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(2014-03-22 21:35:54)
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杂谈 |
分类： 科学史 |
古埃及的天文历法
古埃及人使用的是太阳历，大概在公元前四千年的时候，古埃及人就已经确定一年有365天了。到了古王国的时候（公元前3100年-2900年），当天狼星清晨出现在下埃及的地平线上时（即所谓的“偕日升”），尼罗河水就开始泛滥，古埃及人把这一天定为新年的第一天。古埃及人的历法非常简洁明了。一年分成四季，每季三个月，每个月30天，最后留下五天过节日。一天则分成日夜两半，每一半各分成十二分，它后来蜕变为一天二十四小时的计时制度。
由于一年的实际长度是365.2422天，如果按照一年三百六十五天来计时，每年就会产生近1/4天的误差。古埃及人认识到了这一点，他们发现，每隔一百二十年，偕日升的那一天与一年之始就会相差一个月，每隔1460年，偕日升的那一天就又会成为新的一年之始，所以，古埃及人就把1460年称为天狗周。
古埃及人认识不少星星或者星座，比方说天鹅、牧夫、猎户、仙后、白羊和昴星团等，他们还认识北极星。
古埃及人使用的是太阳历，大概在公元前四千年的时候，古埃及人就已经确定一年有365天了。到了古王国的时候（公元前3100年-2900年），当天狼星清晨出现在下埃及的地平线上时（即所谓的“偕日升”），尼罗河水就开始泛滥，古埃及人把这一天定为新年的第一天。古埃及人的历法非常简洁明了。一年分成四季，每季三个月，每个月30天，最后留下五天过节日。一天则分成日夜两半，每一半各分成十二分，它后来蜕变为一天二十四小时的计时制度。
由于一年的实际长度是365.2422天，如果按照一年三百六十五天来计时，每年就会产生近1/4天的误差。古埃及人认识到了这一点，他们发现，每隔一百二十年，偕日升的那一天与一年之始就会相差一个月，每隔1460年，偕日升的那一天就又会成为新的一年之始，所以，古埃及人就把1460年称为天狗周。
古埃及人认识不少星星或者星座，比方说天鹅、牧夫、猎户、仙后、白羊和昴星团等，他们还认识北极星。
古代美索不达米亚平原的天文学
相比古埃及人来说，古代巴比伦人的天文学更加发达，人们推测，古巴比伦应该流行占星术，所以才会有发达的天文学。
历法上，在公元前4000年左右，古巴比伦人就开始根据月亮的阴晴圆缺来制定历法。后来，到公元前2000年左右，他们已经制定了一套阴历，即一年十二个月，大月30天，小月29天，一年354天。为了与太阳的周期相符合，他们又发明了置闰的方法。古巴比伦人采用的是与中国古代颇为相似的阴阳历。开始是8年3闰，后来是二十七年十闰，知道公元前383年才确定下来是19年7闰，即19年中有235个朔望月。这就是著名的默冬周期，有古希腊天文学家默冬在公元前432年宣布的。
同时，因为经常观察天象，所以古巴比伦人还给出了著名的沙罗周期。因为古巴比伦人精确地测定了一个朔望月的长度为29.530594天，所以他们就能够利用这一点来预测日月蚀，具体的方法是这样的，取朔望月的长度为29.5306天，月球过黄道交点的周期为27.2122日，27.5546日的月球过近地点的周期和346.6200日的太阳过黄白交点的周期，沙罗周期为上述四种周期的最小公倍数，即223个朔望月，即18年11.3日。一个沙罗周期内，即包括了70次左右的日交食，其中，41~43次的日食和16次月全食。
