古希臘不僅是西方文明的發(fā)源地，在自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)方面也是功不可沒(méi)。在天文學(xué)上，古希臘科學(xué)家的論述比較豐富，早期的畢達(dá)哥拉斯學(xué)派提出的理論：地球是圓的，并靜止不動(dòng)地處于中央，這個(gè)理論其實(shí)就是“地心說(shuō)”的雛形。后來(lái)，雖然柏拉圖學(xué)派將各個(gè)天球連續(xù)起來(lái)，提出了同心球體系學(xué)說(shuō)，但是最終形成地心說(shuō)的還是托勒密的地心體系學(xué)說(shuō)。這一理論曾長(zhǎng)期統(tǒng)治著人們的思想，直到哥白尼的日心體系說(shuō)發(fā)表才被推翻。

托勒密生于100年，約卒于170年，是古希臘的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、地理學(xué)家。幾乎一生的時(shí)間都是在埃及的亞歷山大城度過(guò)的。

在羅馬帝國(guó)早期，亞歷山大城是羅馬帝國(guó)管轄的北部非洲地區(qū)的文化中心。在這里，希臘化學(xué)者們待遇優(yōu)厚，因此，古希臘天文學(xué)的亞歷山大學(xué)派繼續(xù)綿延，托勒密就是這個(gè)學(xué)派的最后一位杰出代表。托勒密在天文學(xué)方面最杰出的貢獻(xiàn)就是完成了一部13卷的巨著《天文學(xué)大成》。書(shū)中不僅記錄了依巴谷等希臘學(xué)者的大量天文觀測(cè)成果，刊布了著名的托勒密星表，而且更主要的是提出了著名的托勒密地心體系。這一體系的要點(diǎn)是：

地球是球形的，它位于宇宙中央靜止不動(dòng)。

每個(gè)行星和月亮都在本輪上勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，本輪中心又沿均輪運(yùn)轉(zhuǎn)，只有太陽(yáng)直接在均輪上繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。不論是對(duì)太陽(yáng)的均輪還是對(duì)行星、月亮的均輪，地球都不位于它們的圓心上，而是偏離圓心一段距離。

水星和金星的本輪中心位于地球與太陽(yáng)的連線上，這一連線一年中繞地球轉(zhuǎn)一周，火星、木星和土星到它們各自本輪中心的直線總是與日地間的連線平等，這3顆行星每年繞各自的本輪中心轉(zhuǎn)一周。

攜帶所有恒星的“恒星天”每天繞地球自東向西轉(zhuǎn)動(dòng)一周。

太陽(yáng)、月亮、行星除在本輪均輪上的運(yùn)動(dòng)外，還與恒星天一起每天繞地球自東向西轉(zhuǎn)一周。

托勒密體系吸取了畢達(dá)哥拉斯以來(lái)的許多古希臘學(xué)者的共同見(jiàn)解，主張地球是球形的。這一見(jiàn)解在當(dāng)時(shí)是具有先進(jìn)性的。

托勒密體系繼續(xù)恪守古希臘天文學(xué)“拯救現(xiàn)象”的傳統(tǒng)觀念，應(yīng)用幾何學(xué)對(duì)行星的順行、逆行等現(xiàn)象以及太陽(yáng)、月亮運(yùn)動(dòng)的不均勻性進(jìn)行解釋。從以上概括的該體系的要點(diǎn)中可以看出，托勒密選取了阿波羅尼的本輪、均輪概念和依巴谷的偏心圓概念作為建立自己的體系的理論基礎(chǔ)，這是有著某種必須性的。為解釋行星的順行、逆行、留等復(fù)雜視運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，幾位希臘學(xué)者先后提出了同心球體系、日心地動(dòng)說(shuō)和本輪均輪說(shuō)三種理論。出于種種原因，托勒密在當(dāng)時(shí)情況下卻不能接受前兩種學(xué)說(shuō)。他只能選取本輪均輪說(shuō)來(lái)解釋行星的復(fù)雜視運(yùn)動(dòng)。為解釋太陽(yáng)、月亮的不均勻運(yùn)動(dòng)，他又繼承了依巴谷的偏心圓理論。

托勒密在建立自己的體系時(shí)，獨(dú)創(chuàng)了“均衡點(diǎn)”的概念。托勒密認(rèn)為，位于宇宙中央的地球與太陽(yáng)、月亮和各行星的均輪中心都不相重合，即這些均輪相對(duì)于地球而言都是偏心圓。任何一顆行星在本輪上都作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但相對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，其本輪中心在均輪上的運(yùn)行并不等速。由此托勒密獨(dú)創(chuàng)了均衡點(diǎn)概念。

