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情景,而是以宗法伦理意识为潜质、以经验理性为重要形态、中国世俗文化
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始终占居主导地位的社会格局。正因为如此,从公元前2世纪开始,中国的
古代科技文化,不断向高峰迈进,并且保持了发展的连续性和完整性,为人
类科技文化史谱写了光辉的篇章。
(4)经济基础和研究方法的差异
中国一向是自给自足的小农经济,重农抑商,对商业和手工业采取轻视
态度,再加上封建性的统治体系,使小农经济产生顽固、排外、闭关自守、
安于现状、缺乏进取和改革精神的社会心理,使人看不到科技的生产潜力,
意识不到科技的效益,虽有张骞、班超通西域,法显游印度,但目的和功利
偏重于政治。西方则相反,他们很早就重视商业,使得商业和手工业很发达,
并富有冒险精神,刺激着科技的进步。
科技的差异更多,也更重要地体现在科技本身的研究方法上。
中国的传统科技向来重视实用,绝对地以国家的实用性为主,天文历法
的突出贡献以国家实用为中心自不待言,古代数学更是以解决实际问题而著
称。《九章算术》中分列的九章,计246个应用题,都与生产需要密切相关。
这一时期中国科技的经验色彩已十分浓厚,科技成就大多属于对当时生产经
验的直接记载或对自然现象的直观描述,极少进行科学理论的探讨。这些无
疑是中国科技发展的重大局限,也是近代科技没有在中国产生的直接原因之
一。
西方科技那严密的数学、物理逻辑已趋于系统,实验特色此时也十分浓
厚,并以欧几里得几何学的形式逻辑体系作为前进的基础。使古希腊、罗马
时期的研究方法具有重视实证道路和数学语言这两个显著特征。促进了古代
后期西方科学技术的繁荣。
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二、世界古代后期的天文、历法
天文、历法与人事相关,因而发源悠久,并受到历代各国朝野官民的重
视,重大的发现和成果也就层出不穷。到了世界古代后期,随着人类文化的
繁荣发展,古希腊、罗马、中国,印度等古老民族,涌现出亚里斯塔克、希
帕克斯、托勒密、张衡、虞喜、祖冲之、阿耶波多、代罗诃密布罗等卓越的
天文学家,他们通过精心研究而提出的“日心说”、“地心说”、“儒略历”、
“颛顼历”、“太初历”、“大明历”以及“盖天”,“浑天”、“宣夜”、
“显天”、“穹天”、“昕天”等宇宙理论,都是天文学史上一座座闪光的
里程碑。
1。古希腊罗马的天文学和历法
希腊化时代是古希腊科学繁荣的历史时期,巨大的科技成就诞生在各个
领域。其中,亚里斯塔克 (又译为阿里斯塔科斯)、希帕克斯(又译为喜帕
恰斯)、托勒密等伟大学者的成果,代表了古希腊天文学的最高成就。活跃
在公元前3世纪的萨摩斯人亚里斯塔克,用三角法测定了地球到月球及太阳
的相对距离,最早提出了日心说;公元前2世纪的天文观测者喜帕恰斯,根
据前人和自己多年的观察,发现了地球的岁差现象,并采用本轮和均轮理论,
发展了地心说;公元2世纪的托勒密以喜帕恰斯的本轮和均轮理论为基础,
继承发展了地心说 (又称天动说);《儒略历》的颁布和改革,标志着古罗
马历法的先进性和天文学科学的高度发展。
(1)亚里斯塔克的成果
亚里斯塔克 (公元前310—前230年),是古希腊杰出的天文学家和数
学家。据说,他是兰普萨柯斯的斯特拉顿(消遥学派的自然学家)的弟子。
他率先提出了“以太阳为中心”的宇宙体系,指出恒星与太阳都是不动的,
人们之所以看到它们的“转动”,那是因为地球本身的自转所致。地球沿着
一个圆周的周边绕太阳运动,太阳则处于轨道的中心位置,其它的行星也都
分别沿着不同的圆周绕太阳运行,而月亮则围绕着地球运行。这就是最早提
出来的朴素的“日心说”。这个日心理论体系的提出比哥白尼早了1800年。
由于这一理论大大超越了那个时代,以致当时的人们都难以接受。由于他的
有关著作均已失传,我们今天也就无法得知它的详细内容了。他在公元前280
年撰成的《太阳和月球的大小与距离》一书,应用几何学原理,首次测定了
太阳和月球的体积以及它们与地球距离的近似比值。他发现月球本身并不发
