喜帕恰斯,(約公元前190年-公元前125年),古希臘最偉大的天文學(xué)家,數(shù)學(xué)家。他編制出1022顆恒星的位置一覽表,首次以“星等”來(lái)區(qū)分星星;提出了托勒密定理。發(fā)現(xiàn)了歲差現(xiàn)象。喜帕恰斯生于小亞細(xì)亞半島西北的尼西亞,曾長(zhǎng)期在羅得島工作。是方位天文學(xué)的創(chuàng)始人。
人物生平
他算出一年的長(zhǎng)度為365又1/4日再減去1/300日;發(fā)現(xiàn)白道拱點(diǎn)和黃白交點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),求得月亮的距離為地球直徑的30又1/6倍;編制了幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)太陽(yáng)和月亮的運(yùn)動(dòng)表,并用來(lái)推算日食和月全食。他發(fā)現(xiàn)公元前134年新星,由此推動(dòng)他編出一份包括850顆恒星的位置和亮度星表。他把自己對(duì)恒星黃經(jīng)的觀測(cè)結(jié)果同前人的進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)黃道和赤道交點(diǎn)的緩慢中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)歲差,并定出歲差值為每年45"或46"。還發(fā)明一經(jīng)緯度表示地理位置的方法和投影制圖的方法。為了研究天文學(xué),他創(chuàng)立了三角學(xué)和球面三角學(xué)。喜帕恰斯留下大量的觀測(cè)資料。后人在定出行星的各種周期與參數(shù)時(shí),常常利用他的觀測(cè)結(jié)果。1718年,哈雷將自己的觀測(cè)與喜帕恰斯的記錄比較而發(fā)現(xiàn)了恒星的自行。喜帕恰斯的著作沒(méi)有流傳下來(lái),現(xiàn)在所知的關(guān)于他的工作都是從克羅狄斯·托勒密的著作中得來(lái)的。
傳說(shuō)中,喜帕恰斯的視力非常好,第一個(gè)發(fā)現(xiàn)巨蟹座的M44蜂巢星團(tuán)。公元前130年,喜帕恰斯發(fā)現(xiàn)地球軌道不均勻,夏至離太陽(yáng)較遠(yuǎn),冬至離太陽(yáng)較近。他制定了星等,質(zhì)疑亞里士多德星星不生不滅的理論,并制造了西方第一份星表:依巴谷星表。
喜帕恰斯是希臘最偉大的天文學(xué)家,就像阿基米德是希臘最偉大一樣。還有,雖然他可能在亞歷山大受過(guò)教育,但他沒(méi)有在那里工作,這種異乎尋常的做法也與阿基米德相似。他在愛(ài)琴海的羅得建立了他的觀象臺(tái),并發(fā)明了許多用肉眼觀察天文現(xiàn)象的儀器,這些儀器后來(lái)沿用了一千七百年,喜帕恰斯繼承了阿里斯塔克斯測(cè)量太陽(yáng)和月亮大小和距離的研究。他不僅使用了阿利斯克的月全食方法,還測(cè)定了月亮視差。當(dāng)我們移動(dòng)自己的位置時(shí),就會(huì)發(fā)現(xiàn)與遠(yuǎn)處物相比的一近物體位置的明顯變化,這就是我們都體會(huì)到的視差。(從火車(chē)車(chē)窗向外看,我們會(huì)看見(jiàn)近處的樹(shù)相對(duì)于遠(yuǎn)處的樹(shù)在移動(dòng)。)近物移動(dòng)的角度既取決于你自身位置變化的大小,又取決于近物的距離,知道你所移動(dòng)的距離,你就能計(jì)算出該物體的距離。為了作到這點(diǎn),你必須知道直角邊和斜邊構(gòu)成各種直角三角形各邊的比例。當(dāng)時(shí)這理論為大家所知,有些數(shù)學(xué)家曾努力想運(yùn)用這些比例,但喜帕恰斯首先將這些比例一精確表格,所以通常都認(rèn)為他是三角學(xué)奠基人。在適當(dāng)?shù)淖兓瘲l件下,通過(guò)測(cè)量月亮相對(duì)于星星的位置,就能測(cè)定月亮的視差,并算出其距離,他發(fā)現(xiàn)該距離為地球直徑的三十倍,這數(shù)值是正確的。如果有人將這值用于由埃拉托斯特尼測(cè)出的地球直徑的話(huà),那么就會(huì)表示出月亮距離地球25萬(wàn)英里。遺憾的是,沒(méi)有其它天體像月亮離地球這么近,所以都沒(méi)有這么大的視差。在發(fā)明望遠(yuǎn)鏡之前,沒(méi)有其它天體有大到測(cè)得出來(lái)的視差。所以,在喜帕恰斯后一千九百年間,月亮就是人們所知離地球有多遠(yuǎn)的唯一天體。公元前134年,喜帕恰斯發(fā)現(xiàn)在天蝎座里的一顆星,未能在以前的觀察紀(jì)錄中找到。這是件讓他疑惑的事情。