托勒密在引入了本輪、均輪、偏心圓和均衡點(diǎn)等概念之后，選取了各個(gè)均輪半徑與本輪半徑的不同比率、行星在本輪上和本輪中心在均輪上的不同運(yùn)行速度、均衡點(diǎn)與各行星均輪中心的不同偏離值以及各個(gè)本輪平面與均輪平面之間的不同交角，以便使按照這一體系推算的行星位置與觀測(cè)結(jié)果相吻合。他的巨著《天文學(xué)大成》中的大部分篇幅正是討論這方面問(wèn)題的。所以托勒密的地心體系不是一個(gè)定性的、描述性的體系，而是一個(gè)定量的、可以預(yù)報(bào)行星未來(lái)位置的體系。在當(dāng)時(shí)較低的觀測(cè)精度的條件下，用這一體系所作的理論推算大體上能與觀測(cè)結(jié)果相吻合。

從古希臘直至歐洲中世紀(jì)末期，在萬(wàn)有引力定律問(wèn)世以前，所有解釋天體運(yùn)動(dòng)的理論模型都是幾何模型，它的基本思路是根據(jù)獲得的觀測(cè)資料，建立天體運(yùn)動(dòng)的幾何圖像，預(yù)推此后天體的視位置，并用新的觀測(cè)資料來(lái)加以檢驗(yàn)，若符合則表示模型成功，不符則表示模型需要修改。

托勒密在《天文學(xué)大成》中所建立的地心體系是第一個(gè)定量的、可以用觀測(cè)資料加以檢驗(yàn)的幾何模型，在此后很長(zhǎng)的歷史時(shí)期中，人們都用這一模型來(lái)預(yù)先推算日、月、行星未來(lái)的位置，而且在觀測(cè)精度較低的情況下大體能與實(shí)際天象相符合。因此這一體系對(duì)古代天文學(xué)的發(fā)展曾起過(guò)十分重要的作用。而提出地心體系學(xué)說(shuō)的托勒密當(dāng)然也成了公認(rèn)的古代世界一位杰出的天文學(xué)家。

如果要評(píng)價(jià)托勒密的歷史功績(jī)和他在科學(xué)史上的地位，就不得不涉及到曾經(jīng)廣為流傳的兩種偏見(jiàn)。第一種偏見(jiàn)是將托勒密僅僅看成是一位古代科學(xué)文獻(xiàn)的編輯者，譬如認(rèn)為《天文學(xué)大成》不過(guò)是因襲依巴谷，《地理學(xué)》只是馬里努斯著作的翻版等說(shuō)法。

事實(shí)上，依巴谷和馬里努斯的工作主要是由于托勒密分別在《天文學(xué)大成》和《地理學(xué)》中的記載而傳世至今，但托勒密又不是簡(jiǎn)單地記述他們的工作，而是以他們的工作為基礎(chǔ)更上一層樓的創(chuàng)造性勞動(dòng)。

第二種偏見(jiàn)是把中世紀(jì)后期阻礙天文學(xué)發(fā)展的罪責(zé)強(qiáng)加到托勒密身上。此偏見(jiàn)的頗有代表性的一種說(shuō)法是：托勒密的地心體系在歐洲統(tǒng)治了人們1400年之久，直到1543年哥白尼提出日心體系之后，人們才逐漸從地心體系的桎梏中掙扎出來(lái)。

事實(shí)上，托勒密地心體系在歐洲根本沒(méi)有統(tǒng)治人們1400年之久。公元5至13世紀(jì)的歐洲中世紀(jì)初期和中期，基督教教會(huì)宣揚(yáng)并強(qiáng)迫人們相信的是十分原始的天圓地方的宇宙圖像，主張地球?yàn)榍蛐蔚耐欣彰艿匦恼f(shuō)則是被教會(huì)嚴(yán)禁傳播的。

只是到了13世紀(jì)中葉，基督教教會(huì)發(fā)現(xiàn)，與其扼殺托勒密地心體系，不如設(shè)法利用它。正好該體系主張地球安然不動(dòng)地位于宇宙的中央，在宇宙中具有特殊地位，教會(huì)發(fā)現(xiàn)這種見(jiàn)解可以作為宣揚(yáng)上帝創(chuàng)世說(shuō)的理論依據(jù)。于是教會(huì)突然從排斥托勒密地心體系轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒋梭w系奉為宇宙結(jié)構(gòu)的欽定理論。

中世紀(jì)末期，該體系的破綻已日益顯露出來(lái)。此時(shí)，基督教教會(huì)卻百般加以維護(hù)。因此，這時(shí)對(duì)科學(xué)起阻礙作用的實(shí)際上已不是托勒密地心體系本身，而是將它奉為欽定理論的基督教教會(huì)勢(shì)力。由此看來(lái)，將阻礙這一時(shí)期天文學(xué)發(fā)展的罪責(zé)強(qiáng)加在托勒密身上是不公正的。

現(xiàn)在，當(dāng)我們用科學(xué)的眼光重新審視托勒密的地心學(xué)說(shuō)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，除了與客觀事實(shí)不符外，更為可貴的是他提出了地球?yàn)榍蛐蔚倪@一重要見(jiàn)解。在長(zhǎng)江后浪推前浪的必然歷史趨勢(shì)下，這個(gè)學(xué)說(shuō)還是為后人奠定了基礎(chǔ)，當(dāng)然這也是這一理論模型需要更改的必然性。這就為哥白尼的日心說(shuō)問(wèn)世提供了機(jī)遇。

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