托勒密的“错误”

名言

科学的幻想归根结底是科学和技术的大胆创造。

——费定

故事

托勒密（９０—１６８年）生于埃及，父母都是希腊人。关于他的生平，史书记载得很少，但他的“错误”却是尽人皆知。

托勒密犯的是一个著名的错误，那便是地心说。说它是错误，那是实事求是，但同时它也是不折不扣的科学。之所以称之为科学，是因为它在科学史上的进步意义。

其实，首创地心说的是亚里士多德。托勒密全面继承了这一学术观点，同时依靠前人的积累和自己长期观测得到的数据，写成了１３卷本的至大论。在该书中，他将地球之外的空间分为１１个天层，依次为月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天、晶莹天、最高天和净火天。托勒密认为，各行星都围绕着自身的轴心转动，同时每个行星的轴心又以地球为中心作圆周运动。他以地球为中心的圆周为“均轮”，各行星自转的圆周为“本轮”。他还承认地球不在均轮的正中心，从而均轮都是一些偏心圆；众恒星与日月行星一道绕地球公转。托勒密所描绘的数学图景并不符合实际情况，但对于当时观测的行星运动情况解释得近乎完美，而这一理论在航海上也具有一定的实用价值。托勒密自己对这一理论体系的评价是：不具备物理的真实性，仅仅作为计算天体位置的一个数学方案而已。但人们还是接受了它，认为它是科学的。

之所以在托勒密犯下这样的错误之后，当时的世人又犯了一个错误（接受他的观点）是有一定原因的。第一，绕着某一中心作匀速圆周运动的提法暗合于当时占主导地位的柏拉图思想，与亚里士多德的物理学也是吻合的；第二，以几种圆周轨道的组合说明行星的位置和运动状况，与实际相近，相对于以前的体系而言是一种进步，还能解释行星的亮度差异；第三，地球处于宇宙中心不动的说法令人们安心，也与基督教义的说法一致。如此一来，在以后一多年的时间里，人们对此深信不疑。

直到１５世纪，哥白尼才指出了这一理论的谬误。人们对于宇宙中心这个问题的认识一步步朝着正确的方向发展。不幸的是，我们逐渐认清了谁是宇宙中心的时候，不经意地又犯下了另外一个错误，那就是全面否定托勒密及其地心说。

在上海交通大学科学史系的研究生入学考试中，不止一次地出过这样一道题：“试论托勒密的天文学说是不是科学？”结果呢，大部分考生在这道题上栽了跟头，众口一辞地说它不是科学，错误的理论怎么能成为科学呢？而正确答案恰恰相反：它是科学。可见持这种错误观点的人不在少数，为什么呢？因为我们从小学到大学的教育中历史唯物主义和辩证唯物主义的精神贯彻得太少。

何谓科学？科学是一部不断进步的阶梯。今天的“正确”结论，明天可能成为悖论。如果我们否定托勒密是对的，那么哥白尼、开普勒和牛顿又将如何评判？太阳也不是宇宙中心；行星的轨迹亦非精确椭圆；“绝对时空”是不存在的，我们只能一并称之为“伪科学”，显然这是不负责任的做法。所以我们必须按照辩证唯物主义和历史唯物主义的要求，重新划定科学的界线。即具有进步意义，推动人类社会向前发展的理论就具有科学性。托勒密的理论符合这一点：第一，他肯定大地没有支托，而是悬空的；第二，认识到行星和日月是离地球较近的天体群，走出了把太阳系从众星中识别出来的关键一步。所以，我们在承认托勒密地心说是一个错误的同时，也要看到它的巨大积极意义。

解读

科学史上，有许多先进的科技成果是由“意外”产生的，托勒密的一个“错误”使他千古留名，虽然被证实是错误的，但在科学史上也有一定的积极意义。

古登堡发明活版印刷

名言

科技的唯一目的，在于减轻人类生存的艰辛。

——布莱希特

故事

古登堡出身铸币工人家庭，幼年习得金匠手艺，为日后从事印刷打下基础。其实，古登堡早在１４３４年和１４４４年间就开始活字印刷的探索。起初是较大的木活字，显然可以排版印刷但十分不方便，而用木板刻成较小的字模强度又跟不上，最终他想到了金属制版。当时所用的材料主要为铅锡合金，其中加入一定量的锑以提高活字强度。古登堡的功绩之一就在于他最终确定三种金属的比例搭配。

在解决了刻版的问题之后，接下来便是印制设备的问题，在克服这个难题的过程中，古登堡从当时压榨葡萄汁的立式压榨机受到启发。最终他将一台木制的压榨机改装成第一台印刷机，并且试印了一下。他先将活字字块排好，然后将其固定在印刷机的底部座台上，再用羊毛制的软毡蘸墨刷在字版上，下边铺上纸张，向下拉动铁制螺旋杆，压印板便在纸上印出字迹，最后向上摇动拉杆，抽出纸张，便告完成。效果虽不尽人意，但总可以慢慢改进以提高印刷质量。

就在第一次试印过程之中，另一个难题摆到了古登堡面前。当时他用的还是传统的水性墨，水性墨自身粘附性差，用在雕版印刷中还可，而在活字印刷中印出的字迹时浓时淡很不均匀。若是采用粘稠度较高的油性墨，效果或许会好一些，想到此，古登堡开始试制油性墨。经过反复试验，他发现将松节油精（蒸馏松树脂得到）与碳黑混合再加入煮沸的亚麻油中形成的墨质量较好，而且这种墨印出的字迹呈暗黑色，非常适合大量印刷。

