希臘化時(shí)期古代科學(xué)的高峰

希臘化時(shí)期古代科學(xué)的高峰第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日要目亞歷山大與希臘文明的傳播亞歷山大里亞（亞歷山大城）歐幾里德《幾何原本》阿里斯塔克：日心說阿基米德埃拉托色尼：大地測(cè)量希帕克斯：本輪－均輪體系希羅：技術(shù)成就托勒密：地心體系蓋倫：希臘醫(yī)學(xué)刁番都：代數(shù)第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日亞歷山大與希臘化時(shí)期公元四世紀(jì)初，政治動(dòng)蕩加上經(jīng)濟(jì)凋敝，使希臘社會(huì)元?dú)獯髠?，最后在政治上屈服于馬其頓的統(tǒng)治，結(jié)束了古典時(shí)代。希波戰(zhàn)爭(zhēng)：公元前493年到公元前449年才締結(jié)和約伯羅奔尼撒戰(zhàn)爭(zhēng)：從前431年一直持續(xù)到前404年。伯羅奔尼薩戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，希臘北部的馬其頓王國(guó)發(fā)展壯大起來。國(guó)王腓力二世于公元前356年即位后，注意學(xué)習(xí)希臘先進(jìn)的文化，同時(shí)富國(guó)強(qiáng)兵，擴(kuò)軍備戰(zhàn)，成為希臘世界的第一大軍事強(qiáng)國(guó)。公元前338年，腓力二世擊敗反馬其頓的聯(lián)軍，次年在柯林斯召開泛希臘大會(huì)，確立了馬其頓對(duì)于希臘各邦的統(tǒng)治地位。公元前336年，腓力二世在宮廷政變中遇刺身亡，20歲的太子亞歷山大即位，開始發(fā)動(dòng)了對(duì)東方的侵略戰(zhàn)爭(zhēng)。第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日亞歷山大大帝(AlexandertheGreat)，亞里士多德的學(xué)生，青年軍事奇才，從波斯帝國(guó)（前334年），一直打到敘利亞、腓尼基、埃及，直到印度傳播希臘文化，締造了歷史上的希臘化時(shí)期重視學(xué)術(shù)事業(yè)，地理學(xué)家繪圖，博物學(xué)家收集標(biāo)本，工程師幫助攻城有意識(shí)的搞歐亞文化融合，建都巴比倫，與波斯人通婚亞歷山大死后，帝國(guó)分裂為三部分：歐洲部分由安提哥那統(tǒng)治，亞洲部分由塞琉古統(tǒng)治，埃及歸托勒密第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日亞歷山大里亞托勒密統(tǒng)治下的埃及港口城市，托勒密本人亦在亞里士多德門下學(xué)習(xí)過，熱愛希臘學(xué)術(shù)，繼承了亞歷山大的文化理想。他將埃及首都設(shè)在亞歷山大里亞。王宮，希臘式建筑，亞歷山大港的燈塔被譽(yù)為古代世界七大奇跡之一繆塞昂（Museum)，本來是供奉繆斯之所，在托勒密手里變成了國(guó)立學(xué)術(shù)中心。圖書館，包括亞里士多德和塞奧弗拉斯特的藏書，一度達(dá)到75萬卷：紙草；專職抄錄人員。重視機(jī)械設(shè)備的制造第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日歐幾里得：《幾何原本》歐幾里得生平不詳，約于前300年來到繆塞昂學(xué)院，此前在柏拉圖學(xué)園里學(xué)習(xí)托勒密王——“在幾何學(xué)中，沒有專為國(guó)王設(shè)置的捷徑”“學(xué)習(xí)幾何學(xué)，無實(shí)利可圖”《幾何原本》：卓越的學(xué)術(shù)水平與廣泛的普及性完善的結(jié)合，集希臘古典數(shù)學(xué)之大成，構(gòu)造了世界數(shù)學(xué)史上第一個(gè)宏偉的演繹體系第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日《幾何原本》第一部：直邊形，全等、平行公理、畢達(dá)哥拉斯定理、初等作圖法等第二部：幾何方法解代數(shù)問題，求面積、體積第三、四部：圓，弦、切線、圓的內(nèi)接、外切第五、六部：比例論與相似形第七、八、九、十部：數(shù)論第十一、十二、十三部：立體幾何，包括窮竭法，是微積分思想的來源歐幾里得、阿波羅尼、阿基米德并稱希臘三大數(shù)學(xué)家。