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掀开洞察宇宙舞台的大幕 望远镜发明前的天文学

日期:2016-11-24 10:01:14        来源:中国青年网    浏览量:

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  前不久,世界最大的天文望远镜——500米口径球面射电望远镜(英文简称fast)在贵州省平塘县克度镇大窝凼村正式落成启用。这只“天眼”是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜,将主要用于实现巡视宇宙中的中性氢、观测脉冲星等科学目标和空间飞行器测量与通信等应用目标。

  望远镜的发明为我们掀开了洞察宇宙大舞台的幕布。但望远镜出现之前,祖先们凭借着肉眼和丰富的想象力进行的思索,总让我们心生敬畏。

  发源于古希腊

  如果说今天的科学乃至天文学,区别于其他文化,这些差别就发源于古希腊。天文学提供给我们的不仅是数据、方法、技术,更是一种思维路径,一种讲人与世界相互连接的总习惯。这个地中海边的古老民族,最伟大之处在于,他们异想天开地发明了一个概念,这个概念在其后的几千年的人类历史上,从未在别的民族的文化中出现过。这个概念就是“自然”。

  中国古代也提出了自然的概念,道家说“人法地,地法天,天法道,道法自然”,这里的自然与古希腊的自然概念很不一样。我们今天说自然,指的是包括动物、植物、大气、水、土地在内的一个生态系统,俗称大自然。古希腊人提出的自然概念,其深层次的内涵,指的是抽象的事物本质。古希腊人认为什么才是自然呢?事物内部隐含着的内在的本质原因才是自然,抽象的,脱离事物本来面容的特质才是自然。

  抛开哲学和科学史不谈,通俗地说,古希腊人心中的自然,就是本质。古希腊语言中这个词与后来的“物理学”是一回事。在古希腊人心中,这样的东西是规律,是原因,是自然。

  后来,古希腊人谈论的知识内容逐渐地固定下来,系统化地发展成七门基本学科:文法、修辞、逻辑、算术、几何、天文、音乐。前三门是为了让人在辩论和演讲的时候有更好的口才,后面四门更多的是在养成人的道德。音乐的本质是数量的和谐,天文的本质是天地观测,几何的本质是空间关系,算术的本质不是计算数字,而是领悟万事万物都有客观的规律表达。

  古希腊先后诞生了多个著名的学派。毕达哥拉斯学派,最早认识到地球是圆的。柏拉图学派,提倡讨论要从实际问题出发,坚持用数理逻辑指导精神世界。柏拉图学派集大成地提出了天文学的统一观念:我们生活在地球上,地球之外,笼罩着一个天球,地球位于中心。更多的细节和修饰都围绕着地球和天球展开,这就是著名的“两球模型”。

  古希腊人相信,距离地球最近的月亮是区分天上和人间的界限。月亮以下的空间是人间,有四种基本元素构成,沉重,不稳定,混乱,多变。月亮以上的空间,是天界。所有的天体,不会横冲直撞。它们各自安放在所属的水晶天球上做着机械运动:旋转。

  没过多久,细心的人们发现了这个体系的害群之马。第一,有几颗行星(举例来说是行星)总不按照规律运动,时不时地会停着不动甚至逆行几天。第二,四季的分布并不均匀。要解释这些问题,无非两种选择。要么,放弃天界完美的信仰,接受上述的不完美;要么,坚持天界完美永恒不变,但必须给出充分的解释。古希腊人选择了后者,这项工作并不容易,从古希腊人开始,延绵一千多年的这项天文学史上最重大的工作,史称“拯救现象”。

  古希腊晚期的天文学集大成者托勒密,在拯救现象的工作上成果显著。托勒密自己的工作加上他对前人工作的总结,写成了巨著《天文学大成》。他的成就千年来都没人能突破。托勒密创造性提出本轮+均轮的办法解决了拯救现象的大课题。火星并不是直接围绕地球转的。火星围绕一个中心转,这个中心再围绕着地球转。火星自己围绕中心旋转的小球就是本轮,整个本轮带着火星一起围绕地球运动的天球就是均轮。其他行星类似,通过增加本轮,可以获得与实际观测完全一致的水晶球模型。这一切都依赖托勒密高深的数学技巧和惊人的想象力。一整套宇宙体系就此诞生,而且经得起观测的检验。

