當羅馬人的這個希臘係統的陰陽曆使用至儒略.凱撒(公元前100~前44年)時代,季節已經差了三個月。也就是說,曆麵上的冬季實際是在秋季度過的。於是,這位羅馬皇帝就請埃及天文學家索西琴斯幫助修訂曆法。儒略.凱撒接受了索西琴斯的建議,廢除了陰陽合曆,使民用年完全依太陽年計算。1年之長采用埃及已經使用過的365.25日,1年12個月,月名依舊,僅將7月改以儒略的名字稱呼(儒略誕生在7月)。單月31日,雙月30日。又從1年中處決犯人的2月份中減少1天,為29日。每4年設1閏年,隻有當閏時才在2月加進1天,為30日。這樣,新曆平年365日,閏年366日。為了使日曆與季節配合,規定以羅馬建城708年,即公元前46年應有15個月。此修艦的曆法就稱為儒略曆。
公元27年,奧古斯都成為羅馬的皇帝。為了顯示自己與他的前任有同樣的權威,將原來8月的月名以自己的名字來代替(他誕生在8月廣更為了顯示自己的尊嚴,又從2月中抽出1日,加到8月中,於是就造成7、8月為連大月,8月以後大小月顛倒,而2月就隻有28天了。
這部曆法具有太陽曆不需設置閏月的優點,而且置閏非常簡單,太陽年的長度在當時來說也是比較精密的,所以它是受到當時人們歡迎的一部曆法。儒略曆曾在基督教流行的國家中一直使用到16世紀改用格利曆為止。因此,它是西方天文學史上的一件大事。
托勒密和他的宇宙體係
喜帕恰斯以後的300年中,希臘天文學幾乎沒有取得重大的進展。唯一值得介紹的就是上麵已經說過的帕西東尼斯和協助儒略,凱撒改曆的索西琴斯。後者還發現了太陽和月亮視直徑的大小是變化的,這證明日月的距離是在改變的。
喜帕恰斯的真正繼承人是托勒密(公元85~165)。他生於錫貝德。公元127~151年在亞曆山大裏亞進行天文工作。他的主要著作叫做《大綜合論》。我們今天所以能夠讀到這部偉大的著作,全靠了它的阿拉伯譯本流傳下來。它被轉譯成許多種文字出版,在整個中世紀裏,這本書被人們奉為天文知識的經典著作。在這部書中,概括了希臘化時期天文學的一切成就,尤其是亞曆山大學派天文學家的成就,喜帕恰斯的發現以及阿波羅尼和其他幾何學家的理論體係。
首先對他的不朽著作《大綜合論》的內容作一簡要介紹。
《大綜合論》共分13卷。第一卷概要地介紹了他對於宇宙結構的基本觀點,論述了地為球形的證據。第二卷介紹一些基本定義和初等理論。第三卷討論了太陽的不規則運動和年的長度。第四卷討論了月亮運動的理論及他自己的重要發現。第五卷討論天文儀器,其中有視差測定規、天球儀、象限儀、水時計等等。並介紹推求日月距離的方法。第六卷討論日月食的計算方法。第七、第八卷介紹1080個恒星的星表。第九卷至結束介紹行星運動的理論。
托勒密不僅是一位著名的天文學家,而且也是重要的數學家和一位好的天文觀測者。象限儀可能是他的新發明。他也創製過一些其他儀器,用它們進行過長期的觀測,並在此基礎上獲得了許多重要發現。他發現北天極在恒星間的位置是移動的,這與二分點的位移聯係起來,就很明顯地證實了天球周日自轉軸的方向在空間作緩慢移動。他又通過對恒星位置的反複觀測,發現了由於大氣折射使接近地平的星象位置升高的現象。並且用光學折射的道理作了理論說明。
對於月亮的不規則運動,喜帕恰斯發現了月行的中心差現象,.他使用了偏心圓理論來解釋。但是,除此以外,托勒密還發現了月亮的出差現象,這就是月亮軌道的拱線位置的變化而產生的月亮在上下弦時運動的不均勻性。於@勒密就在月行的偏心圓基礎上加以擴充,再給月亮加上一個本輪來解釋。
人們都把《大綜合論》裏所介紹的宇宙體係稱為托勒密宇宙體係。其實其中大部分都不是他的工作,這個體係實在是由亞曆山大學派的許多天文學家共同創造的,其中尤其以岡波朗尼斯和軎帕恰斯的工作突出。托勒密隻是在他們工作的基礎上加以發展和綜合。這個體係認為地球位於宇宙的中心。天體圍繞它運轉。最接近地球的是月亮,其次是水星、金星、太陽、火星、木星、土星、恒星以及宗動天,這就是所謂九重天的思想。他在描述行星運動時,如同描述太陽月亮的運動一樣,以本輪均輪加偏心圓的理—行說明。由於觀測越來越精密及觀測數據的積累,所發現的行星不規則運動就越來越複雜。為了說明這種複雜運動,托勒密除掉假設地球偏在均輪中心的一邊以外,同時還設想本輪的中心沿著均輪的運動也是不均勻的。他另外引人一個叫作“等點”的概念,等點與本輪中心的距離等於地球至均輪中心的距離,但方向相反。假設本輪中心的運動從等點看是等速的。於是既維護了天體作等速圓周運動的莊嚴及和諧,又盡可能地將理論推得的運動軌跡符合觀測的結果。
通過這樣的不斷修正,他所推算出來的行星方位與觀測的結果是相當符合的。從理論上來說,這個宇宙體係似乎是合乎邏輯的完善的數學圖解。但他所設想的運動體係實在是太複雜了,因而使人很難相信他是真實宇宙的運動狀態。托勒密自己也承認,天體的視運動的複雜情況是可以用用地球本身的運動來解釋的。但是托勒密卻以當時所認識的物理學論據來否定地球運動的存在。他認為,如果地球運動,則地球上的一切東西恐怕都會被“衝掉”,都會從地球的表麵被拋出去;而位於地球上空的物體,如雲彩和飛鳥等,恐怕都會落在地球的後麵。
托勒密的天文工作可說是希臘和羅馬天文學的總結。托勒密的宇宙體係在曆史上是希臘化時期天文學以及羅馬天文學的集大成者。托勒密以後,希臘文化完全墜人黑暗的境界。特別是在公元4世紀末羅馬帝國崩潰以後,在基督教義的主宰下,傳統的希臘知識被放棄了,采用由希伯來傳來的宇宙觀。天文學的發展薆到阻礙。特別是阿拉伯人的入侵,更毀壞了希臘文化在東方的幾個中心。而亞曆山大圖書館則在公元389年被一次基督教人的叛亂搗毀了。公元640年,亞曆山大城被阿拉伯人攻破,繆司學院也被伊斯蘭教徒毀掉了。收截的70萬卷手稿全都付諸一炬。