阿波羅尼的主要工作是圓錐曲線。第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日阿里斯塔克：日心說阿里斯塔克生于前310，畢達(dá)哥拉斯的同鄉(xiāng)，在呂克昂學(xué)園學(xué)習(xí)過。太陽置于宇宙中心，地球周日自轉(zhuǎn)很顯然，他的這個(gè)主張繼承了畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的中心火理論，只不過把太陽放在了中心火的位置。反駁1：為什么地球上的東西沒有被甩在后頭？反駁2：恒星視位置為什么沒有發(fā)生變化？第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日《論日月的大小和距離》，測(cè)得日地與月地夾角為87度，估計(jì)日地距離是月地距離的20倍。（實(shí)際值：89°52′；346）第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日阿基米德：古代科學(xué)巨匠阿基米德（前287－前212），南意大利西西里島的敘拉古人，青年求學(xué)于亞歷山大里亞，拜于歐幾里德的弟子柯農(nóng)門下（阿基米德螺線？），學(xué)成后回到敘拉古。阿基米德與歐幾里德、阿波羅尼并列為希臘三大數(shù)學(xué)家，也有人甚至說他是有史以來最偉大的三個(gè)數(shù)學(xué)家之一（其他二位是牛頓與高斯）數(shù)學(xué)成就之一：任一球的表面積是外切圓柱表面積的三分之二，任一球的體積也是外切圓柱體積的三分之二，這一定理被刻在他的墓碑上。數(shù)學(xué)成就之二：運(yùn)用窮竭法，得出π＝3.14數(shù)學(xué)成就之三：創(chuàng)造大數(shù)記法，《恒河沙數(shù)》（原名《砂粒計(jì)算者》）他把數(shù)字分為若干級(jí)，從1到108為第1級(jí)，從108到1016為第2級(jí)，從1016到1024為第3級(jí)……第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日阿基米德物理學(xué)成就之一：平衡問題研究，杠桿原理，見《論平板的平衡》給我支點(diǎn)，我可以撬起地球；滑輪拖動(dòng)大船（國(guó)王希龍）物理學(xué)成就之二：浮力定律，見《論浮力》王冠的故事，尤里卡，發(fā)明博覽會(huì)以“尤里卡”命名曹沖稱象機(jī)械制造成就：螺旋提水器，天象儀第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日阿基米德之死：不要踩壞我的圓布匿戰(zhàn)爭(zhēng)——公元前3世紀(jì)末，羅馬（意大利北部新興國(guó)家）與迦太基（位于北非的突尼斯，壟斷西地中海的商業(yè)）開戰(zhàn)，敘拉古卷入其中迦太基曾與羅馬聯(lián)合：為了抵抗希臘人的殖民統(tǒng)治布匿戰(zhàn)爭(zhēng)，為了西西里島的霸權(quán)。位于西西里島的敘拉古本來一直投靠羅馬，但216年迦太基著名軍事統(tǒng)帥漢尼拔打敗羅馬軍隊(duì)，促使敘拉古的新國(guó)王、希龍二世的孫子希龍尼姆與迦太基結(jié)盟重新修正后的羅馬，在馬塞拉斯將軍的率領(lǐng)下，首先與敘拉古開戰(zhàn)，在保衛(wèi)敘拉古的戰(zhàn)爭(zhēng)中，阿基米德大顯身手（投石機(jī)、大吊車、光的反射），打敗羅馬軍隊(duì)，但最終獻(xiàn)出了生命。第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日埃拉托色尼埃拉托色尼（前276－前193）生于北非塞里尼（今利比亞的沙哈特），青年時(shí)代在雅典柏拉圖學(xué)園留學(xué)，后被托勒密邀請(qǐng)到亞歷山大里亞圖書館任館長(zhǎng)。