希腊文化：古希腊的四个惊人天文发现

古希腊的科学家们做出了令人难以置信的天文发现。资料来源：Gary Bembridge/Wikimedia Commons/CC-BY-2.0

几个世纪前，古希腊科学家和数学家做出了一些最重大、最令人惊讶的天文发现。

作者：加雷斯·多瑞安和伊恩·惠塔克

生活在公元前484年至公元前425年之间的希罗多德所著的《历史》为我们提供了一扇非凡的世界之窗，正如公元前五世纪中叶古希腊人所知道的那样。

然而，这些人所知道的几乎和他们所不知道的一样有趣。这为他们在接下来的几个世纪里仅仅依靠自己的眼睛就能观察到的东西而在理解上取得惊人的进步奠定了基础。

希罗多德声称非洲几乎完全被海洋包围。但他是怎么知道这么大的一片土地的呢？这位历史学家讲述了腓尼基水手的故事，他们被埃及国王尼科二世（约公元前600年）派遣，从红海开始，以顺时针的方式环绕非洲大陆航行。

这个故事如果属实，不仅讲述了已知最早的非洲环游，还包含了对古代世界天文学知识的有趣洞察。

当然，这次航行花了好几年时间。绕过非洲南端，沿着西风航线，水手们观察到太阳在他们的右手边，在北方地平线之上。

这一观察在当时根本没有意义，因为他们还不知道地球是球形的，还有南半球。

这些行星围绕地球轨道运行

几个世纪后，宇宙学已经有了很大的进步。萨莫斯的阿里斯塔丘斯（公元前310年至公元前230年）认为太阳是宇宙的“中心火”，他甚至将当时已知的所有行星按其正确的距离顺序排列。

这是已知的太阳系最早的日心理论。

不幸的是，他提出这一论点的原始文本已被历史遗忘，因此我们无法确切地知道这位杰出的思想家是如何得出这一结论的。

阿里斯塔丘斯知道太阳比地球或月球大得多，他可能推测太阳因此应该在太阳系中处于中心位置。

然而，这是一个令人瞠目结舌的发现，尤其是当你考虑到它直到16世纪才被尼古拉斯·哥白尼重新发现，他甚至在自己的作品发展过程中承认了阿里塔丘。

古希腊最伟大的天文发现之一：月球的大小

阿里斯塔丘斯的一本幸存下来的书讲述了太阳和月亮的大小和距离。在这篇引人注目的论文中，阿里斯塔丘斯列出了已知最早的关于太阳和月球的相对大小和距离的计算。

长期以来，人们一直观察到太阳和月亮在天空中的外观大小相同，而且太阳离得更远。他们从日食中意识到了这一点，日食是由月球在离地球一定距离的太阳前面经过造成的。

此外，在月球处于第一或第三季度的那一刻，阿里斯塔丘斯推断太阳、地球和月球将形成一个直角三角形。

由于毕达哥拉斯在几个世纪前就已经确定了三角形边的长度是如何关联的，阿里斯塔丘斯用三角形来估计到太阳的距离是到月球距离的18到20倍。

他还根据对月食的仔细计时，估计月球的大小约为地球的三分之一。

虽然他对太阳的估计距离太低（实际比率为390），但由于当时缺乏可用的望远镜精度，地球与月球的大小之比的值出人意料地准确（月球的直径是地球的0.27倍）。

今天，我们通过各种手段准确地知道月球的大小和距离，包括精确的望远镜、雷达观测和阿波罗宇航员留在月球表面的激光反射器。

地球的周长

埃拉托什内斯（公元前276年至195年）是亚历山大大图书馆的首席图书管理员，是一位敏锐的实验主义者。在他的众多成就中，最早的是已知的地球周长计算。

毕达哥拉斯通常被认为是球状地球的最早倡导者，尽管它的大小显然不一样。埃拉托斯提尼斯著名但简单的方法是，在夏至中午，在不同纬度测量垂直插入地面的杆子投射的阴影的不同长度。

太阳离地球足够远，无论光线到达哪里，它们实际上都是平行的，就像阿里斯塔丘斯之前所展示的那样。所以阴影的差异显示了地球表面的弯曲程度。

埃拉托什内斯用这个来估计地球的周长约为40000公里。这在现代大地测量学（地球形状科学）确定的实际值的百分之几以内。

后来，另一位名叫波西多纽斯（公元前135年至公元前51年）的科学家使用了一种稍有不同的方法，得出了几乎完全相同的答案。波西多纽斯一生的大部分时间都生活在罗德岛上。在那里，他观察到明亮的星卡诺普斯将非常靠近地平线。然而，当他在埃及亚历山大时，他注意到卡诺普斯会上升到地平线以上约7.5度。

考虑到7.5度是一个圆的1/48，他将从罗德岛到亚历山大港的距离乘以48，得出的值也约为40000km。

古希腊第一台天文计算器

世界上现存最古老的机械计算器是Antikythera机构。这一惊人的装置是1900年在希腊安提基瑟拉岛附近的一艘古代沉船上发现的。

随着时间的推移，这个装置现在已经支离破碎，但如果完好无损，它会看起来像一个盒子，里面装着几十个精加工的青铜齿轮。

当用手柄手动旋转时，齿轮在外部的刻度盘上显示月亮的相位、月食的时间以及当时已知的五颗行星（水星、金星、火星、木星和土星）在一年中不同时间的位置。

这甚至解释了它们的逆行——行星在天空中运动的幻觉变化。

我们不知道是谁建造了它，但它可以追溯到公元前3世纪到公元前1世纪之间的一段时间，甚至可能是阿基米德的作品。

一千年来，安提基瑟拉机械装置的精密传动技术再也没有出现过。

可悲的是，这些作品中的绝大多数都被历史所遗忘，我们的科学觉醒被推迟了数千年。

作为引入科学测量的工具，埃拉托斯坦的技术相对容易实现，不需要特殊设备，让那些刚刚开始对科学感兴趣的人能够通过做、实验，并最终跟随一些最早的科学家的脚步来理解。

人们只能推测，如果这门古老的科学继续发展下去，我们的文明现在会在哪里。

Gareth Dorrian是伯明翰大学空间科学博士后研究员。

伊恩·惠塔克是诺丁汉特伦特大学物理学讲师。这篇文章首次出现在对话中，并根据知识共享许可证重新发表。