今天我們都知道肉眼看來(lái)是模糊不清的星體,偶爾確會(huì)爆發(fā),突然變亮而能看得見(jiàn),但在古希臘時(shí)代,設(shè)想不到這類(lèi)事,人們緊信天體是永恒不變的,由于以前的觀察實(shí)質(zhì)上是不系統(tǒng)的,所以喜帕恰斯不能輕易地說(shuō)這星球是否就是相反的一例。他決定繪份標(biāo)有記錄一千多顆亮星的連續(xù)位置的精確星圖,以使以后的天文學(xué)家不會(huì)遇到類(lèi)似的困難。這是第一幅準(zhǔn)確的星圖,遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)歐多克斯和埃拉托斯特尼早期畫(huà)的星圖。為了繪制這幅星圖,喜帕恰斯根據(jù)每個(gè)星體的緯度(與赤道南北相隔的角距:經(jīng)度(與任意一點(diǎn)東西相隔的角距),標(biāo)出它的位置。以此類(lèi)推,用相同的方法可以容易地標(biāo)出地球表面的位置。大家都注意到,早在離那時(shí)一百五十年前,狄西阿庫(kù)斯已把經(jīng)緯度用在地圖上了。但在喜帕恰斯開(kāi)始,經(jīng)緯度就變成地圖上井井有條的坐標(biāo)格,一直沿用到今天。喜帕恰斯的星圖導(dǎo)致了另一重要發(fā)現(xiàn),因?yàn)樗炎约旱挠^察紀(jì)錄與他從前人報(bào)道中所能找到的觀察記載進(jìn)行比較,他發(fā)現(xiàn)全部恒星從西向東存在一均勻的移動(dòng),他只能這樣解釋?zhuān)核僭O(shè)天球的北極在空中作緩慢的圓周運(yùn)動(dòng),完成一周需時(shí)26,700年。這就意味著二分時(shí)刻每年都要稍微提前一點(diǎn),這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為“歲差”。一直到尼古拉·哥白尼時(shí)代,才證明這運(yùn)動(dòng)的原因是地球在地軸上的一種,而不是星球在運(yùn)動(dòng)。這就要靠在喜帕恰斯一千八百年后的艾薩克·牛頓來(lái)解釋這種歲差的原因。喜帕恰斯還是第一個(gè)根據(jù)星的亮度將星劃分為幾個(gè)等級(jí)的人,空中最亮的20個(gè)星為“一等星”,然后以光亮度依次遞減為二、三、四、五等。第六等星則剛剛能用肉眼觀察到。這種排列體系一直保持到今天(盡管在這期間經(jīng)過(guò)改進(jìn)和發(fā)展)、喜帕恰斯最有抱負(fù)的成就在于研究出宇宙的一幅新的天文現(xiàn)象圖,歐多克斯的天象圖。早先卡利普斯和亞里士多德的理論使天空布滿(mǎn)了大量的天球,而這套方法早實(shí)用。所以喜帕恰斯以新觀點(diǎn)著手解決過(guò)問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題在半世紀(jì)前阿波洛尼烏斯曾提出過(guò),但當(dāng)時(shí)未能得到發(fā)展。喜帕恰斯把最外層布滿(mǎn)星星的天穹以?xún)?nèi)的天球數(shù)字減到七個(gè),每一行星有一個(gè)天球。但是單個(gè)行星實(shí)際上不是這個(gè)天球上的正是這小天球的中心。隨著小天球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),行星作圓周運(yùn)動(dòng),而當(dāng)小天球的中心作為大天球的一部分轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),該行星也同時(shí)沿一大圓周運(yùn)動(dòng),大天球就是“均輪”,小天球就是“本輪”。通過(guò)調(diào)整兩個(gè)天球的速度,把本輪疊放在加拿大的均輪上,就能與該行星的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)完全一致了。喜帕恰斯還用了偏心運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題的解決起了作用;即他認(rèn)為行星并不圍繞地球的中心運(yùn)轉(zhuǎn),而轉(zhuǎn)繞接近地球中心的一空間假設(shè)點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn),而這假設(shè)點(diǎn)本身又圍繞地球中心運(yùn)轉(zhuǎn)。喜帕恰斯的宇宙天文現(xiàn)象圖是非常復(fù)雜的,但佗保留限柏拉圖和亞里士多德的原則,大意是說(shuō)地球是宇宙的固定中心,行星的運(yùn)動(dòng)是多個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的綜合。