油画，在普通人眼里是装饰品，在艺术家眼里是艺术品，然而在科学史家眼里可能是珍贵的科技史料，仿佛是通往那个年代的时光机，让我们从蛛丝马迹中分析出那个年代人们的科学认识。

（拉斐尔《雅典学院》，图片来自网络）

为此，我们将选择几幅著名油画，做成《绘画中的宇宙观》系列推文，供大家欣赏。透过这些精美绝伦的油画，我们可以瞥见当时人们对天文学、宇宙观的认识和价值判断。这些油画不仅美，还有道理。

（《大使们》，图片来自百度百科）

如果你来到开馆后的湖北省科技馆新馆，你会在3楼的“科学风暴”展厅看到这幅大名鼎鼎的《大使们》，位于第一展区“科学起源——理性的起源”。这幅画作为“绘画中的宇宙观”的代表，在新馆中用以展示古希腊到文艺复兴时期人类的科学成就。

（“绘画中的宇宙观”展品效果图，背景画+动态灯箱）

该画完成于文艺复兴时期、科学革命诞生前夜的1533 年（1543年《天球运行论》出版，标志着科学革命开端），这一年在西方教会史和英国历史上也有着重要的意义。而且当时摄影技术初步发展，强烈冲击着传统绘画。

（小汉斯·荷尔拜因自画像，1498年-1543年，图片来自百度百科）

《大使们》由文艺复兴时期德国著名画家小汉斯·荷尔拜因所作，现藏英国国家美术馆。刘钝教授在“知识分子”公众号文章《〈大使们〉及其幕后的三国演义》中对《大使们》背后的故事进行了详细讲解（包括油画前面奇怪的图形），我们不再赘述，只将目光聚焦于油画中涉及到的宇宙观的部分。

（《大使们》方台上层部分）

（《大使们》方台下层部分）

方台分两层，上层属于天界，下层代表大地与人间。天界的左端是一个天球仪，向右顺次摆放着各种类型的日晷和星晷。（天球仪工作原理的最简单办法是将其假想为一幅恒星图。恒星图被制成球体，其中心为地球。由于球体不是透明的，观看者俯瞰而不是仰视，因此星座以从地球正常观看的镜像显示。我们原本在内侧往外看；而天球仪让我们在外侧向内看。）下层左端是一个地球仪，向右依次摆放数学书、矩尺、圆规、鲁特琴、乐谱、长笛，象征“七艺”——算术、几何、天文、音乐、逻辑、语法、修辞。值得注意的是，中国古代也有类似仪器，浑仪和浑象，总称浑天仪。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。浑天说是中国古代的一种重要宇宙理论，认为“浑天如鸡子，天体圆如蛋丸，地如鸡中黄”，天内充满了水，天靠气支撑着，地则浮在水面上。浑仪和浑象是反映浑天说的仪器。

（13世纪的天球仪，藏于大英博物馆）

（浑仪（左）和浑象（右），仅供参考，图片来自网络）

一般的文章对这幅油画所涉及到的科学部分到此就戛然而止，转而通过油画中的各种细节分析油画作者和画中两位大使的身份信息。然而作为新馆中绘画中的宇宙观的代表，这幅画可以引入哥白尼革命之前的宇宙观：

（毕达哥拉斯学派“中心火”宇宙模型，仅供参考，图片来自网络）

一是毕达哥拉斯学派的“地球—天球”两球宇宙观。毕达哥拉斯所在的年代太过久远，我们现在只能通过一些残篇窥其学说一二。毕达哥拉斯学派在公元前400年前，首次提出地球是球体，即“地球”概念，并进一步提出宇宙也是球体，即“天球”概念。毕达哥拉斯学派认为，天球只能有10个，因为10是最完美的数字，以“中心火”为圆心，从内到外分别是地球、“对地”、月球、太阳、金星、水星、火星、木星、土星、恒星天球（为凑够10个天球所创，“对地”在“中心火”另一侧，与地球相对，所以看不到）。值得注意的是，毕达哥拉斯学派“中心火”宇宙模型没有把地球放在宇宙中心，而是把“中心火”放在宇宙中心，所以有学者认为是最早的“日心说”宇宙模型。两球宇宙观为希腊天文学奠定了基础。

（欧多克斯“同心球”宇宙模型，仅供参考，图片来自网络）

二是柏拉图的“拯救现象”和欧多克斯同心球宇宙模型。柏拉图约公元前387年在雅典创办了“阿卡德米”学园，主要目的是促进哲学的发展。柏拉图的《蒂迈欧》是古希腊宇宙学代表作之一，另外一本是亚里士多德的《论天》。柏拉图继承了毕达哥拉斯学派观点，认为天体是神圣和高贵的，都做着匀速圆周的完美运动，他提出行星杂乱无章的视运动也可以通过多种匀速圆周运动叠加而成，这就是“拯救现象”。柏拉图的学生欧多克斯为“拯救现象”提出了宇宙的“同心球叠加方案”（共设定了27个天球——五大行星各4个，太阳和月亮各3个，太阳和月亮虽然没有逆行现象，但仍然多配了一个天球以解释对黄道面的偏离运动，外加最外层的恒星天球），这套方案建立在毕达哥拉斯学派宇宙图景上。这种用天球的组合来模拟天象，成为希腊数理天文的基本模式。

