教科書告訴我們,在探索大地形狀的歷史上,古希臘人走在了所有文明之前,早在公元前6世紀(jì)畢達(dá)哥拉斯提出“地圓說”,公元前4世紀(jì)亞里士多德論證了“地圓說”,公元2世紀(jì)希臘人托勒密在《天文學(xué)大成》中再一次論證了“地圓說”,文藝復(fù)興之后歐洲人崇拜古希臘,相信地球是圓的,最終地理大發(fā)現(xiàn)后麥哲倫環(huán)球航行一錘定音。
其中,亞里士多德是關(guān)鍵,他是人類第一次論證了“地球是圓的”,通過觀測與發(fā)現(xiàn)證明了這一點。之后,古希臘學(xué)者在亞里士多德的基礎(chǔ)上對地球進(jìn)行了各種數(shù)據(jù)上的測量,托勒密再一次論證了“地圓說”,他的成就更是震驚世界。
那么,亞里士多德論證“地球是圓的”的辦法,到底可不可信呢?事實上,相比元代中國學(xué)者論證地圓的辦法而言,亞里士多德的論證辦法不太可信,我們被騙了幾百年。
公元前6世紀(jì),古希臘畢達(dá)哥拉斯認(rèn)為球形是最完美的幾何體,于是認(rèn)為大地是球形的,這是古希臘“地圓說”的源頭。這里面沒有天文觀測依據(jù)、沒有邏輯、沒有論證,只有喜好,偏偏還蒙對了,然后還一本正經(jīng)且又隆重地寫了下來。
公元前4世紀(jì),推理大師柏拉圖進(jìn)一步完善了這種猜想,他認(rèn)為對稱的形式是最完美的屬性之一,萬物之靈的人類,居住的地方也應(yīng)該是對稱的,上下對稱、左右對稱、前后對稱,各種對稱,只能是球形了,所以“地球是圓的”。
公元前4世紀(jì),古希臘最妖異的大師——亞里士多德,提出了一些論證“地圓”的辦法,接下來就看一看各種傳說的亞氏辦法是不是可信。
首先是“觀測海船”,即桅桿證地圓說,當(dāng)一艘船駛向遠(yuǎn)方時,船體先沉入地平線以下,然后才是桅桿;而當(dāng)一艘船從遠(yuǎn)方駛來時,桅桿會率先冒出來,然后才是船體。
在很多人看來,亞里士多德真聰明,中國古人太笨了,只要觀測一下海船,就知道大地不是平的,進(jìn)而推出“地球是圓的”的結(jié)論。甚至,有人由此認(rèn)為中國沒有海洋意識,不像古希臘那樣關(guān)注海洋,所以才沒有通過觀測海船發(fā)現(xiàn)地圓。然而事實并非這么簡單,以遠(yuǎn)方海船在視線上的狀態(tài),并不能證明地球是圓的。
其一,人的視力有限,不可能看見太遠(yuǎn)的東西,如今站在數(shù)百米高的樓上,看樓下的行人都如同大螞蟻,因此根本就很難看得清遠(yuǎn)方的海船。現(xiàn)代實驗表明,人站在35公里之外,爬在地上,配上高倍望遠(yuǎn)鏡,才能看見100米高(加上桅桿)的海船,因為地球周長約40076千米,1度等于約111千米,35公里僅能體現(xiàn)約0.315度曲率。亞里士多德沒有高倍望遠(yuǎn)鏡,當(dāng)時也沒有如今這樣的大船,如何通過這一辦法確定地球是圓的?