此外，著名的黄道十二宫也是来自巴比伦人。古巴比伦人的计时方式也对后世产生了巨大的影响，比方说将圆周分成三百六十度，以及七天一个星期等等。
古巴比伦人不仅仅在观测上取得了巨大地成就，由于古巴比伦的数学很发达，他们还发展了预测日月运动位置的数值计算方法，基本上就是以折线函数和阶跃函数等周期函数为基础的内插法和外推法，他们因此得到了丰富的精细的结果。比方说计算日月在黄道上的经度变化，白日的长度变化、月的纬度变化、月份长度变化、朔望月平均长度、月的纬度周期和行速周期等。以此为基本方法，他们又计算了大量有关各行星的计算，包括其在黄道上的经度变化，“冲”和“逆行”石墨的时日和位置，“偕日升”和“偕日落”的日期等等。
相比古埃及人来说，古代巴比伦人的天文学更加发达，人们推测，古巴比伦应该流行占星术，所以才会有发达的天文学。
历法上，在公元前4000年左右，古巴比伦人就开始根据月亮的阴晴圆缺来制定历法。后来，到公元前2000年左右，他们已经制定了一套阴历，即一年十二个月，大月30天，小月29天，一年354天。为了与太阳的周期相符合，他们又发明了置闰的方法。古巴比伦人采用的是与中国古代颇为相似的阴阳历。开始是8年3闰，后来是二十七年十闰，知道公元前383年才确定下来是19年7闰，即19年中有235个朔望月。这就是著名的默冬周期，有古希腊天文学家默冬在公元前432年宣布的。
同时，因为经常观察天象，所以古巴比伦人还给出了著名的沙罗周期。因为古巴比伦人精确地测定了一个朔望月的长度为29.530594天，所以他们就能够利用这一点来预测日月蚀，具体的方法是这样的，取朔望月的长度为29.5306天，月球过黄道交点的周期为27.2122日，27.5546日的月球过近地点的周期和346.6200日的太阳过黄白交点的周期，沙罗周期为上述四种周期的最小公倍数，即223个朔望月，即18年11.3日。一个沙罗周期内，即包括了70次左右的日交食，其中，41~43次的日食和16次月全食。
此外，著名的黄道十二宫也是来自巴比伦人。古巴比伦人的计时方式也对后世产生了巨大的影响，比方说将圆周分成三百六十度，以及七天一个星期等等。
古巴比伦人不仅仅在观测上取得了巨大地成就，由于古巴比伦的数学很发达，他们还发展了预测日月运动位置的数值计算方法，基本上就是以折线函数和阶跃函数等周期函数为基础的内插法和外推法，他们因此得到了丰富的精细的结果。比方说计算日月在黄道上的经度变化，白日的长度变化、月的纬度变化、月份长度变化、朔望月平均长度、月的纬度周期和行速周期等。以此为基本方法，他们又计算了大量有关各行星的计算，包括其在黄道上的经度变化，“冲”和“逆行”石墨的时日和位置，“偕日升”和“偕日落”的日期等等。
早期希腊的天文学
“言必称希腊”，研究古代西方的天文学，古希腊是不可或缺的部分。古希腊的天文学的最高成就当属托勒密的《大汇编》The Great Collection(有时也被称为《至大论》Almagest).但是如果没有希帕克斯等前人的努力，也不会有后来的《至大论》了。所以，介绍古希腊天文学，必须从头开始。
古代西方的科学有一个非常有意思的现象：它的科学中心一直处在变化之中。古希腊的科学中心就经历过类似的变化，早期的希腊科学中心毫无疑问是爱奥尼亚，中途转移到了希腊本土，最后则转移到了亚历山大利亚。而爱奥尼亚最出名的科学家，当古希腊七贤之一，伟大的泰勒斯了。