實(shí)際上,阿利斯搭克關(guān)于行星圍太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的觀點(diǎn),看來(lái)在好像簡(jiǎn)單得多,所以似科應(yīng)該占上風(fēng)。但事實(shí)并非如此。道德,難以設(shè)想整個(gè)地球漫天飛舞(除非當(dāng)你還是孩童時(shí)就這么教給你的,那時(shí)你對(duì)任何事都會(huì)輕信的)。再者,喜帕恰斯的天象圖是有用的,而阿利斯搭克的則不然。行星的位置變化對(duì)宗教儀式是舉足輕重的,在星占學(xué)中也是重要的。而喜帕恰斯所做的一切是要?jiǎng)?chuàng)造出能夠計(jì)算行星在未來(lái)任何時(shí)候的位置的一套數(shù)學(xué)體系。喜帕恰斯天象圖中的本輪、均輪,偏心圓幫助他進(jìn)行計(jì)算,就象畫(huà)在幾何圖形上的輔助線(xiàn)幫助人們證明定理一樣。今天我們回過(guò)頭去看,覺(jué)得沒(méi)有理由認(rèn)為“輔助線(xiàn)”是真實(shí)的,而約在一千六百年期間天文學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為,這些都是真實(shí)存在的。當(dāng)然,不論輔助線(xiàn)是否真實(shí),喜帕恰斯計(jì)算行星位置的方法還是奏效的。最后,當(dāng)哥白尼確實(shí)研究出阿利斯搭克天體學(xué)說(shuō)的數(shù)學(xué)計(jì)算方法時(shí),就結(jié)束了喜帕恰斯天體學(xué)說(shuō)的生命。
人物貢獻(xiàn)
公元前146年
出生于比提尼亞(現(xiàn)在土耳其的尼西亞)的尼西亞。他在尼西亞、希臘的羅德島與埃及的亞歷山大進(jìn)行天文觀測(cè)。
公元前134年
觀測(cè)到天蝎星座有一顆新星,這鼓舞了他進(jìn)行恒星目錄即第一份星表的制作。
公元前129年
完成他的恒星目錄(這些恒星是按照他發(fā)明的一種體系分類(lèi)的,這一體系是現(xiàn)在表面亮度的基礎(chǔ))。通過(guò)對(duì)處女座的角宿一的觀測(cè),他發(fā)現(xiàn)了分點(diǎn)歲差(由于地球自轉(zhuǎn)軸的變動(dòng)引起的恒星以25800年大周期的視變化)。
他計(jì)算出一年為365天6小時(shí)(實(shí)際上是365天5小時(shí)48分46秒),月球年是29天12小時(shí)44分25秒(實(shí)際上是29天12小時(shí)18分)。從此以后月全食的預(yù)測(cè)就能準(zhǔn)確至一小時(shí)內(nèi)。
傳說(shuō)中的依巴谷視力非常好,第一個(gè)發(fā)現(xiàn)巨蟹座的M44鬼宿星團(tuán)。
依巴谷利用自制的觀測(cè)工具,并創(chuàng)立三角學(xué)和球面三角學(xué),測(cè)量出地球繞太陽(yáng)一圈所花的時(shí)間約365.25-1/300天,與正確值只相差六分鐘;他更算出一個(gè)朔望月周期為29.53058天,與現(xiàn)今算出的29.53059天十分接近。
西元前130年
發(fā)現(xiàn)地球軌道不均勻,夏至離太陽(yáng)較遠(yuǎn),冬至離太陽(yáng)較近。
制定了星等,質(zhì)疑亞里士多德星星不生不滅的理論,并制造了西方第一份星表,發(fā)現(xiàn)歲差。
他另一貢獻(xiàn)是托勒密定理,他發(fā)現(xiàn)圓內(nèi)接四邊形兩對(duì)對(duì)邊乘積的和等于兩條對(duì)角線(xiàn)的乘積。
定理表述:圓的內(nèi)接四邊形中,兩對(duì)角線(xiàn)所包矩形的面積等于 一組對(duì)邊所包矩形的面積與另一組對(duì)邊所包矩形的面積之和。
從這個(gè)定理可以推出正弦、余弦的和差公式及一系列的三角恒等式,托勒密定理實(shí)質(zhì)上是關(guān)于四點(diǎn)共圓性的基本性質(zhì).
人物爭(zhēng)議
在中文世界,喜帕恰斯的譯名極不統(tǒng)一,除喜帕恰斯外,還有希巴恰斯、希巴克斯、依巴谷、伊巴谷等,這是因?yàn)樗闹形淖g名多是從英文轉(zhuǎn)譯的,Hipparchus是他的古希臘語(yǔ)原名的英文翻譯,經(jīng)兩次翻譯,漢語(yǔ)譯名與其母語(yǔ)的準(zhǔn)確發(fā)音相錯(cuò)就有很大出入了。其中,最流行的還是喜帕恰斯和依巴谷,在提到這名天文學(xué)家的時(shí)候,一般稱(chēng)其為喜帕恰斯,而在提到以其名字命名的天文衛(wèi)星依巴谷衛(wèi)星和與其有關(guān)的天文術(shù)語(yǔ)(如依巴谷星表)的時(shí)候,一般稱(chēng)之為依巴谷,因?yàn)樵谔煳膶W(xué)術(shù)語(yǔ)中,使用的是Hipparcos而不是Hipparchus。
參考資料 >