（亚里士多德“水晶球”宇宙模型，仅供参考，图片来自南京大学）

三是亚里士多德的“水晶球”宇宙模型。亚里士多德是古希腊百科全书式的学者，虽然他并非第一个提出“地心说”，但却是从当时条件来看，在公元前300多年，基于观察事实给出“地心说”最充分证据的学者，可以说是亚里士多德成就了“地心说”。在其著作《论天》里亚里士多德根据观察和推测，提出以地球为中心，外有九层天：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天、原始动力层。九层天依次圆形环套，位于第九层的天球是原始动力层，推动其他层围绕地球转。他首次考虑到天体运动的动力问题，认为天上物体由纯洁的以太组成，是不朽和永恒的，永远做着完美的匀速圆周运动。亚里士多德在宇宙模型上走的是欧多克斯的路子，欧多克斯叠加了27个天球，亚里士多德叠加了56个天球，新天球的叠加并非为了更准确地符合实际，而是为了使这些天球联成一个有物理联系的整体。亚里士多德说“吾爱吾师，吾更爱真理” ，他以观察事实为基础，建立了严谨的推理体系，解释了当时几乎全部的自然现象，为后来的引力理论建立作了思想准备。

（托勒密“地心说”本轮-均轮宇宙体系，仅供参考，图品来自江晓原教授博客）

（托勒密模型解释“水逆”，仅供参考，图片来自万物杂志）

（“日心说”行星运动（左）和“地心说”行星运动（右），图片来自万物杂志）

四是托勒密宇宙本轮-均轮模型。托勒密于公元127年-151年在亚历山大城进行过天文观测，完成了《天文学大成》（《至大论》），是古希腊天文学的集大成者。《至大论》给出了地心体系的基本构造，引领了天文学1600多年的“地心说”风潮，一度被当作天文学教科书典范般的存在。托勒密改进了阿波罗尼乌斯提出的“本轮-均轮”体系，他的体系不仅能对行星的运动轨迹进行较为准确的预测，而且可以解释行星的停留和逆行。但是也并未真正地解决问题，而是需要不断增添新的本轮或均轮、不断增加的复杂性，只能为行星运动提供更好的近似，到了哥白尼时代甚至需要用80多个轮来解释行星运动。由此可见，在油画创作的1533年，“地心说”依然是不可挑战的真理。我们现在看上面行星轨迹的动图，会觉得托勒密模型非常复杂，甚至会想古代先贤为什么没有先发现简洁的“日心说”运动，而是先创造了复杂的“地心说”运动？这其实是一种典型的辉格史观（用现在的标准评判过去），是违反历史精神的。

（托勒密“本轮-均轮”运行图，仅供参考，图片来自百度百科）

上述四种宇宙观，从公元前400多年，到公元前300多年，再到公元100多年，基本可以代表从古希腊到文艺复兴前期（公元15世纪），西方主流宇宙观的发展。三种宇宙观有传承，也有各自的发展，具体如下：

毕达哥拉斯“中心火”宇宙模型、欧多克斯同心球宇宙模型、亚里士多德的宇宙模型、托勒密本轮-均轮宇宙模型，有两个共同的认识，一是坚持地球-天球系统，二是坚持行星的匀速圆周运动。

毕达哥拉斯学派“中心火”宇宙模型，是最早的宇宙模型，也是充满浪漫主义色彩的假想。“中心火”宇宙模型只是根据“10”的完美数字和天球概念构造了一个宇宙模型，这个模型并不能解释行星的视运动，也不能与后来的观测数据相匹配，但是却为后来的宇宙模型开辟了道路。

欧多克斯同心球宇宙模型和亚里士多德“水晶球”宇宙模型将地球放在了宇宙的中心，是柏拉图“拯救现象”的解决方案，也是可以用来解释行星视运动的宇宙模型，可以用天球的运动组合来模拟一些天象，大致上也能够符合观测到的一些现象，但是无法解释行星的停、留现象。

托勒密本轮-均轮宇宙模型则是发展了古希腊哲学家阿波罗尼乌斯的本轮-均轮理论，在欧多克斯同心球宇宙模型的基础上，增加了本轮和均轮的解释，将行星的视运动描述成行星围绕地球本轮圆周运动和若干均轮圆周运动的合成。托勒密本轮-均轮宇宙模型不仅能对行星的运动轨迹进行较为准确的预测，而且可以解释行星的停留和逆行，是地心说宇宙模型的巅峰，以至于哥白尼的“日心说”仍然沿用了本轮-均轮的方法论。（值得注意的是因“偏心匀速点”的引入，托勒密模型并非绝对的“地心”模型）

那么，为什么都是用本轮-均轮的方法论，哥白尼的“日心说”却能引起一场伟大的科学革命呢？我们将在下一期《科史钩沉 l 绘画中的宇宙观（二）——从哥白尼到开普勒》为大家揭晓。