我们在这里不过多的介绍泰勒斯的功绩，感兴趣的人可以自己百度。他是希腊自然哲学的开创者，是米利都学派的创始人。相传他曾经游历过巴比伦和埃及，从他们那里学到了先进的几何学及天文学知识。他成功地预言过一次日食，为自己赢得了名誉；他曾经指出太阳从冬至到夏至这段时间的运行速度是不一样的，他还成功地发现了小熊星座，从而方便了导航。他是第一个利用投影法测出金字塔高度的人，他的名言是：“万物源于水”。泰勒斯为什么会提出这种看法令人感到匪夷所思，不过泰勒斯倒是把这一观念用到了他的宇宙模型中：地上蒸发的水滋润着天地万物，天上的星星也不例外。
古希腊最早的天文学家是公元前五世纪的俄诺庇得斯，他发现黄道面是倾斜的，他又推算出一年有365又22/59天。同时代的恩培多克勒和阿纳克萨哥拉则给出了日食月食成因的正确解释，而且阿纳克萨格拉甚至更激进点，他认为太阳、月亮和星星只不过是火热的石头，与地面上的物体并无本质的区别，太阳只不过比伯罗奔尼撒稍稍大一点。这些想法因为过于激进而为世人所不容，若非伯里克利的保护只怕他早就被处斩了。
除了上述几位外，早期的古希腊还有很多天文学家，比方说赫拉克利特（还记得“人不能两次踏进同一条河流吗”？）、赫谢他和厄番图（提出地球自转的概念），但是，直到学院初期为止，古希腊的天文学基本上只是停留在观测和猜想阶段，古代的天文学基本上就是为了历法服务的，在此方面最有名的就是莫顿（Meton），他提出了19年7闰的概念，他是从波斯人那里还是巴比伦人那里学到的这个还真不清楚，毕竟当时东西交流频繁，知道这些也并不奇怪。
“言必称希腊”，研究古代西方的天文学，古希腊是不可或缺的部分。古希腊的天文学的最高成就当属托勒密的《大汇编》The Great Collection(有时也被称为《至大论》Almagest).但是如果没有希帕克斯等前人的努力，也不会有后来的《至大论》了。所以，介绍古希腊天文学，必须从头开始。
古代西方的科学有一个非常有意思的现象：它的科学中心一直处在变化之中。古希腊的科学中心就经历过类似的变化，早期的希腊科学中心毫无疑问是爱奥尼亚，中途转移到了希腊本土，最后则转移到了亚历山大利亚。而爱奥尼亚最出名的科学家，当古希腊七贤之一，伟大的泰勒斯了。
我们在这里不过多的介绍泰勒斯的功绩，感兴趣的人可以自己百度。他是希腊自然哲学的开创者，是米利都学派的创始人。相传他曾经游历过巴比伦和埃及，从他们那里学到了先进的几何学及天文学知识。他成功地预言过一次日食，为自己赢得了名誉；他曾经指出太阳从冬至到夏至这段时间的运行速度是不一样的，他还成功地发现了小熊星座，从而方便了导航。他是第一个利用投影法测出金字塔高度的人，他的名言是：“万物源于水”。泰勒斯为什么会提出这种看法令人感到匪夷所思，不过泰勒斯倒是把这一观念用到了他的宇宙模型中：地上蒸发的水滋润着天地万物，天上的星星也不例外。
古希腊最早的天文学家是公元前五世纪的俄诺庇得斯，他发现黄道面是倾斜的，他又推算出一年有365又22/59天。同时代的恩培多克勒和阿纳克萨哥拉则给出了日食月食成因的正确解释，而且阿纳克萨格拉甚至更激进点，他认为太阳、月亮和星星只不过是火热的石头，与地面上的物体并无本质的区别，太阳只不过比伯罗奔尼撒稍稍大一点。这些想法因为过于激进而为世人所不容，若非伯里克利的保护只怕他早就被处斩了。
