世界古代中期科技史-第17部分
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因。
（3）阿波罗尼乌斯的本轮—均轮学说
随着一些新的天文现象的发现，使得同心球理论难以解释。例如，
根据同心球理论，天体都在以地球为中心的同心球壳上，它们之间的距
离是不会变化的；但是观测发现日食有时是全食，月亮能把太阳遮住，
有时又是环食，月亮比太阳又小一点，日面呈环状，这说明、月的距离
是有变化的。再如，天体运动有时快有时慢的现象，也与匀速圆周运动
的设想产生矛盾。公元前3世纪，古希腊天文学家阿波罗尼乌斯（公元
前295～前215）提出了本轮—均轮系统，既坚持了宇宙完美的观念，又
解释了同心球体系所不能解释的现象。阿波罗尼乌斯认为，地球仍处于
宇宙的中心，但他将所有的球层予以取消，代之以本轮和均轮的圆圈组。
他设想，以地球为圆心的圆叫均轮，而以均轮上的点作中心的圆叫本轮。
他认为，天体仍在绕地球运动，只不过天体本身并不在以地球为圆心的
均轮上运动，而是在本轮上匀速运动；本轮的中心才在均轮上绕地球匀
速旋转。这样一来，通过本轮和均轮的组合，行星运动时而顺行，时而
逆行；行星运动速度有时快有时慢；天体到地球的距离有时近有时远；
就都是十分自然的事情了。这真是一个十分巧妙的设计。本轮—均轮系
统与同心球理论中的地球中心思想，一同成为托勒密（公元85～165）地
心说的要点。
图4。3阿波罗尼乌斯的本轮一均轮系统
① 亚里士多德：《论天》，引自王太庆主编《西方自然哲学原著选辑》（一），北京大学出版社1988 年版，
第221 页。
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（4）希帕克斯的天文学贡献
希帕克斯 （约公元前190～前125）继承和发展了本轮—均轮学说，
通过对本轮、均轮的半径和运动速度做出适当的选择，就可以对天体运
动从数值上做出说明。希帕克斯的天文学工作是以观测和数学计算为特
色的。
希帕克斯利用天球仪对星座进行过系统的观察，对恒星的方位作了
精密测量，制订了一个不少于850个恒星的星表。这是西方的第一个基
本星表，托勒密在编制有1228个恒星的星表时显然吸收了他的成果。希
帕克斯的测量与计算工作还有：他测得一个太阳年等于
1 1 1
（365 … ）日，即365天5小时55分12秒 比现代值约长6 分；
4 300 2
他求得月地距离与地球半径的比值是67。74，现代值是60。3；他算出月
球半径是地球半径的1/3，现代值是0。273。这些成果的精确性在古代都
是十分难得的。对于月亮的研究，希帕克斯认识了月亮的朔望月、恒星
月、近点月和交点月4种周期，他测得白道 （月球绕地球转动时在天球
上的运动轨迹，即月球轨道面与天球相交的大圆。）与黄道 （地球上的
人看太阳于一年内在恒星之间所走的视路径，即地球的公转轨道平面和
天球相交的大圆。）的交角为5°，并测得黄白交点在黄道上的运动周期
为19年。根据这些结果，他编制了几个世纪的太阳月亮运动位置表，利
用这些表可以预报它们的位置，而且还可以预报日食和月食。希帕克斯
还发现了黄道和赤道交点的缓慢移动，即岁差，他给出的每年相差36″
的值，在西方沿用了很长时间。希帕克斯曾被称为方位天文学的创始人。
（5）阿里斯塔克的日心说
阿里斯塔克（公元前310～前230）是希腊化时期（公元前332～前
146）亚历山大学派的一位著名天文学家，是一位很有独创性的学者。他
主张太阳和恒星都是不动的，而地球和行星都以太阳为中心作圆周运
动。他这一思想的产生很可能与他测量太阳、月亮和地球之间的距离有
关。阿里斯塔克提出一个巧妙的测量方法。他设想，上弦月的形成是因
为月亮接受太阳光的方向与地球观测者的视线方向正好垂直。这时，太
阳、月亮和地球应当形成一个直角三角形。他通过测出上弦月时，太阳
和月亮的角距是87°，算出太阳与地球距离是月亮与地球距离的19倍；
进一步，他得到太阳直径是地球直径的6～7倍，体积比地球大350倍的
结论。显然，这个结论从数值上看是不准确的，但是阿里斯塔克却是以
科学的方法研究天体的距离与大小的开创者。太阳比地球大得多，一般
的经验不容许一个大的东西绕小的东西旋转。由此出发，阿里斯塔克提
出地动日心说也是自然的。他认为，地球每天自转一周，每年绕太阳公
转一周，其它5个行星也绕太阳旋转。他还提出，由于地球绕太阳公转
的轨道直径与到恒星的距离相比真是小得太多了，所以即使地球公转我
们也无法发觉恒星的视差。这个见解在当时应该说是比较先进的思想。
不过，阿里斯塔克提出的地动日心说这一先进思想确实远远走在了时代
的前面，而难以得到大多数人的接受。一般人难以摆脱天地迥然有别的
观念，而习惯承认地球处于宇宙的中心。据说，阿里斯塔克曾被一位哲