  古希腊天文学,与其他学科一道,成为今天科学的奠基石。它们或许有着不成熟的思维模式,却造就了今日科学的内在性格。将科学,视作对本质规律的探寻,视作个人之外的存在,视作高尚的情怀。

  阿拉伯的翻译家

  可惜的是,古希腊灭亡后,其灿烂文化没有得到应有的保护和继承。继承了那片土地的罗马人对这些形而上的内容兴趣不大,罗马人更喜欢钻研筑城、灌溉、行军、武器这样实用的知识,对天球怎么运转缺乏热情。在基督教兴起的初期,残存的古希腊文明的火种更是遭受了沉重打击。逐渐地,古希腊的知识和精神,在欧洲渐渐消亡。这片土地的继承者,没有成为它文明的继承者。

  真正的继承者,恰恰是和后世的欧洲敌对着的阿拉伯民族。阿拉伯民族对天文学知识的兴趣远远超过了中世纪早期的欧洲。阿拉伯在统治者哈里发的授意和资助下,建立起了可以跟古希腊的亚历山大图书馆媲美的智慧宫。智慧宫早期位于叙利亚,后来移师巴格达,成为阿拉伯世界的知识中心,在很长一段时间里,也是世界的知识中心。智慧宫下设翻译局、科学院、图书馆,科学院下设天文台。翻译局,是专门用来翻译各国书籍资料的国际学术机构。希腊语、拉丁语、波斯语、叙利亚语、梵语、汉语……都被集中在此的各国学者研究、翻译,转变为阿拉伯语。所涉猎的主题相当广泛,天文学、地理学、医学、数学、化学、历史、宗教、政治、军事等等门类。世界各地汇聚的学者就在这里翻译整理书籍文献,丰富阿拉伯语的知识体系。科学院聚集最知名的学者进行科学研究,邀请其他宗派的学者前来演讲,并鼓励交流和辩论。大图书馆,就像亚历山大图书馆一样,收集整理文献资料,在哈里发的资助下修复、分类、保管。并鼓励阿拉伯本土学者著书立说。

  哈里发马蒙曾经发布圣谕鼓励人们将其他地方的书籍带回阿拉伯来,凡是哈里发过去不曾有过的书,都可以换取同等重量的黄金作为奖励。简单的举措,包容的学术空气,让阿拉伯帝国很快就成了世界文明的中心。巴格达聚集了各种古籍、学者、财富。

  智慧宫里堆满了世界各地收集来的书籍,大量的古希腊珍本保管于此,大量古希腊的智慧被翻译成阿拉伯语流传下来。

  阿拉伯的年轻人被鼓励不分门第、出身投身于智慧宫的大师门下。起初,学徒的身份需要做很多杂务。之后可以根据个人的修为跟随大师学习本学派的知识。出徒之日会收获到一张特质的证书作为证明。学有余力的年轻人还可以博览众家之长。因此,阿拉伯的智慧宫不仅是大翻译运动的主场,也是严肃的高等教育机构。

  位于今天乌兹别克斯坦的撒马尔罕天文台建成了40米的六分仪,成为世界之最。比鲁尼对月球运动的研究,伊本·沙提尔对水星轨道的推论,都使阿拉伯成为当时天文学的研究中心,不停地发布着最佳的成果。其中图西发现的多个圆运动的叠加可以成为直线运动,极大地刺激了后世的“拯救现象”课题的推进。

  阿拉伯人出于信仰的需要,专门研制了方便旅行者携带和使用的速查星表,可以让外出的人很容易地知道自己所处的位置和需要朝拜的方向、时间。对代数学、平面三角学、球面几何学的掌握,对定时和定位技术的精益求精,发展了这一时期的天文学,这些对细节的追求和不厌其烦地实验的精神,成为后来的实验天体物理学的古代奠基。