光,而是靠反射的日光来发亮。于是他进行了测算,结果是:“上弦月或下
弦月,即从地球上看月亮恰好为半圆时,日心——月心连线应与月心——地
球表面观测点的连线相垂直”,所以太阳、月亮、地球恰好在同一个直角三
角形的3个顶点上。在地球的观测点上,他又测出“日地”和“月地”间两
条连线的夹角为87°左右。根据此角,再计算出日地距离约为月地距离的19
—21。5倍。随后,他又以此为基础,研究了日食和月食的情况。由于日食时,
月亮刚好遮住太阳,从地面看则是月影恰好与太阳重合;故可近似地认为,
以地面观察点为顶,以月球直径为底的三角形,同以地面观察点为顶、以太
阳直径为底的三角形部分重合且相似。由于日地距离与月地距离的比值已
知,那么太阳的直径也应为月球直径的同样倍数,即19至21。5倍。在月食
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的情况下,他又计算出地球的影子在月球轨道上的宽度(近似地为地球直径)
为月球直径的3倍,这样,他算出太阳的直径与地球直径的比值一定大于19∶
3,小于43∶6,即约为7∶1。即是说,太阳的体积比地球的体积要大得多。
而实际上日地距离不是月地距离的19倍,而是389倍;太阳直径也不是地球
直径的7倍,而是109倍。虽然亚里斯塔克得出的数值不够准确,但它们却
标志着人类已经开始用科学的方法来研究天文学了。
(2)阿波罗尼乌斯和希帕克
阿波罗尼乌斯(约公元前262—前190年),古希腊著名的天文学家。
他继承和发展了欧多克萨斯和亚里士多德的“地心说”传统,在地心体系的
基础上提出了“本轮”和“均轮”的概念,并假设行星并不直接围绕地球作
圆周运动,而是沿着一个称为“本轮”的较小的圆周做匀速运动;“本轮”
的中心,再沿着一个叫做“均轮”的较大圆周围绕地球运动,而地球则位于
“均轮”的中心,是固定不动的。这样,行星与地球的距离就会有远近的变
化。当行星运行到与地球接近时,它在“本轮”上的运行方向与“本轮”中
心在“均轮”上的运行方向恰好相反,这一理论的提出,也就使人明白了行
星亮度变化和逆行现象的规律。
希帕克(又译喜帕恰斯,约公元前190—前125年),古希腊天文学家、
地理学家。出生于小亚细亚西北的尼西亚。他一生著述甚丰,但除了《阿拉
多斯及欧多克索天文现象的注释》外,其它均已散佚。希帕克经过太阳年实
际长度的测定,发现太阳的周年运行有快有慢,并不是匀速运动。为了解释
这个现象,他又进一步对地心体系加以修正,提出了“偏心圆”的假设。他
认为,太阳虽然以均匀的速度在圆周轨道上绕地球运行,但是,这个圆周轨
道的中心并不恰好是在地球上,它对地球来说是一个偏心圆。所以,在不同
的季节,当太阳以匀速在相同的时间间隔内沿着轨道走过相同长度的圆弧
时,这两段等长圆弧对不处于圆心的地球而言,它们的角度却不一样。于是,
人们就会觉得太阳的运行有快有慢。他的这些修正,已使地心体系比较符合
当时尚不完备的观测事实,而且可以用来预测日、月、行星在未来任何时候
的运行位置,甚至可以用来比较准确地预报日食和月食了。
希伯克在天文学上的主要贡献,还不在于他对地心体系的修正,而在于
1
实际观测。他是方位天文学的创始人。他算出一年的长度为365 日减
4
1
去 日;发现了白道拱点和黄白交点的运动规律;编制了几个世纪内太
300
太和月亮的运动表;发明了许多天文仪器,并且在罗得斯观象台亲自进行了
35年的实际观测,由此又发明了平面三角学和球面三角学,发展了阿里斯塔
恰斯关于太阳、地球、月亮相对大小和距离的计算方法,计算出月球的直径
1
是地球的 (实际为0。27 ),月球和地球的距离是地球半径的67。74倍
3
(实际为60。4倍);他还创立了一套描述和计算星体运动的方法,提出了“本
轮”和“均轮”的运动规则,认为每个星体都有自己的圆周轨道运动即本轮
运动,而各个本轮的中心又以地球为中心进行圆周运动即均轮运动,并由此
解释太阳、月亮和行星对地球的运动关系。公元前134年,他在天蝎座发现
了一颗新星,从而打破了“天是永远不变的”哲学信念,由此编制了西方最
早的记载恒星位置和亮度的星表,表中列有1000多颗星、并将恒星亮度分为
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