艷陽(yáng)高照又多巖石的薩摩斯(Samos)島孕育出兩位擁有真知灼見的思想家,畢達(dá)哥拉斯與阿里斯塔克(Aristarchus,約公元前310年至公元前230年)。所有人都知道畢達(dá)哥拉斯,部分原因是他創(chuàng)立兄弟會(huì)來傳播他的哲學(xué)與數(shù)學(xué)理論。但阿里斯塔克卻鮮為人知,他并未吸引任何跟隨者,也未創(chuàng)立學(xué)校,而且他最偉大的創(chuàng)見,即地球以圓周軌道繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn),就像珍貴的戒指被扔入大海般消失無蹤。
阿里斯塔克提出日心論的論文已經(jīng)遺失。我們之所以知道它的存在,是因?yàn)橐恍┖蟠鷮W(xué)者曾經(jīng)提起,其中最著名的是阿基米德與普魯塔克(Plutarch)。阿基米德指出阿里斯塔克日心宇宙模型的重點(diǎn)為:
* 太陽(yáng)與固定的恒星不會(huì)運(yùn)動(dòng)。
* 地球繞太陽(yáng)運(yùn)行。
* 地球的軌道為圓形。
* 太陽(yáng)位于該圓的中心。
* 固定的恒星距離太陽(yáng)與地球極為遙遠(yuǎn)。
羅馬歷史學(xué)家普魯塔克在兩個(gè)世紀(jì)之后,于論述中提供了更多的細(xì)節(jié)。他告訴我們,阿里斯塔克認(rèn)為是由于地球每日一周地旋轉(zhuǎn),給予我們天空繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的印象。因此,阿里斯塔克顯然了解地球是球體,而天空看起來像在旋轉(zhuǎn),其實(shí)是地球每日的旋轉(zhuǎn)所造成的。這或許可以解釋為什么一般會(huì)認(rèn)為他是新型天文儀器skaphe的發(fā)明者,skaphe是一種碗狀日晷,與源自巴比倫人的平面日晷(gnomons)不同,skaphe可正確地追蹤太陽(yáng)在天空中移動(dòng)的路徑。普魯塔克也告訴我們,阿里斯塔克教導(dǎo)地球沿著“太陽(yáng)圓周”運(yùn)行的觀念,此即為太陽(yáng)黃道(ecliptic)的觀念。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,阿里斯塔克在把地球視為行星后,也將其他行星放到環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道上。
阿里斯塔克知道他的模型將大幅增加宇宙的大小。若地球并未移動(dòng),那恒星就可能落在太陽(yáng)、月球與行星之外。但若地球沿巨大的圓周繞太陽(yáng)移動(dòng),它有時(shí)會(huì)比較靠近某些恒星,有時(shí)又會(huì)離它們較遠(yuǎn)。除非恒星距離地球極遠(yuǎn),否則在地球靠近或遠(yuǎn)離恒星群時(shí),它們看起來應(yīng)該會(huì)擴(kuò)大或縮小。但是由于并未發(fā)生這種現(xiàn)象,因此地球必然是在極大的宇宙中不斷運(yùn)動(dòng)。
民眾憎惡聽到自己其實(shí)平凡無奇的說法,因此阿里斯塔克在指出地球并非位于珍貴的宇宙中心后,會(huì)不受歡迎也就不足為奇了。斯多噶派的領(lǐng)導(dǎo)人克萊安西斯(Cleanthes)在阿里斯塔克發(fā)表激進(jìn)的新模型時(shí),甚至曾散發(fā)一本小冊(cè)子《 反對(duì)阿里斯塔克 》(Against Aristarchus),呼吁希臘人控告支持異端學(xué)說的阿里斯塔克,但目前并無任何證據(jù)顯示,阿里斯塔克真的必須到裁判所為自己辯護(hù)。但他必然曾不安地察覺到,他關(guān)于天空的創(chuàng)見有可能在地球上掀起波瀾。
阿里斯塔克只有一本研究著作流傳至今。這本著作雖然不如日心論那么具有震撼力,但仍可證明他是位原創(chuàng)思想家、杰出的數(shù)學(xué)家與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶煳挠^測(cè)者。在這本標(biāo)題為《 論太陽(yáng)和月球的大小和距離 》(On the sizes and Distances of the Sun and Moon)的著作中,他率先嘗試以合理的數(shù)學(xué)方法測(cè)量宇宙。他推論當(dāng)月亮為半月時(shí),連接地球、月球和太陽(yáng)的直線將形成直角三角形。若他能測(cè)量太陽(yáng)至地球,與地球至月球這兩條線所形成的角度,就能計(jì)算出分隔這三個(gè)天體的相對(duì)距離。他從日食得知,太陽(yáng)與月球在地球上看起來大小相同,因此一旦得知它們的相對(duì)距離,就可以計(jì)算出它們的相對(duì)大小。當(dāng)然,他手邊并沒有三角函數(shù)表,無法查出他測(cè)量到的角度的正弦與余弦值,不過他的確具備逼近這些值的數(shù)學(xué)技巧。
可惜他的測(cè)量品質(zhì)使他的數(shù)學(xué)技巧未能充分發(fā)揮。他測(cè)出太陽(yáng)—地球—月球的角度值為87度,而事實(shí)上其值只比90度少8分度;他也高估了月球的觀測(cè)直徑。因此,他的計(jì)算將太陽(yáng)置于地球與月球距離的20倍處,而實(shí)際上真正的比值將近400。同樣地,他估計(jì)太陽(yáng)只比地球大6倍,而實(shí)際上是大109倍。雖然他的結(jié)果只不過是粗略的估算值,但是已經(jīng)確鑿地證明太陽(yáng)比地球大許多。由于較大的天體不太可能繞著較小的天體轉(zhuǎn),阿里斯塔克可能就是根據(jù)這個(gè)發(fā)現(xiàn),進(jìn)一步推論應(yīng)該是地球繞著太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。