除了上述几位外，早期的古希腊还有很多天文学家，比方说赫拉克利特（还记得“人不能两次踏进同一条河流吗”？）、赫谢他和厄番图（提出地球自转的概念），但是，直到学院初期为止，古希腊的天文学基本上只是停留在观测和猜想阶段，古代的天文学基本上就是为了历法服务的，在此方面最有名的就是莫顿（Meton），他提出了19年7闰的概念，他是从波斯人那里还是巴比伦人那里学到的这个还真不清楚，毕竟当时东西交流频繁，知道这些也并不奇怪。
毕达哥拉斯教派的贡献
提到毕达哥拉斯，人们肯定会想到勾股定理。毕达哥拉斯教派在科学上做出了很多贡献，但是，值得注意的是，它是一个教派而不是学派。早期的毕达哥拉斯教派几乎就像一个邪教：它有着严密的组织和森严的等级，教义是灵魂不灭和追求永生（毕达哥拉斯是不是到过印度？），因为权力高度集中和作风太过诡异，在聚会的时候遭到了克罗顿贵族塞隆（Cylon）率领的群众的围殴，整个教派的徒众们几乎都被烧死了（据说只有两个年轻人幸免于难）。
与泰勒斯的“万物源于水”类似，毕达哥拉斯关于世界也有一个信念：万物皆数。可能正是这种信念让毕达哥拉斯教派对数学非常着迷，从而在数学研究上做出了杰出的贡献。值得注意的是毕达哥拉斯不实用某个具体的东西（赫拉克利特认为世界由火组成，而恩陪多克勒则认为世界由地、火、水、气四种元素构成（这厮一定到过古印度！）），而是一种抽象的东西（数字）；而且不是一个简单的观念，而是一整套的、可以分成不同层次的观念。这可能标志着古希腊的自然哲学的进步。而在毕达哥拉斯教派还创立了一整套学术体系，这门体系由“四艺”组成，它们分别是：算术、几何、音乐、天文（有趣的是古代中国也有相对应的四种自然科学，即天、算、农、医）。这个学术体系后来为整个古代西方学术所继承。
毕达哥拉斯教派在自然科学上的贡献实在是太多了，这里只挑天文方面的：毕达哥拉斯提出了一个非常有意思的宇宙观，他认为宇宙的中心是一个叫做“中心火”的大火球，然后最外层就是恒星天，然后从外到内依次是：五大行星、日、月、地球，可是这才九个啊！要知道毕达哥拉斯教派对数字的崇拜到了着魔的地步（否则他们也不会把发现第一个无理数根号二的希帕索斯扔到大海了淹死了）。宇宙必须是完美的，完美的宇宙里必须有十个天体（他们认为1、2、3、4都是完美的数字，它们之和“10”则是最完美的数字）。所以他们还提出了一个“反地球”的概念，因为“反地球”处在“中心火”的另一面，所以人们看不到它（中国古人有太岁的概念，与木星相对应，毕达哥拉斯教派这招也蛮像的）。至于为什么我们看不到“中心火”，则纯粹是因为地球是个球体，中心火在地球的另一面，我们自然就看不到它了。注意，这里第一次提出了地球的概念。
毕达哥拉斯教派的信念真的很古怪，认真注意的话你会发现很多问题，最典型的就是：与后来的众多模型相比，地球并未处在宇宙的中心，而是在运动的。这在古代真的是奇葩的想法。
毕达哥拉斯教派最古怪的观念是“天球谐乐”的观念。这是个将天文、算术与音乐综合起来的集大成者。简单点地说就是：物体移动时会发出声音，天上的物体也一样。各种天体运动的速度虽然不同，但是却都是和谐的，五大行星、地球、月亮、太阳这八个天体运动所发出的声音正好凑成一个“八度音“（怎么没有反地球和恒星天了？）！顺便说一下，毕达哥拉斯教派率先发现了频率和弦长的关系，并且发现弦长比为1：2的两根琴弦音程正好相差八度。和谐的数字带来和谐的音乐，而八个天体演奏的音乐是宇宙间最和谐的乐曲，毕达哥拉斯教派的宇宙里就此充满了和谐，真是个和谐的宇宙啊。他们还顺便解释了为什么人们没有听到这种音乐：宇宙的乐章充斥着整个天地，人们无时无刻都在倾听，久而久之，人们习惯了，自然就听不到了。