学家控告亵渎神灵。可见，传统观念是科学新思想传播的障碍。阿里斯
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塔克的地动日心说，在他那个时代未能得以广泛流传，幸运的是这一光
辉思想被与他同时代的伟大学者阿基米德所记载下来。一千多年之后，
随着文艺复兴运动的兴起，古希腊学者的典籍广泛流行，阿里斯塔克的
光辉思想重见天日，并为哥白尼提出日心地动说起到了重要的启发作
用。
图4。4阿里斯塔克测日月距离比值的方法
4。中国春秋战国时期的天文学成就
中国古代天文学，在春秋战国时期初步确立了自己的独立体系。在
星象坐标体系的建立、阴阳合历的制定、以及关于宇宙的结构和演化理
论的形成方面，都取得了巨大的进展。
（1）天文观测
春秋时期，人们为了观测研究各种天象以及日、月、五星在天穹中
的运动，对星空的现象（星象），即恒星的分布情况有了相当准确的划
分。于是“星官”的知识得到了丰富，并由此发展起了“三垣”、“四
象”、“二十八宿”的星象坐标系统。
“星官”也就是现代所说的“星座”或“星宿”。中国古人为了认
识星辰和观测天象，把天上相邻的恒星组合在一起，分别给以名称，这
就是星官。星官的名称大致来自两个方面：一部分来自古人的生产与生
活以及神话传说，如营室、壁、箕、毕、井、斗，它们分别表示房屋、
墙壁、扬谷的簸箕、捉兔的小网、水井和盛酒的容器等；牵牛星和织女
星等名称则来自神话。另一部分星官名称则是把阶级等级制度的社会结
构映射到星空的体现。如北极星附近为“太一常居”的宫阙组织，中央
为帝星 （小熊座β），周围有太子（小熊座γ）、正妃（勾陈一，小熊
座α）等星；其外还有相当于帝车的北斗七星以及由表示上将、次将、
贵相、司命、司中和司禄的六星组成的作为天府的文昌宫等。根据古文
献统计，中国战国以前记载下来的星官，大约为38个，共包括200余颗
恒星；到公元前2世纪司马迁的《史记·天官书》中，则系统地记载了
全天92座星官约500余颗恒星。
中国古代常用的星象是三垣、四象和二十八宿，由此发展形成了中
国古代的星空区划体系。
三垣即紫微垣、太微垣和天市垣，大约是在战国时代或其以后设立
的，它们是环绕北天极和靠近头顶天空区域的星象。三垣的每一垣都有
东西两藩的诸星围成墙垣的样子，因而称为三垣。紫微垣是三垣的中垣，
位居北天中央位置，故被称为中宫或紫宫、紫垣等，意为皇宫；它大约
相当于现今所谓“恒见圈”的拱极星区，包括现代所说的小熊、大熊、
天龙、猎犬、牧夫、英仙、仙王、仙后、武仙、鹿豹等星座。太微垣是
三垣的上垣，在紫微垣下的东北方向，位于北斗星的南方。北起常陈，
南至明堂，西自上台，东至上将，大体相当于室女、后发、狮子等星座
的一部分。太微为政府的意思。天市垣为三垣的下垣，在紫微垣下的东
南方向，北自七公、南至南海、西起巴蜀、东至吴越，大体相当于现今
的蛇夫、巨蛇、武仙、天鹰等星座的一部分。天市为“天子率诸侯幸都
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市”之意。
所谓“四象”（四兽、四维或四陆），是指四种动物。中国古人以
北极为中央，把周围天区分为东、南、西、北四个区域，配以青、红、
白、黑四种颜色，按照各个天区星象分布的轮廓与何种动物类似，以此
命名而定出天文上的四象。《十三经注疏》说，四象即“前朱雀而后玄
武，左青龙而右白虎。”朱雀即凤凰，玄武即乌龟。所以四象分别为东
方苍龙，南方朱雀，西方白虎，北方玄武 （龟蛇）。古人创设四象是为
了观测日月五星的运行以定四季，它是在四时的“仲中星”基础上发展
起来的，所以四象的东西南北的方位也是这样确定下来的。在古籍 《尧
典》中有关于四仲中星的说明：“日中星鸟，以殷仲春；日永星火，以
正仲夏；宵中星虚，以殷仲秋；日短星昴，以正仲冬。”这是说昼夜等
长而初昏时“星鸟”正好出现在南方中天，就是春分了；若白日长而“火”
于初昏时在南方中天，就是夏至；若黑夜白天等长而“虚”出现于初昏
时的南方中天，则为秋分；若白日短而“昴”出现于初昏时的南方中天，
就是冬至。这说明中国古人测四仲中星以定四时由来已久，由此产生了
把周天恒星分为四群以表示四季星象的思想。更有意思的是，“鸟”的
形象被用来描绘春天初昏时南中天的星象，因为在自然界中，鸟的出现
正是春天来临的信号。人们很容易发现，春分前后初昏时，当朱雀升到
南方中天时，苍龙的房宿正处于东方的地平线附近，白虎的昴宿正处在
西方的地平线附近，而龟蛇的虚宿正处于地平线下与朱雀的七星相对的
北方。这就是确定东西南北四个方位的由来，它是以古代春分前后初昏
时的星象分布为依据的。
中国古代对天象的观测以及历法的制定等，都主要是以二十八宿为
基础的，所以，二十八宿在中国
