亚里士多德论证“地圆说”的办法科学吗?元代中国学者改写认知

maolijief发表于:2018-10-11

教科书告诉我们,在探索大地形状的历史上,古希腊人走在了所有文明之前,早在公元前6世纪毕达哥拉斯提出“地圆说”,公元前4世纪亚里士多德论证了“地圆说”,公元2世纪希腊人托勒密在《天文学大成》中再一次论证了“地圆说”,文艺复兴之后欧洲人崇拜古希腊,相信地球是圆的,最终地理大发现后麦哲伦环球航行一锤定音。

其中,亚里士多德是关键,他是人类第一次论证了“地球是圆的”,通过观测与发现证明了这一点。之后,古希腊学者在亚里士多德的基础上对地球进行了各种数据上的测量,托勒密再一次论证了“地圆说”,他的成就更是震惊世界。

那么,亚里士多德论证“地球是圆的”的办法,到底可不可信呢?事实上,相比元代中国学者论证地圆的办法而言,亚里士多德的论证办法值得怀疑。

亚里士多德论证“地圆说”的办法科学吗?元代中国学者改写认知

公元前6世纪,古希腊毕达哥拉斯认为球形是最完美的几何体,于是认为大地是球形的,这是古希腊“地圆说”的源头。这里面没有天文观测依据、没有逻辑、没有论证,只有喜好,偏偏还蒙对了,然后还一本正经且又隆重地写了下来。

公元前4世纪,推理大师柏拉图进一步完善了这种猜想,他认为对称的形式是最完美的属性之一,万物之灵的人类,居住的地方也应该是对称的,上下对称、左右对称、前后对称,各种对称,只能是球形了,所以“地球是圆的”。

公元前4世纪,古希腊最妖异的大师——亚里士多德,提出了一些论证“地圆”的办法,接下来就看一看各种传说的亚氏办法是不是可信。

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首先是“观测海船”,即桅杆证地圆说,当一艘船驶向远方时,船体先沉入地平线以下,然后才是桅杆;而当一艘船从远方驶来时,桅杆会率先冒出来,然后才是船体。

在很多人看来,亚里士多德真聪明,中国古人太笨了,只要观测一下海船,就知道大地不是平的,进而推出“地球是圆的”的结论。甚至,有人由此认为中国没有海洋意识,不像古希腊那样关注海洋,所以才没有通过观测海船发现地圆。然而事实并非这么简单,以远方海船在视线上的状态,并不能证明地球是圆的。

其一,人的视力有限,不可能看见太远的东西,如今站在数百米高的楼上,看楼下的行人都如同大蚂蚁,因此根本就很难看得清远方的海船。现代实验表明,人站在35公里之外,爬在地上,配上高倍望远镜,才能看见100米高(加上桅杆)的海船,因为地球周长约40076千米,1度等于约111千米,35公里仅能体现约0.315度曲率。亚里士多德没有高倍望远镜,当时也没有如今这样的大船,如何通过这一办法确定地球是圆的?

亚里士多德论证“地圆说”的办法科学吗?元代中国学者改写认知

元代赵友钦在《革象新书》中说,“地体虽浑圆,百里数十里不见其圆,人目直注,不能环曲。试泛舟江湖,但见舟所到之处隆起,而水之来不见其首,水之去不见其尾。洞庭之广,日月若出没其中,远山悉在环曲下,不为障也。”不是中国古人没想过“桅杆证地圆说”,赵友钦说得很清楚,人无法通过肉眼观测江、湖中的船只来判定大地是圆的,但在天气很好的时候,可以通过观测远处的大山来判断,因为远山很大。

可见,赵友钦的“观测远处大山”的办法,远比“桅杆证地圆说”靠谱,而“桅杆证地圆说”更像大航海与望远镜出现之后的观测结论。但遗憾的是,古希腊的桅杆证地圆说广为流传,而他的观测远处大山的办法却鲜为人知。

其二,即便亚里士多德视力惊人,能够看到数十公里外的海船桅杆,但还是不能通过这一办法证明地球是圆的。假设地球是平的,那么只有平面中心地区的引力才正常,其他区域的引力都向中心倾斜,由此导致海洋也会向中心聚集,从而形成了一个冠状的海面,依然会导致先见桅杆、后见船体的现象。因此,海上观察远方驶来的船只的办法,只能证明海洋表面是弯曲的,而不能证明地球是圆的。

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其次是“观星”,亚里士多德说:“从埃及和塞浦路斯看得到的星星,在北方地区看不到。”由于地球是圆的,不同地区看到的星星自然有所不同,但如果地球是平的,就不会存在这种现象。

但这一方法比较繁琐,先要比较了解天上星星及其分布,后要南下北上的实地观测对比,南下北上的距离要足够远,还要排除在北方看不到的天气等原因,最终确认某些星星在南方见得到、在北方却见不到。

根据西方文献记载,亚里士多德出生于色雷斯的斯塔基拉——一座希腊殖民城市,与正在兴起的马其顿相邻,后来去了雅典柏拉图学园学习。柏拉图去世二年后,他开始游历各地,先去了小亚细亚,即安纳托利亚半岛,亚洲西部的半岛,位于土耳其境内,后来被马其顿国王召回故乡,成为亚历山大老师,再后来亚里士多德基本居住在雅典,最后逃出雅典身亡。也就是说,亚里士多德没有去过埃及,活动区域并不大,似乎没有机会对比南北星空。