元代趙友欽在《革象新書》中說,“地體雖渾圓,百里數(shù)十里不見其圓,人目直注,不能環(huán)曲。試泛舟江湖,但見舟所到之處隆起,而水之來不見其首,水之去不見其尾。洞庭之廣,日月若出沒其中,遠(yuǎn)山悉在環(huán)曲下,不為障也。”不是中國古人沒想過“桅桿證地圓說”,趙友欽說得很清楚,人無法通過肉眼觀測江、湖中的船只來判定大地是圓的,但在天氣很好的時候,可以通過觀測遠(yuǎn)處的大山來判斷,因為遠(yuǎn)山很大。
可見,趙友欽的“觀測遠(yuǎn)處大山”的辦法,遠(yuǎn)比“桅桿證地圓說”靠譜,而“桅桿證地圓說”更像大航海與望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)之后的觀測結(jié)論。但遺憾的是,古希臘的桅桿證地圓說廣為流傳,而他的觀測遠(yuǎn)處大山的辦法卻鮮為人知。
其二,即便亞里士多德視力驚人,能夠看到數(shù)十公里外的海船桅桿,但還是不能通過這一辦法證明地球是圓的。假設(shè)地球是平的,那么只有平面中心地區(qū)的引力才正常,其他區(qū)域的引力都向中心傾斜,由此導(dǎo)致海洋也會向中心聚集,從而形成了一個冠狀的海面,依然會導(dǎo)致先見桅桿、后見船體的現(xiàn)象。因此,海上觀察遠(yuǎn)方駛來的船只的辦法,只能證明海洋表面是彎曲的,而不能證明地球是圓的。
其次是“觀星”,亞里士多德說:“從埃及和塞浦路斯看得到的星星,在北方地區(qū)看不到?!庇捎诘厍蚴菆A的,不同地區(qū)看到的星星自然有所不同,但如果地球是平的,就不會存在這種現(xiàn)象。
但這一方法比較繁瑣,先要比較了解天上星星及其分布,后要南下北上的實地觀測對比,南下北上的距離要足夠遠(yuǎn),還要排除在北方看不到的天氣等原因,最終確認(rèn)某些星星在南方見得到、在北方卻見不到。
根據(jù)西方文獻(xiàn)記載,亞里士多德出生于色雷斯的斯塔基拉——一座希臘殖民城市,與正在興起的馬其頓相鄰,后來去了雅典柏拉圖學(xué)園學(xué)習(xí)。柏拉圖去世二年后,他開始游歷各地,先去了小亞細(xì)亞,即安納托利亞半島,亞洲西部的半島,位于土耳其境內(nèi),后來被馬其頓國王召回故鄉(xiāng),成為亞歷山大老師,再后來亞里士多德基本居住在雅典,最后逃出雅典身亡。也就是說,亞里士多德沒有去過埃及,活動區(qū)域并不大,似乎沒有機會對比南北星空。
那么,會不會是亞里士多德通過前人繪制的星表來判斷的呢?文獻(xiàn)上說,古希臘學(xué)者阿里斯提爾、提莫恰里斯、喜帕恰斯(被西方譽為天文學(xué)之父)編制過星表,但這三人都不早于公元前3世紀(jì),都是在亞里士多德之后出現(xiàn)的,而世界上最早的星表是中國戰(zhàn)國中期石申、甘德編制的,與亞里士多德處于同一時代。
總之,亞里士多德如何通過南北星空不同來證“地圓”,也是一個謎團,結(jié)論沒什么大問題,但過程經(jīng)不起推敲。
第三是“月食”,月食的成因是太陽照著地球形成了長長的影子,月球走進(jìn)這個陰影里就會形成月食。亞里士多德注意到,在月食期間,月球表面的陰影是圓的,地球的影子掠過月球表面,而影子的形狀是彎曲的,因此地球是圓的。
但較真起來,僅靠一段弧線就認(rèn)為地球是圓的證據(jù)不太足,因為假如地球是個圓柱體,以橫截面對準(zhǔn)太陽時也可以產(chǎn)生圓形的影子。
更為重要的是,在2000多年前,古希臘人怎么知道“月食是由地球的陰影造成的”?如果不知道,就不能說月食時的影子是地球的;如果知道,卻又沒有相關(guān)可信文獻(xiàn)解釋??傊瑏喞锸慷嗟逻@一觀點的形成過程還是一個謎。
第四是“南北北極星的不同高度”,即亞里士多德得出“越往北走、北極星越高,越往南走、北極星越低”的結(jié)論,由此判斷只有球形才會出現(xiàn)這種情況。
亞里士多德如何發(fā)現(xiàn)“南北地區(qū)北極星高低”區(qū)別的暫且不談,先來看一看中國人如何發(fā)現(xiàn)這一點的。中國人很早就發(fā)現(xiàn)了這一點,但想要確認(rèn)這件事,就必須實地測一測。唐朝時期,僧一行挑選了13個點觀測北極星高度,最南端在越南測量出北極星角度約為17.07°,最北端在今天俄羅斯境內(nèi),測出北極星角度為52°,由此發(fā)現(xiàn)了緯度。元代郭守敬挑選了27個點觀測北極星高度,最南端在南海測出北極星角度為15°,最北端在北海測出北極星角度為64.1°,再次確認(rèn)了緯度差別。無論是僧一行,還是郭守敬,他們拿著當(dāng)時最先進(jìn)的儀器,在南北相隔萬里的距離上測量,由此觀測到北極星在南北高度明顯不同,確認(rèn)緯度的存在。