提到毕达哥拉斯，人们肯定会想到勾股定理。毕达哥拉斯教派在科学上做出了很多贡献，但是，值得注意的是，它是一个教派而不是学派。早期的毕达哥拉斯教派几乎就像一个邪教：它有着严密的组织和森严的等级，教义是灵魂不灭和追求永生（毕达哥拉斯是不是到过印度？），因为权力高度集中和作风太过诡异，在聚会的时候遭到了克罗顿贵族塞隆（Cylon）率领的群众的围殴，整个教派的徒众们几乎都被烧死了（据说只有两个年轻人幸免于难）。
与泰勒斯的“万物源于水”类似，毕达哥拉斯关于世界也有一个信念：万物皆数。可能正是这种信念让毕达哥拉斯教派对数学非常着迷，从而在数学研究上做出了杰出的贡献。值得注意的是毕达哥拉斯不实用某个具体的东西（赫拉克利特认为世界由火组成，而恩陪多克勒则认为世界由地、火、水、气四种元素构成（这厮一定到过古印度！）），而是一种抽象的东西（数字）；而且不是一个简单的观念，而是一整套的、可以分成不同层次的观念。这可能标志着古希腊的自然哲学的进步。而在毕达哥拉斯教派还创立了一整套学术体系，这门体系由“四艺”组成，它们分别是：算术、几何、音乐、天文（有趣的是古代中国也有相对应的四种自然科学，即天、算、农、医）。这个学术体系后来为整个古代西方学术所继承。
毕达哥拉斯教派在自然科学上的贡献实在是太多了，这里只挑天文方面的：毕达哥拉斯提出了一个非常有意思的宇宙观，他认为宇宙的中心是一个叫做“中心火”的大火球，然后最外层就是恒星天，然后从外到内依次是：五大行星、日、月、地球，可是这才九个啊！要知道毕达哥拉斯教派对数字的崇拜到了着魔的地步（否则他们也不会把发现第一个无理数根号二的希帕索斯扔到大海了淹死了）。宇宙必须是完美的，完美的宇宙里必须有十个天体（他们认为1、2、3、4都是完美的数字，它们之和“10”则是最完美的数字）。所以他们还提出了一个“反地球”的概念，因为“反地球”处在“中心火”的另一面，所以人们看不到它（中国古人有太岁的概念，与木星相对应，毕达哥拉斯教派这招也蛮像的）。至于为什么我们看不到“中心火”，则纯粹是因为地球是个球体，中心火在地球的另一面，我们自然就看不到它了。注意，这里第一次提出了地球的概念。
毕达哥拉斯教派的信念真的很古怪，认真注意的话你会发现很多问题，最典型的就是：与后来的众多模型相比，地球并未处在宇宙的中心，而是在运动的。这在古代真的是奇葩的想法。
毕达哥拉斯教派最古怪的观念是“天球谐乐”的观念。这是个将天文、算术与音乐综合起来的集大成者。简单点地说就是：物体移动时会发出声音，天上的物体也一样。各种天体运动的速度虽然不同，但是却都是和谐的，五大行星、地球、月亮、太阳这八个天体运动所发出的声音正好凑成一个“八度音“（怎么没有反地球和恒星天了？）！顺便说一下，毕达哥拉斯教派率先发现了频率和弦长的关系，并且发现弦长比为1：2的两根琴弦音程正好相差八度。和谐的数字带来和谐的音乐，而八个天体演奏的音乐是宇宙间最和谐的乐曲，毕达哥拉斯教派的宇宙里就此充满了和谐，真是个和谐的宇宙啊。他们还顺便解释了为什么人们没有听到这种音乐：宇宙的乐章充斥着整个天地，人们无时无刻都在倾听，久而久之，人们习惯了，自然就听不到了。
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