宇宙的邊疆（節(jié)選）

卡爾·薩根

公元前3世紀(jì)，在當(dāng)時最大的城市——埃及的亞歷山大住著一個名叫埃拉托斯尼的人，當(dāng)時一個最羨慕他的人稱他“貝塔（β）”——希臘文的第二個字母。這是因為，他說埃拉托斯尼是世界上第一個無所不知的人。但是埃拉托斯尼顯然幾乎在所有的領(lǐng)域里都是“阿爾法（α）”。（希臘文的第一個字母，用α形象生動地表明埃拉托斯尼在當(dāng)時是世界第一）他是一個天文學(xué)家、歷史學(xué)家、地理學(xué)家、哲學(xué)家、詩人、戲劇批評家和數(shù)學(xué)家。他的著作從《天文學(xué)》到《痛解論》，樣樣都有。他還是亞歷山大市圖書館的館長。有一天，他從該館的一本手抄本里讀到下面一段話：在南部邊疆西因前哨靠近尼羅河第一大瀑布的地方，在6月21日正午，直立的長竿在地面上沒有投下陰影。在夏至那天——一年當(dāng)中白晝最長的一天，接近中午的時候，圣堂圓柱的陰影越來越短，最后在正午消失掉。這時太陽從頭頂上直射下來，在一口深井的井水里可以看到太陽的倒影。

上述的觀察是很容易為人們所忽略的。長竿、陰影、井里的倒影、太陽的位置——日常生活中這樣簡單的事情有什么重要的意義呢？但埃拉托斯尼是一個科學(xué)家，他當(dāng)即想到做一個實驗，實地觀察一下亞歷山大的直立長竿是否在6月21日正午會在地面上投下陰影。結(jié)果他們的實驗證實：長竿在地面上投下了陰影。（很容易被常人所忽略的最普遍不過的現(xiàn)象卻引起科學(xué)家的注意，這種善于觀察、用心思考和深入探索的精神值得我們學(xué)習(xí)。）

埃拉托斯尼自我思忖：為什么在西因的長竿不投下陰影，而同一時刻在北邊的亞歷山大的長竿卻投下明顯的陰影呢？假設(shè)在一幅古埃及的地圖上有兩根等長的垂竿，一根直立在亞歷山大，另一根直立在西因。假定在某一個特定的時刻兩根長竿都沒有在地面上投下陰影，這一點(diǎn)很容易理解——只要地球是扁平的。（運(yùn)用假設(shè)的說明方法）這時候，太陽在頭頂上直射。如果兩根長竿在地面上投下等長的陰影的話，在扁平的地球上也說得通：這個時候太陽光線以同樣的角度斜射在這兩根長竿上。但是在同一時刻，在西因沒有陰影，而在亞歷山大卻有明顯的陰影，這究竟是怎么一回事呢？（實驗求證，善于思考，“證偽”是科學(xué)探索的重要品質(zhì)和方法。）

他認(rèn)為唯一可能的答案是：地球的表面是弧形的，而且弧度越大，陰影長度的差別就越大。因為太陽離我們?nèi)绱酥h(yuǎn)，所以陽光照射到地球的時候是平行的。長竿與太陽光線的夾角不同，它們在地面上投下陰影的長度也就不同。就投在地面上的陰影長度的差別而言亞歷山大和西因之間的距離必定是它們在地面上的偏差角——約7度。（運(yùn)用作詮釋的說明方法）也就是說，假如將長竿插入地心，它們就會在那里相交成7度角。7度相當(dāng)于整個地球圓周360度的1/50。埃拉托斯尼知道亞歷山大和西因之間的距離約800公里，因為他雇人步測過。800公里乘50等于4萬公里：這就是地球的圓周長度。（運(yùn)用列數(shù)據(jù)、畫圖表、作詮釋的說明方法，用淺顯的語言把深奧的道理講得通俗易懂。）

這個答案是正確的。埃拉托斯尼唯一的工具是長竿、眼睛、腳和頭腦，再加上對實驗的興趣。憑著這些東西，他推斷出地球的圓周長度，誤差只有百分之幾，這在2200年前是一個非凡的成就。他是第一個精確地測量出一個行星的大小的人。（總結(jié)：指出埃拉托斯尼推斷出地球的圓周長度的非凡意義。）

（選自《宇宙》，有刪改）

◆賞析

選文主要介紹了古希臘杰出的科學(xué)家埃拉托斯尼運(yùn)用最原始的方法測量出地球的圓周長度，幾乎沒有誤差，并且把計算方式和計算方法講得通俗易懂。這一非凡成就，對于兩千多年前的人類來說，無疑是科學(xué)界的一個巨大的進(jìn)步，也是人類勇于探索自然、挑戰(zhàn)自我、積累智慧的寫照，這種精神對當(dāng)下仍有積極的借鑒和啟示意義。

【程斌波/供稿】