惊艳千年的古希腊智者——阿里斯塔克

文/李鉴 张培华

▲欧洲古典星图插画——日心说示意图（1660 年）

提出日心说：超越时代，明珠蒙尘

他的想法并没有多少追随者，大多数人还是愿意信奉一个以地球为中心的太阳系。斯多葛派的希腊哲学家克利安西斯（Cleanthes）甚至说，阿里斯塔克应该以“大不敬罪”被审判，“因为他说宇宙的根本（指地球）是运动着的”。

好在《数沙者》中采用了阿里斯塔克的宇宙模型，为后人留下了宝贵的资料。现在有西方学者考证，阿里斯塔克的思想曾为哥白尼注入了灵感。

在《天体运行论》的手稿中，哥白尼曾提到，阿里斯塔克提出过地球绕着太阳运动。只是正式出版时，他删掉了这一段，并且略去了相关文献。原因可能是，当时《数沙者》只有几本手抄的副本留存，哥白尼很可能没有见过这本书。直到1544 年，该书被重新发现并印刷出版后才流行开来，而那时哥白尼已经去世了。他知道阿里斯塔克的思想，大概只是来自艾提乌斯（Aetius）的寥寥数语：“阿里斯塔克分析了太阳在恒星之间的运行情况，他认为地球沿着黄道（即太阳视运动轨迹）运动，并且具有一个倾角，以此来解释太阳影子的变化。”以哥白尼的严谨作风，这些只言片语自然不宜作为正式参考文献。

▲美国出版的阿基米德《数沙者》封面

▲阿里斯塔克提出的计算日地距离与地月距离之比方法示意图（大小和距离未按比例）：在上弦或下弦月时，太阳、月球和地球应当形成一个直角三角形，通过测量太阳-地球-月亮这个角的角度，可以测算出日地距离和地月距离的比值。

▲月食拼接图，阿里斯塔克通过观测月食，计算出地球的直径约为月球的3 倍

到了伽利略时代，他读过《数沙者》并且知道阿里斯塔克是第一个日心论者，所以把哥白尼称为日心说思想的“恢复者和证实者”。从这一点来看，他是把“发现者”这个词留给了萨摩斯的阿里斯塔克。当然，这一点儿也无损于哥白尼的伟大，他的煌煌巨著无论是观测还是数学计算上都要比前人全面和深刻得多。

探求日地距离：奇思妙想惊艳千年

在阿里斯塔克唯一传世的著作《论日月的大小和距离》中，他提出了计算月球、太阳的大小和远近的方法。他是已知的最早解答这些问题的人。

他提出的方法，让人真真切切地体会到了思考的乐趣：在上弦或下弦月时，太阳、月球和地球应当形成一个直角三角形，通过测量太阳-地球-月亮这个锐角的度数（以下称为角A），就可以测算出日地距离和地月距离的比值。由于这个角度非常接近90 度（事实上，角A 的大小是89 度51 分左右），在当时是不可能精确测量的。阿里斯塔克采用的数值是87 度，人们发现这是他通过观察月相计算出来的，并不是直接测量的结果。他观察到，月亮从上弦月变化到下弦月的时间，要比从下弦月变化到上弦月的时间长了1天左右。从这个现象可以计算出角A等于87 度，这一计算方法现在成了天文教材里的一道经典习题，不知道有多少学子为这一精妙的想法而深深折服！

基于当时的观测条件，阿里斯塔克很难准确得知月相为上弦、下弦的准确时刻，实际从上弦到下弦的时间比从下弦到上弦的时间只长1.2 小时左右，而不是1 天。他根据角A 等于87 度，算出日地距离大约等于地月距离的19 倍。然后，又通过观测日全食发现月亮的视大小和太阳的视大小相当，他推断出太阳的直径是月球直径的19 倍。此外，他还通过观测月全食，计算了地球影子的宽度，得出月球的直径是地球直径的0.32～0.40 倍，太阳的直径是地球直径的6.3～7.2 倍。今天我们知道，日地距离差不多是地月距离的400 倍，月球和太阳的直径分别是地球的0.27 倍和109 倍。

尽管阿里斯塔克估计的日地距离和太阳大小都偏小了一个数量级以上，但他正确地发现太阳比地球大得多。这一事实可能为他提出地球绕太阳旋转的想法提供了支撑。

后来，以喜帕恰斯和托勒密为代表的古希腊天文学家们借鉴并改进了阿里斯塔克的方法，得出了月球的大小和地月距离的准确数值。但是由于角A 难以测准，古代天文学家全都严重低估了日地的距离和太阳大小。阿里斯塔克给出的日地距离和地月距离之比（即19：1），直到17 世纪，几乎一直都是人类所知的标准数值。

在观测手段相当原始的年代，阿里斯塔克凭借杰出的思想，解决了诸多根本性的问题。他的这些开创性研究，闪耀着智慧的光芒，显示出了理性的伟大。尽管他关于日心说的著作未能流传下来，人们也没能在他那惊人的洞察力的基础上再进一步，而是将其遗忘了将近18 个世纪，但我们不能忽略这段历史，应该牢记他对人类认识宇宙所做出的贡献。