埃拉托色尼是古代世界僅次于亞里士多德的百科全書式的學(xué)者：在數(shù)學(xué)上，他發(fā)明了確定素?cái)?shù)的埃拉托色尼篩法；在天文學(xué)上，他測(cè)定了黃道與赤道的交角；他編寫了一部希臘科學(xué)編年史（失傳）；在地理學(xué)上，他繪制了當(dāng)時(shí)最完整的世界地圖，因而被稱為地理學(xué)之父。測(cè)定地球大小。第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日埃拉托色尼測(cè)定地球大小假定地球真的是一個(gè)球體，那么，同一個(gè)時(shí)間在地球上不同的地方，太陽光線與地平面的夾角是不一樣的。只要測(cè)出這個(gè)夾角的差以及兩地之間的距離，地球周長(zhǎng)就可以算出來了。他聽人說，在埃及的塞恩即今日的阿斯旺，夏至這天中午的陽光可以直射入井底，表明這時(shí)太陽正好垂直于塞恩的地面。他測(cè)出了塞恩到亞歷山大城的距離，又測(cè)出了夏至正中午時(shí)亞歷山大城垂直桿的桿長(zhǎng)和影長(zhǎng)，這樣就可以算出地球的周長(zhǎng)了。埃拉托色尼算出的數(shù)值是25萬希臘里，約合4萬公里，與實(shí)際半徑只差100多公里。在古代世界許多人還相信天圓地方的時(shí)候，埃拉托色尼已經(jīng)能夠如此準(zhǔn)確地測(cè)算出地球的周長(zhǎng)，真是了不起。這是希臘理性科學(xué)的偉大勝利。

第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日希帕克斯：本輪－均輪體系希帕克斯是希臘化時(shí)期偉大的天文學(xué)家，他的卓越貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了球面三角這門數(shù)學(xué)工具，使希臘天文學(xué)由定性的幾何模型變成定量的數(shù)學(xué)描述，使天文觀測(cè)有效的進(jìn)入宇宙模型之中。自歐多克斯發(fā)明同心球模型用以“拯救”天文現(xiàn)象以來，通過球的組合再現(xiàn)行星的運(yùn)動(dòng)，已成為希臘數(shù)理天文學(xué)的基本方法。但傳統(tǒng)的方法存在兩個(gè)問題，首先人們還不知道如何在球面上準(zhǔn)確表示行星的位置變化，其次，傳統(tǒng)的同心球模型不能解釋行星亮度的變化。希帕克斯解決了這兩個(gè)重要的問題。第十五頁，共二十二頁，2022年，8月28日通過創(chuàng)立球面三角術(shù)，希帕克斯解決了第一個(gè)問題。解決第二個(gè)問題的方法是拋棄同心球模型，創(chuàng)立本輪－均輪體系。

每個(gè)行星有一個(gè)大天球，它以地球?yàn)橹行霓D(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)天球叫均輪。但行星并不處在均輪上，而是處在另一個(gè)小天球之上，這個(gè)小天球的中心在均輪上，叫本輪。行星既隨本輪轉(zhuǎn)動(dòng)，又隨均輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以模擬出比較復(fù)雜的行星運(yùn)動(dòng)。此外，希帕克斯還引入了偏心運(yùn)動(dòng)，即行星并不繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，而是繞地球附近的某一空間點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日希羅的技術(shù)成就希臘古典時(shí)代，技術(shù)手工不登大雅之堂；托勒密王朝，科學(xué)被要求具有物質(zhì)力量，時(shí)尚鼓勵(lì)科學(xué)與技術(shù)結(jié)盟，因此在這一時(shí)期，亞歷山大里亞出現(xiàn)了不少高超的技術(shù)成就，前面已經(jīng)講過的阿基米德就是一例。。