第十章　不斷擴(kuò)展的視野

一、地球與它的近鄰

現(xiàn)在，讓我們結(jié)束在分子、原子與原子核世界里的徜徉，回到我們熟悉的世界中來。我們還要去旅行一次，不過，這一次的方向與之前相反，是向著太陽、行星、星云以及宇宙的深處。科學(xué)在這個(gè)方面的進(jìn)展，也與在微觀世界中一樣，讓我們越來越遠(yuǎn)離自己熟悉的世界，獲得越來越寬廣的視野。

在人類文明發(fā)端的時(shí)候，所談?wù)摰降挠钪嬷挥泻苄〉某叨�。在人們的意識(shí)里，大地就是一個(gè)扁平的盤，四面被海洋所環(huán)繞。大地就在海洋上漂浮著，下面是深不見底的海水，上面是神靈的居所天空。這個(gè)扁平的盤幾乎囊括了當(dāng)時(shí)所知道的所有地方，包括地中海與歐洲和非洲瀕臨海洋的一部分，還有亞洲的一小部分。大地的最北端橫著一條極高的山脈，那就是海洋與陸地的界限，夜間，太陽就會(huì)靜靜地在山后的海面上休息。圖104準(zhǔn)確地還原了古代人對于世界面貌的認(rèn)知。不過，在公元3世紀(jì)，有一個(gè)人對這種被人們普遍接受的簡單世界觀提出了異議，他就是著名的希臘哲學(xué)家（當(dāng)時(shí)這個(gè)名詞是指科學(xué)家）亞里士多德。

圖 104　古代人認(rèn)為世界就是這么大！

亞里士多德在《天論》這本著作里，提出個(gè)理論：大地其實(shí)是個(gè)球體，一部分是陸地，一部分是海洋，外面被空氣包裹著。他借助了很多現(xiàn)象來證明這個(gè)觀點(diǎn)，現(xiàn)在我們再看這些觀點(diǎn)的時(shí)候，都會(huì)感覺有些熟悉甚至是有些瑣碎。他舉例，一艘船在從地平線上消失的時(shí)候，往往是船身先看不見了之后，桅桿才慢慢消失。這就表明，海洋不是平的，而是彎曲著的。他還舉例，月食一定是地球的陰影在拂過月球表面的時(shí)候造成的。既然這個(gè)陰影是圓的，那么地球自身也應(yīng)該是圓的。不過，當(dāng)時(shí)并沒有多少人贊同他的觀點(diǎn)。假如他的觀點(diǎn)是正確的，人們就無法理解了，住在地球另一面（即對蹠點(diǎn)，對我們來說是澳大利亞 ）的人難道是頭朝下在走路嗎？那他們不會(huì)掉下去嗎？那水為什么不會(huì)流入天空呢？（圖105）

你看，人們當(dāng)時(shí)還沒能理解，物體的下落是由于受到了來自地球的引力。對他們來說，“上”與“下”是個(gè)絕對的空間方向，不管在哪里都是一樣的。他們所認(rèn)為的，在我們這個(gè)世界走出一半遠(yuǎn)，“上”與“下”就會(huì)相互轉(zhuǎn)換，簡直是大錯(cuò)特錯(cuò)。彼時(shí)人們對亞里士多德觀點(diǎn)的看法，就如同此時(shí)一些人對愛因斯坦相對論的看法。那時(shí)，重物墜落的現(xiàn)象，被解釋為一切物體都天然存在向下運(yùn)動(dòng)的傾向，而不與現(xiàn)在相同，認(rèn)為是受到了地球的引力。因此，你若膽敢冒險(xiǎn)跑到地球的另一半去，就會(huì)朝下掉入藍(lán)色的天空里！摒棄舊思想的工作極為困難，新的觀念遭到了強(qiáng)烈的反對，甚至直到15世紀(jì)，也就是亞里士多德去世后兩千年，仍舊有人用地球?qū)γ娴娜祟^朝下站立的畫作，來嘲笑大地是球體的這個(gè)理論。即便是偉大的哥倫布，在出發(fā)尋找通往印度的新航道的時(shí)候，可能也并不認(rèn)為自己的計(jì)劃是完備的，后來他的航路受到了美洲大陸的阻隔，并沒完全實(shí)現(xiàn)自己的計(jì)劃。直到麥哲倫完成了那次著名的環(huán)球航行之后，人們才最終消除了對大地是球體的質(zhì)疑。

圖 105　反對大地為球形的論述

當(dāng)大地首次被人們意識(shí)到是球體之后，人們自然而然會(huì)問自己這樣的問題：這個(gè)球體究竟有多大？與當(dāng)時(shí)已經(jīng)知道的世界相比呢？而且顯然，古希臘的哲學(xué)家們沒有辦法進(jìn)行環(huán)球旅行，那該如何來度量地球呢？

哈，真的有個(gè)辦法，這個(gè)辦法最早是由古希臘著名科學(xué)家埃拉托色尼在公元前3世紀(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)他住在古希臘的殖民地，埃及的亞歷山大里亞城。那里有個(gè)地方叫塞恩城，位于距離亞城南部五千斯塔迪姆遠(yuǎn)的尼羅河上游。他聽那里的原住民講，在夏至日那天正午，太陽會(huì)正懸當(dāng)頭，所有豎直的物體都不會(huì)有影子。并且他還知道，這種情況在亞歷山大里亞城就從不會(huì)發(fā)生。在夏至日那天，太陽與天頂（即頭頂正上方那個(gè)）有7°的角距離，這大概是整個(gè)圓周的1/50 。埃拉托色尼以大地是圓形的為出發(fā)點(diǎn)，很簡單地為這種現(xiàn)象做出了解釋，從圖106可以很容易看懂。實(shí)際上，既然兩座城市之間的地面是彎曲的，那么豎直射向塞恩城的光線就必然會(huì)與北面的里亞城產(chǎn)生一定的交角。從地心做兩條直線，一條連接塞恩城，一條連接里亞城，從圖中可以看出，兩條連線的夾角與通過亞歷山大里亞城的那條引線（即天頂方向）和正射向塞恩城的光線之間的夾角是相等的。

由于這個(gè)角度是一個(gè)圓周的1/50，所以整個(gè)圓的周長就應(yīng)該是這兩個(gè)城市之間距離的50倍，也就是25萬斯塔迪姆。一斯塔迪姆大約等于1/10英里，所以，埃拉托色尼算出的結(jié)果大約是25 000英里，也就是4萬公里，這與現(xiàn)代測量的數(shù)值的確極為接近。

不過，第一次對地球進(jìn)行測量得到的結(jié)果，其重要性并不在于它有多精確，而是在于它讓人們意識(shí)到了地球的廣博。你看，它的總面積比當(dāng)時(shí)知道的全部陸地的面積還要大出幾百倍有余。這是真的嗎？如果是真的，那么，未知的世界有什么呢？