至此，一整套的活字印刷技术便告完成。为了推广这项发明，古登堡于１４５年与富商富斯特合伙开办了一家印刷厂。由于当时正处于欧洲文艺复兴的上升时期，人文主义的艺术和文化空前发展，大量的读物需要印刷，古登堡等人开设的印刷厂规模迅速扩大。同时其他的印刷厂也如雨后春笋般崛起，印刷术也就自然而然地推广开来。

古登堡的活字印刷术，被广泛地使用则是源于１４６２年美因茨动乱事件。当时工厂被毁，印刷工人流离失所、各奔东西，不经意地就把活字技术带到各地，如１４６８年他们在瑞士巴塞尔，１４６５年在意大利，１４７年在法国，１４７５年在西班牙，甚至在墨西哥都建立了印刷厂。古登堡发明的活字印刷技术在欧洲广为传播，极大地推动了文艺复兴和宗教改革的进程。到了１６世纪以后，这种印刷技术进一步改良，其产量和质量空前提高，最终形成了庞大的近代出版业，在社会发展的进程中扮演着愈来愈重要的角色。

至于是不是古登堡首创了活字印刷尚未定论。但有资料证明古登堡确实受到过中国印刷术的影响，如芝加哥大学的钱存训教授就说：“古登堡的妻子出身威尼斯的孔塔里家族，因此他见到过从威尼斯带回的中国雕版，从中受到启发又作出发展，才发明了活字印刷。但我们不可否认：古登堡确实独立发明了这项技术。

解读

活字印刷术，中国古代四大发明之一，给人类的出版事业提供了极大的便利，在人类史上创造了很多奇迹，现代出版社即是由此发展而来。

本故事中的古登堡也是活字印刷术的发明者，他在西方出版史上的作用是不容小觑的。

哥白尼创立日心说

名言

一种科学要对人类的知识有所贡献，也不必勉强人家信服。相信不相信，要看成绩，它可以耐心等待用自己的研究成果来引起大家的注意。

——弗洛伊德

故事

地球无时无刻不在公转和自转，这些转动是由哥白尼推动的吗？显然不是。哥白尼推动的仅仅是“地心说”中的“地球”，让它动了起来。

哥白尼出生和成长于１５世纪后半叶，当时天文学正是亚里士多德—托勒密地心说的统治时期。投身于天文学研究的哥白尼也得先学习这些学说，仔细研究、探讨大大小小的均轮和本轮体系。前期的哥白尼在教会系统学习，而地心说则是基督教义的支柱，应该说哥白尼在早期受这一学说的影响还是很深的，但哥白尼绝不是盲从主义者。

大学期间，哥白尼广泛涉猎各门学科的知识，尤其是数学领域。毕达哥拉斯学派简单的数学关系和几何图形给哥白尼留下了很深的印象。后来他又到弗龙堡作僧正，由于职务闲散，他便进行了大量的天文观测和研究，进而获得大量的第一手资料。所有这一切使他隐隐感到托勒密学说体系似乎存在一些不和谐的东西。再加上当时的一些进步的天文学家已经开始怀疑这一地心体系，哥白尼的思想又向前迈进了坚定的一步。

哥白尼认真分析了托勒密体系中行星运动状况的规律：即每颗行星都有一日一周、一年一周和相当于岁差的周期运动规律，而托勒密认为地球是静止不动的，然后再用均轮、本轮体系加以解释。如此一来，整个过程异常繁琐和牵强。如果抛弃这一体系，接受古希腊人阿利斯塔克等认为地球绕太阳转动的学说，将别有一番洞天。于是哥白尼建立起了一个全新的宇宙体系：太阳居于宇宙的中心静止不动，地球及其他行星都围绕它转动，当时人们知道太阳有六颗行星，依次是水星、金星、地球、火星、木星和土星；月球则围绕地球转动；另有其他恒星在离太阳较远的天球表面静止不动。这就是著名的哥白尼日心说。

日心说从根本上否定了“地心不动”的天文学说，明确指出地球也动，而且是围绕太阳转动。有人将这一革命性的创举戏称为“推动地球”，哥白尼被誉为能够推动地球的人。

科学的发展是没有止境的，哥白尼没有在提出这样一个观点之后就罢手，而是又继续花了３多年的时间去修正、完善这一学说。哥白尼曾写过一篇要释作为天体运行论的附属部分，系统地解惑答疑，使日心说的体系更加完备。

哥白尼的聪明之处还在于，他能够理性地去面对现实。他的这本天体运行论击中了基督神学的软肋，如果直接发表，很容易被教会封杀。那样自己的毕生心血就付诸东流。高明的哥白尼在书的序中写明此书献给当时的教皇，又在前言中说书中的理论仅是为方便天文测算而作的人为假设。如此一来，在表面看来这本书不仅不与基督教义对立，还是为基督教服务的工具。结果这个障眼法真的瞒了教会７多年，直到１６１６年天体运行论才被禁止。但在这么多年里，它早已经广泛传播，真正的禁毁已不可能了。最终哥白尼的学说得以流传，哥白尼胜利了，尽管他的大作出版之际，他本人已经作古。后来，诸如牛顿等人又使哥白尼的学说进一步向前发展。

解读

哥白尼的学说动摇了基督神学的根基，使其摇摇欲坠。人们由此看到了科学的曙光，“科学的发展从此便大踏步前进”。

哥白尼的研究成果，打开了人类研究天文学的大门，也为人类开启了一道走向富强的大门。