那么,会不会是亚里士多德通过前人绘制的星表来判断的呢?文献上说,古希腊学者阿里斯提尔、提莫恰里斯、喜帕恰斯(被西方誉为天文学之父)编制过星表,但这三人都不早于公元前3世纪,都是在亚里士多德之后出现的,而世界上最早的星表是中国战国中期石申、甘德编制的,与亚里士多德处于同一时代。

总之,亚里士多德如何通过南北星空不同来证“地圆”,也是一个谜团,结论没什么大问题,但过程经不起推敲。

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第三是“月食”,月食的成因是太阳照着地球形成了长长的影子,月球走进这个阴影里就会形成月食。亚里士多德注意到,在月食期间,月球表面的阴影是圆的,地球的影子掠过月球表面,而影子的形状是弯曲的,因此地球是圆的。

但较真起来,仅靠一段弧线就认为地球是圆的证据不太足,因为假如地球是个圆柱体,以横截面对准太阳时也可以产生圆形的影子。

更为重要的是,在2000多年前,古希腊人怎么知道“月食是由地球的阴影造成的”?如果不知道,就不能说月食时的影子是地球的;如果知道,却又没有相关可信文献解释。总之,亚里士多德这一观点的形成过程还是一个谜。

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第四是“南北北极星的不同高度”,即亚里士多德得出“越往北走、北极星越高,越往南走、北极星越低”的结论,由此判断只有球形才会出现这种情况。

亚里士多德如何发现“南北地区北极星高低”区别的暂且不谈,先来看一看中国人如何发现这一点的。中国人很早就发现了这一点,但想要确认这件事,就必须实地测一测。唐朝时期,僧一行挑选了13个点观测北极星高度,最南端在越南测量出北极星角度约为17.07°,最北端在今天俄罗斯境内,测出北极星角度为52°,由此发现了纬度。元代郭守敬挑选了27个点观测北极星高度,最南端在南海测出北极星角度为15°,最北端在北海测出北极星角度为64.1°,再次确认了纬度差别。无论是僧一行,还是郭守敬,他们拿着当时最先进的仪器,在南北相隔万里的距离上测量,由此观测到北极星在南北高度明显不同,确认纬度的存在。

如果南北距离不够远,北极星的高度差别就不明显,又如何作为“地圆说”的证据?更何况在2000多年前,各种仪器还很粗陋,对天文的认知还很粗浅,没有明显的数据差别,基本不能让人信服。

而文献上也没有说古希腊与亚里士多德有过这样的观测,他的活动范围也不大,那么他“南北地区北极星高低不同”的结论从何而来?或许,只能说古希腊天才只要在不同地区看一看北极星,再在脑子里想一想、算一算,就能得出这样的结论吧。

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其实,古代社会想要确定“地球是圆的”,最硬的证据是经度与纬度差,其他只能作为辅佐证据。而相比古希腊莫名其妙地突然出现“地圆说”,中国人对地球的认知更符合科学规律。

汉代时期,浑天说、盖天说、昼夜说争论,最终盖天说占据主流,但很多天文现象又不支持盖天说。僧一行、郭守敬对南北地区北极星高度的测量,发现不同纬度北极星高度不同,同时元代耶律楚材测量了寻斯干城和开封城的月食,发现开封城的要早约1更半,发现东西不同地区月食出现时间不同,说明经度的存在。需要说明的是,没有精确的计时工具,基本不可能发现经度,耶律楚材测量月食时,元代已经发明了当时极为精确的计时工具,所以确定同一时间观测天象,才会发现开封月食比寻斯干城早1更半。

所以,在大规模测量得出科学数据之后,元代赵友钦说:“测北极出地高下(即纬度差异),及东西各方月食之时刻早晚(即经度差异),皆地体浑圆,地度上应天度之证。”也就是说,赵友钦认为论证“地球是圆的”,只有经度差异与维度差异,其他办法都不太可靠。

亚里士多德论证“地圆说”的办法科学吗?元代中国学者改写认知

可见,不是中国人不聪明,不是没有发现一些地圆的特征,而是没有过硬的证据,自然不能轻易下结论;一旦测出经度与维度差别之后,立即就有人据此提出地圆说。因此,如果从严谨的科学论证角度说,亚里士多德对地圆的论证不可信,相反中国可能才是世界上第一个真正论证了“地圆说”的国家。

至于公元2世纪时托勒密再一次论证“地圆说”,其实他的著作真不太可信,从天而降、没有参照文献。关于托勒密此人,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世纪,东西方人类在天文学上的成就还没能超越《天文学大成》一书,也就是说在1300年内人类在天文学上白费功夫;同时他的《地图学》上,当时欧洲还没有统一度量衡,竟然绘制了欧洲地图,而1482年托勒密世界地图突然重现天日之前,欧洲的航海图没有比例,城市之间、海洋中间的点莫名其妙,根本不能用测量学理解。因此,托勒密这个人或许存在,或许也有一些著作,但绝大部分辉煌成果应是后人伪作,也即他论证“地圆说”很难让人相信。

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近代以来,由于中国落后,对中华文化自卑、不自信,很多人对古希腊深信不疑,对中国典籍却质疑颇多。所谓“尽信书不如无书”,质疑、求真本是应有之理,但不能只质疑中国的,而对包括古希腊在内的西方典籍深信不疑。严格科学态度对待所有材料数据是必须的,不能厚此薄彼的双标,古希腊“地圆说”的形成与论证过程,就非常值得质疑。