两个圆一起转,转出一条直线
小圆直径等于大圆半径,大圆转一角、小圆反着转两倍——边上那一点只在一条直径上来回走,离圆心 2r·cos θ。
托勒密的模型能算准,可有几处在当时的物理里说不通:天上只该有匀速转动的圆,而他让一些点在直线上往返、让一些圆绕着不是自己圆心的点匀速转。图西要解的是一道纯几何的题:只用匀速转动的圆,能不能造出一条直线上的往返?他的答案是两个圆:小圆的直径等于大圆的半径,内切着放进去;大圆朝一边转,小圆就朝另一边、以两倍的角速度转。小圆边上原先与大圆相切的那一点,从此只在大圆的一条直径上来回走,离圆心的距离正是 2r·cos θ——今天叫简谐振动。证明只要一行:那一点等于两个转向相反的等长转动之和,竖直方向的分量逐项相消。本页的肖像就是这件东西在他自己书里的样子:梵蒂冈藏《天文学纪要》抄本上并排四幅小图,大圆每转四分之一圈,那个点依次落在直径的上端、圆心、下端、圆心。它第一次写出来是在 1245 年一篇波斯文的解疑之作里(这个日子是 Ragep 2020 年据一部塔什干抄本的题记才定下的,此前通说 1247 年),十年前他就说自己找到了「一个精巧的办法」,却一直没公开。
看那一点怎样只在一条直径上来回;按「小圆边上三个点」,边上每一点各走一条直径
托勒密的模型里有些运动不是匀速圆周,这在当时的物理里说不通;图西要的是只用匀速转动的圆,造出一条直线上的往返。办法是两个圆:小圆的直径等于大圆的半径,内切着放进去,大圆转一个角,小圆就相对大圆反着转两倍的角。小圆边上原先与大圆相切的那一点,从此只在大圆的一条直径上来回走,离圆心的距离正是 2r·cos θ——今天叫简谐振动。右上四幅照的是本页肖像那一叶抄本:大圆每转四分之一圈,那个点依次落在直径的上端、圆心、下端、圆心。按「小圆边上三个点」看,边上任何一点都各走一条直径。