  欧洲的曙光

  阿拉伯世界与中世纪的欧洲,有两处陆地上的衔接。东边是持续围困后终于在1453年易主的拜占庭。西边是对西班牙的拉锯一样的争夺。大部分珍贵的古希腊文献,通过拜占庭进入阿拉伯腹地。经过大翻译运动的整理和发扬,这些知识在阿拉伯占据的地区传播,一直传达到伊比利亚半岛。就在基督教双王(西班牙的阿拉贡国王和卡斯蒂利亚女王)和北非摩尔人(阿拉伯的一支)交战正酣的时候,越来越多的西班牙人注意到阿拉伯人携带的书本中的智慧。

  西班牙中部的古城托莱多光复之后,西班牙人迅速组织了对一大批阿拉伯语文献的翻译工作,这一次,是从阿拉伯语翻译为拉丁语,其中包括著名的《阿方索星表》。托莱多古城才刚刚光复没多久,翻译工作就急忙开展了。托莱多翻译学院就设在托莱多大教堂里。被残酷镇压了的阿拉伯人必须放弃就有的伊斯兰信仰,转而臣服于天主教的权威之下。而阿拉伯人书写的传奇,被很好地珍视了。

  得到了来自阿拉伯的新近翻译为拉丁语的学术著作,欧洲人很兴奋。其中有大量亚里士多德和柏拉图等人的古希腊学说,也有阿拉伯学者的独创性研究。阿拉伯人早早地就引进了印度和中国人发明的数字表达法,命名为阿拉伯数字。而这个时候的欧洲还在使用罗马数字用来计数和运算。罗马数字用于复杂的科学计算是灾难性的,其复杂程度会让熟练的学者望而生畏,而且极容易出错。暂时没有引入阿拉伯数字的欧洲,对着新翻译来的著作,犹如童子见真经,似乎认识,又似乎不认识,似乎看得懂,又似乎看不懂。更有甚者,翻译者学艺不精,无法深刻理解阿拉伯语的精髓,将大量的科学术语直接音译,让读者无从读起。

  不懂要怎么办呢?面对浩瀚的新世界,充满智慧的大案牍啊,欧洲的新一代年轻人看不懂了,他们选择了怎样的方式来面对未来呢?

  他们以自己所在的城市为基础,组织起了集体学习和讨论的俱乐部。他们找来新近流行的书籍,通常是大家感兴趣的主题,或雅典法律,或天文学基础,或人类历史,再聘请懂得阿拉伯语师傅来协助。各地都开展了大大小小的学习俱乐部,它们以小组的形式分散在欧洲各地,没有固定的房产,也可能没有固定的活动时间,却有着固定的讨论主题,和探寻未知智慧的勇气。

  这些由年轻人集结起来研读阿拉伯著作,聘请师傅协助,利用业余时间的集体学习小组,就是现代大学的雏形。托勒密的《天文学大成》是这些小组广泛选择研习的书目。12世纪中叶到13世纪初的短短几十年间,欧洲各地相继创建了多所大学。1150年的博洛尼亚专攻《查士丁尼法典》,1160年成立的巴黎大学擅长亚里士多德哲学,1200年前后的牛津和剑桥各自发展自己的学问,1222年成立的帕多瓦大学在几百年后继续扮演科学史上的重要角色……虽然大学们会渐渐地与基督教会发生关系,不可避免地涉及越来越多的神学内容,但创立之初的学习小组和大学,成为欧洲大地上燎原的星星之火。它们分散、渺小,却赤诚、勇敢,慢慢点燃了周围的世界,最终照亮了人类的未来。这是年轻人读书俱乐部的遗泽,这是珍贵的火种,这就是人类文明史上最伟大的发明。

  就这样,经过阿拉伯的转手,欧洲文明间接地接续上了自己的遥远祖先——古希腊。遗忘了亚里士多德的欧洲人,找回了自己的远古智慧。这给欧洲带来了新的空气和自信。



责任编辑:费杨

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