这个困惑如魔咒一般困扰着信奉地心说的占星家们。没有人能给出令人信服的解释，直到罗马帝国时代的埃及人托勒密完善了本轮均轮系统，才又一次拯救了地心说。
根据这一系统，五大行星沿着圆形天球轨道作匀速运行，没有错。只不过那个轨道是称作“均轮”的东西，并非行星所在的真实轨道，行星本身所处的轨道叫“本轮”，本轮嵌套在均轮上，均轮正好位于本轮的圆心。这听起来有点绕，说简单一点就是，这些行星在圆形的本轮上绕着圈，而本轮的圆心点又组成一个更大的均轮绕着地球转圈。这下可有意思了，所有困扰一下解决了。学过几何的朋友，大家可以想象一下，两种轨道交织在一起，一同向一个方向运行，行星会产生怎样的视觉效果。势必会时而前行，时而逆行，其轨迹最终变成类似中国结的形状。水星和金星的问题也一并解决了，大部分学者作出的解释是，它们本轮的圆心点与太阳中心始终保持在一条直线上；也有一部分人干脆认为，这两颗行星就是围绕太阳运行的，而太阳再围绕着地球运行，从而构建出一套更为复杂的系统。
本轮均轮学说一下让地心说就地满血复活，又坚持了一千多年，直至文艺复兴时期由哥白尼重新提出的日心说将之彻底葬送。大家要注意的是，哥白尼并非日心说的首创者，早在公元前四世纪，古希腊的阿里斯塔克斯就已经提出了日心说的模型，并且他已能观测到，是地球的自转运动给人们制造出太阳围绕地球运转的假象，希腊罗马时代人们对世界的认知程度远超过我们的想象。只是，在古典时代日心说并未被人们广泛接受，但也并未被彻底抹除，很可能是当成某种程度的反面教材，没事的时候拿来blabla一下。要反驳它，在当时人看来简直轻而易举，比如如果地球围绕着太阳运行，那势必地球与恒星天各部分之间的距离会变得不一致，可在地球上人们并未观测到恒星大小和比例会随时辰不同产生明显变化。那究竟是什么原因，让哥白尼重拾起日心说理论呢？
最根本的原因就是一千多年间的天文观测记录，让本轮均轮理论负重难行。因为，人们通过对行星的观测，渐渐发现行星运行的轨道其复杂程度已远超出本轮均轮可以解释的范畴，比如某行星按既往的观测记录推测其轨迹会逆行三日，但到头来它很可能突然逆行五日，在这种场合下人们不得不在原有的本轮上再叠加一个本轮（即本轮的本轮，简称小本轮，可怕吧），随着年代的增加一个个小本轮就这样被加了进来，天文推算的难度日益增加。大家可以想象，你最起码需要推算三个叠加的圆周，反正这种难度的几何一大部分现代人仍然算不出。因此，哥白尼就是在那个时候，面对着八十多个本轮的地心说，他彻底怒了。我不清楚他当时是否曾听说过前人阿里斯塔克斯的论述，但至少在走出中世纪的时代已没有人能像托勒密一样再次拯救崩塌了的地心说了。毕竟那种过了时的理论再如何补救只会让它变得越来越臃肿，人们只要改换了视角就能获得新的领悟。
