對球形大地的認知

文｜尹傳紅

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2022年是人類首次完成環球航行500周年。這一次載入史冊的偉大航行，由效力于西班牙王室的葡萄牙探險家費爾南多·麥哲倫引領。他們的船隊于1519年9月20日從西班牙瓜達爾基維爾河口出發，自西向東行，歷盡艱險，費時3年，繞世界航行了整整一圈，又回到始發地。開辟新航線之外，此番遠征最重要的意義在于，它證實了古代賢哲的一個非凡洞察——大地是圓球形的。

其實，大地的形狀及其在空間的位置，很早便是人類探索思考的“科學問題”。我國古代有“天圓似張蓋，地方如棋局”之說，即所謂的“天圓地方”。在古代西方世界，有人猜想大地無盡地延伸，我們生存的世界大概是一個由陸地和海洋組成的廣闊無垠的平面。它好像是固定地穩立在永恒不變的基礎之上，日月星辰似乎都圍繞著作為“中心”的大地在轉動。

最早也許可以追溯到公元前6世紀，古希臘數學家畢達哥拉斯從和諧、完美的思辨概念出發，也考慮到對稱和平衡，相信大地應當是球形的。公元前4世紀的古希臘哲學家亞里士多德持類似觀點。他還結合觀察和推理，給出了經驗證據：發生月食時，投射在月球上的陰影總為弧形，這表明大地是球形；出門旅行時，越往北走，北極星越高，越往南走，北極星越低，且可看到一些在北方看不到的新星。

古時人們常常也注意到這樣的現象：第一眼看到海岸線時，總是最高的山峰從海上升起；接著，越來越靠近岸邊，就有越來越多的群山進入視野。在晴朗的日子里眺望遠方的船只，首先看到的，往往是“地平線上的桅桿”——大地的弧形表面掩藏了船身。

對球形大地的認知，是一項不俗的智識成就。然而，這很快又引發了令人困惑的新問題：如果大地為球形，那么遠足的旅行者為什么不會掉落呢？還有，在球形大地的另一端，難道生活著和我們腳底板相對的人么？盡管亞里士多德已然認識到，并無普適的“下方”令各處的物體均向它跌落，并以其樸素的物質理論給出了不錯的回答，但依然缺乏足夠有力的科學論證。

那時候，引力思想和重力理論尚未出現，人們更無從想象，地球是懸空無靠且時刻都在高速運轉的（自轉和公轉）——這確乎與人們日常的體察和經驗不符。因此，如何從可觀察事實或現象去推導最合宜的解釋，揭示自然的規律和本質以尋求真理，真不是那么容易的。

回望在2500年的漫長歲月中，人類對地球的形狀和地球在宇宙中位置和運動的認知，對月食、日食等天象的實質和地、月、日三者關系的認識，對晝夜更替、季節循環、天體運行軌道等的思考——這些關聯起來的探索，都極大地助推了天文學、物理學的發端，同時也有力地促進了理性思維、科學思想與科學方法的發展，人類宇宙觀、世界觀的形成和飛躍。正是從這樣的意義上講，科學或許起步于人類理解天空的嘗試：追溯事物演變，探尋其中因果。