平らな地球：プトレマイオスと地動説モデル #3

プトレマイオスの肖像

作者：ユストゥス・ファン・ヘント（ヨース・ファン・ワッセンホーフェ）（1410–1480）、所蔵：ルーヴル美術館、パリ、フランス

プトレマイオスとは誰か？

クラウディオス・プトレマイオスは紀元2世紀に活躍したギリシャ人学者である。生涯に関する情報は限られているが、著作に記録された観測の日付から、最も生産的な時期は紀元127年から141年の間であったと推測される。正確な生没年は不明だが、一般に紀元100年頃に生まれ、170年頃に亡くなったと考えられている。

プトレマイオスの天文観測の大半はアレクサンドリアで行われたことから、彼は生涯の大半をこの都市で過ごしたと考えられる。ラテン名クラウディウスはローマ市民権を有していたことを示しており、おそらく家族の一員がローマ帝国時代に市民権を取得したためである。

天文学以外にも、地理学、光学、音楽理論、占星術に関する著作を残した。代表的な著作には『アルマゲスト』『テトラビブロス』『地理学』『光学』がある。これらの著作は古代から中世にかけての科学的思考に多大な影響を与えた。プトレマイオスは、独自の理論家というより、先行する知識を体系的に整理・解釈した人物として評価されることが多い。特にヒッパルコスら天文学者の業績を基盤とし、彼らのモデルを洗練させて科学史に永続的な地位を確立した体系へと発展させた。

地動説

地動説（地球中心説）は、地球が宇宙の中心に位置し、他のすべての天体がそれを周回するという考えに基づく宇宙論体系である。この概念の起源は古代ギリシャ思想にまで遡ることができる。紀元前6世紀、ピタゴラス派の哲学者たちは天体の規則的な円運動に関する考えを提唱し、宇宙には構造化された数学的に定義可能な性質があると示唆した。

紀元前4世紀、エウドクシオスは同心球体モデルを用いて天体の運動を説明しようと試みた。彼は、各惑星の運動は回転する球体の体系によって記述できると主張した。しかし、このモデルは観測精度において不十分であることが判明した。

アリストテレス（紀元前384-322年）は後に、エウドクソスの幾何学的枠組みに物理的説明を与えた。彼は、地球が宇宙の中心で不動であり、天体はそれを取り巻く透明な球体によって運ばれていると主張した。彼の見解では、天界は「完全」であり円運動は自然である一方、地球は変化と不完全性の領域であった。この視点は宇宙論的枠組みと形而上学的枠組みの両方を提供したため、大きな影響力を持った。

地動説モデルの中で最も先進的で影響力のある形態は、紀元2世紀にアレクサンドリアの天文学者クラウディオス・プトレマイオスによって発展させた。『アルマゲスト』においてプトレマイオスは、惑星運動を説明するために偏心円（中心からずれた円）、周転円（円内の円）、等速点（等角運動の基準点）といった概念を導入した。この体系は観測結果との一致において、それ以前のモデルをはるかに凌ぐ精度を示した。プトレマイオスの数学的枠組みは約1400年にわたり天文学の支配的な基準として存続した。

アレクサンドリアの科学的伝統が衰退した後、プトレマイオスの体系はビザンツ帝国、そして後にイスラム世界で継承された。8～9世紀のアッバース朝時代、『天文学大成』はアラビア語に翻訳され『アル＝マジュスティ』として知られるようになった。この時代の天文学者たちはこのモデルを研究し、改良し、時には批判的に再評価した。

イスラム世界、特にホラーサーンやバグダードといった地域では、プトレマイオスのモデルを改良・修正する天文学的研究が盛んに行われた。タービト・イブン・クッラ、バヌー・ムーサ兄弟、アル＝バッターニー、イブン・ユヌスといった学者たちは、より精密な観測を通じて惑星表を洗練させた。しかし、この時代におけるモデルへの根本的な批判は依然として限定的であった。

プトレマイオスの宇宙モデルの構造

プトレマイオスの宇宙モデルによれば、宇宙の中心には球形で静止した地球があった。地球は自転も公転もせず、他のすべての天体が地球の周りを公転していた。月、太陽、惑星、恒星といったこれらの天体は、地球の周りを完全な円軌道で動いていた。その円軌道は「周転円」と呼ばれ、地球を回る大きな軌道であった。惑星はデフェレント上だけでなく、それに付随する小さな円（エピサイクル）上でも動いた。この仕組みは、惑星が空で逆行するように見える逆行運動などの現象を説明するために考案された。

偏心円の中心は地球の中心と一致せず、わずかにずれていた（偏心）。惑星は周転円上の運動を、等分点と呼ばれる特殊な点に対する等角速度で進んだ。この調整により、惑星が空を異なる速度で移動するように見える現象と、モデルがより密接に一致するようになった。

天球体系は透明な入れ子状の球体として構想された。各惑星は固有の球体に支えられていた。最外層の恒星球は宇宙全体を包み込み、地球の周りを一日で一周し、宇宙の境界を形成していた。