作者｜刘少华
审核｜周玖
编辑｜高天可
在古老的历史长河中，天文学的发展可谓是波澜起伏，每当新的观点出现时都会引起人们的注意，在古罗马时期曾出现了一个伟大的人物，被人们称为“地心说”的集大成者，他就是克罗狄斯·托勒密。
托勒密（图片来源于网络）
托勒密不仅是一名数学家、地理学家和占星学家，更是一个伟大的天文学家。关于托勒密的生平现在我们所知甚少，但是他的著作我们广为人知。其四本重要的著作是：《天文学大成》（Almagest）、《地理学》(Geography)、《天文集》(Tetrabiblos)和《光学》(Optics)。其中《天文学大成》影响了进500年的希腊天文学和宇宙学思想，并且统治了天文界长达13个世纪。《天文学大成》十三卷是当时天文学的百科全书，直到开普勒的时代，都是天文学家的必读书籍。托勒密的著作成为了古希腊天文学之大乘。而托勒密最重要的学说就是“地心说”，虽然被后来哥白尼的“日心说”所推翻，但其促进思想进步是功不可没。
1515年拉丁语版天文学大成（图片来源于维基百科）
在“地心说”之前的古老宇宙观中，人们把天看成是一个盖子，地是一块平板，平板就由柱子支撑着。随着时代的发展在公元前四世纪至三世纪，古希腊人对天体的运动主要有两种观点：第一种由欧多克斯为代表，以几何思想为基础的周期运动，第二种由阿利斯塔克为代表，他认为太阳居于宇宙中心，因此他被称为“希腊的哥白尼”，但是其思想不被当时的人们理解和认同，并被掩盖在亚里士多德和托勒密的光芒之下，直到大约1800年后，哥白尼才很好地发展和完善了他的理论。公元二世纪，托勒密完善了亚里士多德的宇宙结构学说，这就是“地心说”。
托勒密体系（图片来源于维基百科）
地心说，又名天动说（Geocentric model），由伟大的学者亚里士多德首创。亚里士多德认为宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，日月围绕地球运行，物体总是落向地面。地球之外有9个等距天层，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，此外空无一物。各个天层自己不会动，上帝推动了恒星天层，恒星天层才带动了所有的天层运动。人居住的地球，静静地屹立在宇宙的中心。
托勒密全面继承了亚里士多德的地心说，并利用前人积累和他自己长期观测得到的数据，写成了十三卷本的《天文学大成》。在书中，他把亚里士多德的9层天扩大为11层，把原动力天改为晶莹天，又往外添加了最高天和净火天，晶莹天、最高天和净火天都是众神居住的地方。托勒密设想，各行星都绕着一个较小的圆周上运动，而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动。他把绕地球的那个圆叫“均轮”，每个小圆叫“本轮”。同时假设地球并不恰好在均轮的中心，而偏开一定的距离，均轮是一些偏心圆；日月行星除作上述轨道运行外，还与众恒星一起，每天绕地球转动一周。托勒密这个不反映宇宙实际结构的数学图景，却较为完满的解释了当时观测到的行星运动情况，并取得了航海上的实用价值，从而被人们广为信奉。
本轮与均轮（图片来源于网络）
托勒密的天体模型之所以能够流行千年，为人们所信奉，是有它的优点和历史原因的。它的主要特点是：
1． 绕着某一中心的匀角速运动，符合当时占主导思想的柏拉图的假设，也适合于亚里士多德的物理学，易于被接受。
2． 用几种圆周轨道不同的组合预言了行星的运动位置，与实际相差很小，相比以前的体系有所改进，还能解释行星的亮度变化。
3． 地球不动的说法，对当时人们的生活是令人安慰的假设，也符合基督教信仰。
在当时的历史条件下，托勒密提出的行星体系学说，是具有进步意义的。首先，它肯定了大地是一个悬空着的没有支柱的球体。其次，从恒星天体上区分出行星和日月是离我们较近的一群天体，这是把太阳系从众星中识别出来的关键性一步。
托勒密本人声称他的体系并不具有物理的真实性，而只是一个计算天体位置的数学方案。至于教会利用和维护地心说，那是托勒密死后一千多年的事情了。
托勒密的天文学著作经阿拉伯学者之手而重为欧洲所知之后，又在欧洲保持了长时间的影响力，至少延续到16世纪。在此之前，没有任何西方的星历表不是按托勒密理论推算出来的。虽然星历表的精确程度不断有所提高，但由于托勒密所使用的古希腊本轮–均轮系统具有类似级数展开的功能，即为了增加推算的精确度，可以在本轮上再加一个小轮，让此小轮之心在本轮上绕行，而让天体在小轮上绕行。只要适当调诸轮的半径、绕行方向和速度，即可达到要求。从理论上说，小轮可以不断增加，以求得更高的精度，有些天文学家正是这样做的。但其缺点也是显而易见的，那就是过于繁琐。之后哥白尼在《天体运行论》中放弃了这种表示，改用了更为简洁的日心说。
地心说的复杂性（图片来源于维基百科）
虽然“地心说”模型是错误的观点，但是地心说是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。地心说承认地球是“圆形”的，并把行星从恒星中区别出来，着眼于探索和揭示行星的运动规律，这标志着人类对宇宙认识的一大进步。地心说最重要的成就就是运用数学计算行星的运行，托勒密还第一次提出了“运行轨道”的概念，设计出了一个本轮一个均轮模型。按照这个模型，人们能够对行星的运动进行定量计算，推测行星所在的位置，这是一个了不起的创造。在一定时期里，依据这个模型可以在一定程度上正确的预测天象，因而在生产实践中也起过一定作用。虽然托勒密的地心体系后来被日心说取代，但是它在诞生至今1500多年的时间里,带给西方人的东西远远多于哥白尼的日心说。地心说，是世界上第一个行星体系模型,是世界上最早的假说—演绎体系。在建立理论的过程中，自始至终使用数学工具去研究和证明,开创了构建精确性理论的先河。在地心说占统治地位的上千年间，由于地心说的统治地位和广泛影响,它塑造了西方人的分析式的思维方式，和不包含伦理观的实体自然观,以及自然研究中应用数学工具。
地心说是天文学发展过程中的重要节点之一，是天文学发展过程中的一个重要里程碑。人类在不断地在提出、探究、推翻/超越这样的一个过程中循环往复，天文学以及其他科学才得以不断的蓬勃发展。
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