如果南北距離不夠遠(yuǎn),北極星的高度差別就不明顯,又如何作為“地圓說”的證據(jù)?更何況在2000多年前,各種儀器還很粗陋,對天文的認(rèn)知還很粗淺,沒有明顯的數(shù)據(jù)差別,基本不能讓人信服。
而文獻(xiàn)上也沒有說古希臘與亞里士多德有過這樣的觀測,他的活動范圍也不大,那么他“南北地區(qū)北極星高低不同”的結(jié)論從何而來?或許,只能說古希臘天才只要在不同地區(qū)看一看北極星,再在腦子里想一想、算一算,就能得出這樣的結(jié)論吧。
其實,古代社會想要確定“地球是圓的”,最硬的證據(jù)是經(jīng)度與緯度差,其他只能作為輔佐證據(jù)。而相比古希臘莫名其妙地突然出現(xiàn)“地圓說”,中國人對地球的認(rèn)知更符合科學(xué)規(guī)律。
漢代時期,渾天說、蓋天說、晝夜說爭論,最終蓋天說占據(jù)主流,但很多天文現(xiàn)象又不支持蓋天說。僧一行、郭守敬對南北地區(qū)北極星高度的測量,發(fā)現(xiàn)不同緯度北極星高度不同,同時元代耶律楚材測量了尋斯干城和開封城的月食,發(fā)現(xiàn)開封城的要早約1更半,發(fā)現(xiàn)東西不同地區(qū)月食出現(xiàn)時間不同,說明經(jīng)度的存在。需要說明的是,沒有精確的計時工具,基本不可能發(fā)現(xiàn)經(jīng)度,耶律楚材測量月食時,元代已經(jīng)發(fā)明了當(dāng)時極為精確的計時工具,所以確定同一時間觀測天象,才會發(fā)現(xiàn)開封月食比尋斯干城早1更半。
所以,在大規(guī)模測量得出科學(xué)數(shù)據(jù)之后,元代趙友欽說:“測北極出地高下(即緯度差異),及東西各方月食之時刻早晚(即經(jīng)度差異),皆地體渾圓,地度上應(yīng)天度之證。”也就是說,趙友欽認(rèn)為論證“地球是圓的”,只有經(jīng)度差異與維度差異,其他辦法都不太可靠。
可見,不是中國人不聰明,不是沒有發(fā)現(xiàn)一些地圓的特征,而是沒有過硬的證據(jù),自然不能輕易下結(jié)論;一旦測出經(jīng)度與維度差別之后,立即就有人據(jù)此提出地圓說。因此,如果從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)論證角度說,亞里士多德對地圓的論證不可信,相反中國可能才是世界上第一個真正論證了“地圓說”的國家。
至于公元2世紀(jì)時托勒密再一次論證“地圓說”,其實他的著作真不太可信,從天而降、沒有參照文獻(xiàn)。關(guān)于托勒密此人,他牛到什么程度呢?天文地理都精通得一塌糊涂,其中直到15世紀(jì),東西方人類在天文學(xué)上的成就還沒能超越《天文學(xué)大成》一書,也就是說在1300年內(nèi)人類在天文學(xué)上白費功夫;同時他的《地圖學(xué)》上,當(dāng)時歐洲還沒有統(tǒng)一度量衡,竟然繪制了歐洲地圖,而1482年托勒密世界地圖突然重現(xiàn)天日之前,歐洲的航海圖沒有比例,城市之間、海洋中間的點莫名其妙,根本不能用測量學(xué)理解。因此,托勒密這個人或許存在,或許也有一些著作,但絕大部分輝煌成果應(yīng)是后人偽作,也即他論證“地圓說”很難讓人相信。
近代以來,由于中國落后,對中華文化自卑、不自信,很多人對古希臘深信不疑,對中國典籍卻質(zhì)疑頗多。所謂“盡信書不如無書”,質(zhì)疑、求真本是應(yīng)有之理,但不能只質(zhì)疑中國的,而對包括古希臘在內(nèi)的西方典籍深信不疑。嚴(yán)格科學(xué)態(tài)度對待所有材料數(shù)據(jù)是必須的,不能厚此薄彼的雙標(biāo),古希臘“地圓說”的形成與論證過程,就非常值得質(zhì)疑。
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