亞歷山大里亞的工程傳統(tǒng)在希羅那里達(dá)到了高峰希羅（公元1世紀(jì)左右），埃及已歸屬羅馬，從社會(huì)歷史分期，已經(jīng)進(jìn)入羅馬時(shí)代，但是希臘文明或希臘化的文明并沒有滅絕，它仍然沿著自己的軌道發(fā)展。許多希臘籍的以及在希臘化文明區(qū)接受教育的科學(xué)家依然屬于希臘文化而不屬于羅馬文化。希羅以及，托勒密、蓋倫、刁番都都可歸于希臘化傳統(tǒng)。希羅的科學(xué)著作有《測(cè)量術(shù)》《幾何學(xué)》，從應(yīng)用方面整理前人的數(shù)學(xué)工作。希羅的技術(shù)著作有《機(jī)械術(shù)》，記載有杠桿、滑輪、輪子、斜面、尖劈的使用；《氣體論》記載有空氣動(dòng)力的運(yùn)用。蒸汽機(jī)。第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日托勒密：至大論如同歐幾里德總結(jié)希臘古典時(shí)代的數(shù)學(xué)而成就《幾何原本》一樣，托勒密系統(tǒng)總結(jié)了希臘天文學(xué)的優(yōu)秀成果，寫出了千古流傳的《天文學(xué)大成》托勒密約生于公元100年，127－151年間在亞歷山大里亞工作?！短煳膶W(xué)大成》

13卷，被阿拉伯人稱為“偉大之至”（Almagest)，故亦稱《至大論》第一、二卷：地心體系的基本輪廓第三卷：太陽運(yùn)動(dòng)第四卷：月亮運(yùn)動(dòng)第五卷：計(jì)算月地距離和日地距離第六卷：日食和月食的計(jì)算第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日托勒密：至大論第七、八卷：恒星和歲差現(xiàn)象，將星分成六等第九－十三卷：分別討論五大行星的運(yùn)動(dòng)，本輪和均輪的組合在這里得到運(yùn)用。托勒密體系由于具有極強(qiáng)的拓展能力，能夠較好地容納望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)之前不斷出現(xiàn)的新天文觀測(cè)，所以一直被作為最好的天文學(xué)體系，統(tǒng)治了西方天文學(xué)界一千多年。托勒密與希帕克斯托勒密體系基本上是對(duì)前人工作的一種綜合，而且主要依據(jù)希帕克斯的著作，以至有人說托勒密是對(duì)希帕克斯的抄襲。無法證實(shí)。托勒密《地理學(xué)入門》，記述了羅馬軍團(tuán)南征北戰(zhàn)的故事，繪制了世界地圖，提到了馬來半島和中國(guó)，計(jì)算了地球的大小，比埃拉托色尼的數(shù)字小多了。第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日第二十頁，共二十二頁，2022年，8月28日蓋倫：希臘醫(yī)學(xué)蓋倫（約130－約200）生于小亞細(xì)亞，17歲開始學(xué)醫(yī)，游學(xué)過亞歷山大里亞，27歲回到故鄉(xiāng)，后成為羅馬皇帝的御醫(yī)。蓋倫的主要貢獻(xiàn)是系統(tǒng)總結(jié)了希臘醫(yī)學(xué)自希波克拉底以來的成就，創(chuàng)立了自成體系的醫(yī)學(xué)理論。他的理論基于自己大量的解剖實(shí)踐和臨床經(jīng)驗(yàn)，對(duì)人體結(jié)構(gòu)和器官的功能有比較正確的描述和說明。當(dāng)時(shí)的社會(huì)禁止人體解剖，蓋倫就通過解剖各種動(dòng)物來推測(cè)人體構(gòu)造，形成了以肝臟、心臟和大腦為主要器官的人體生理學(xué)。以四體液說為基礎(chǔ)的病理學(xué)，體液平衡則人體健康，平衡破壞則生病，治病即是調(diào)節(jié)、排除過剩和腐敗的體液。第二十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日刁番都：代數(shù)學(xué)的創(chuàng)始人刁番都，由古典幾何學(xué)轉(zhuǎn)向代數(shù)學(xué)。大概生活于3世紀(jì)中葉。希臘化晚期。一本古書（也有說墓碑）說：刁番都的一生，童年時(shí)代占六分之一，青少年時(shí)代占十二分之一，再過一生的七分之一結(jié)婚，婚后5年有了孩子，