从“地平说”到“地圆说”:地球是怎样变圆的?

1972年12月7日,搭载阿波罗17号登月舱的土星5号运载火箭从美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空。几小时后,阿波罗17号挣脱地球引力,开始执行任务。

译者:林曳

版本:未读·思想家丨新星出版社

2025年5月

为什么地球不是平的?

地球是球体,这对我们而言或许显而易见。我们可以在不到一天的时间里绕全世界飞行,用手机定位。但在几百年前远没有这样简单。16世纪以前,从未有人周游地球。

试着忘记你小时候学过的地球常识。我们生活的世界是一个水平面,只是因为丘陵和山谷的存在而有一些起伏,这难道不是显而易见的吗?当我们四处移动,无论往哪个方向走出多远,世界似乎总是保持水平。我们强烈地感知到脚下有一个绝对向下的方向,无论置身何地,这个方向永远不变。换句话说,如果我在伦敦扔下一个球,它的落地路径应该与在纽约扔下的球完全平行。

如果没有教科书、现代技术和引力理论,我们还能判断出地球是球体吗?生活在内陆的人视线常常被风景或树木遮挡。即使人们尽可能爬到高处,视线所及最远处也很可能是群山,无法证明地球表面呈弧形。

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巴比伦世界地图,公元前 6 世纪,泥板。《地球是怎样变圆的》插图

你或许认为,眺望大海的景象可以更充分地证明地球的曲度。大海有一定的弧度,极目远眺,可以望见清晰的天际线。假如海面是平的,那么海洋和天空在远处交会时,相接处看起来不会如此清晰。事实上,如果你在冲浪时踮起脚尖远眺,天际线看起来就在区区5千米以外。在这个距离上,你可以清晰地看见巨轮渐渐离岸远去,沉没在海浪之下。如果地球是平的,这一景象就解释不通。可如果地球不是平的,那海水为什么不向低处奔涌而下?以上论述不是为了证明我们居住在圆盘上,而仅仅是为了说明地球真正的形状远非一望即知。平坦的大地司空见惯,我们很少会对它起疑心。

然而科学颠覆了人的直觉,告诉我们世界的运行并非如我们所想。地球不动似乎是显而易见的,从我们所处的位置来看,地球保持静止,宇宙围绕着它旋转,但这并不是事实。地球要是每24小时都在绕地轴旋转,我们当然感觉得到。毕竟,随着地球的旋转,我们正以每小时约1600千米的速度被带着移动。如果把物体抛向空中,我们不应该预设它会径直地向上或向下。相反,我们会被地球的旋转带出一段距离,而物体就落到身后的地面。并且,地球不仅在自转,还以每小时108000千米的惊人速度绕着太阳公转。

许多令人瞠目的科学理论都有悖于直觉。历史上很长一段时间里,博物学家都认为物种是固定不变的。本书后续还会多次出现的古希腊哲学家亚里士多德(约公元前384年—公元前322年)断言,万物生灵都是从古有之。据《圣经・创世记》所言,上帝在创世之初依据不同类型创造出天地万物。此后物种从未改变,始终占据着上帝为其创造的位置。考虑到后代与双亲之间极其相似,在身高和发色等方面的差距也保持在严格限度以内,这一说法是符合逻辑的。出人意料的是,进化论却指出我们事实上全都是香蕉的远亲(也同样是地球上任何一种有机生命的远亲)。然而,18世纪晚期以来的化石证据表明,数十亿年来,部分种类的动物已经灭绝,部分种类则进化出新形态。最早由查尔斯・达尔文(1809年—1882年)提出的“自然选择进化论”对物种如何变化做出解释,并阐述了物种变化的机制。

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世界的描绘,来自维尔什涅菲尔的石棺,埃及萨卡拉,公元前380年—公元前300年。《地球是怎样变圆的》插图

几十年后,阿尔伯特・爱因斯坦(1879年—1955年)的狭义相对论表明,当物体接近光速时,时间本身的运动速度就会变慢,并且质量就等于能量。与此同时,一系列物理学家提出了量子力学的概念,揭开了一个亚原子世界,在这个世界里,概率取代了牛顿物理学的确定性。

像相对论和进化论这样成功的理论或许有悖于直觉,不过也得解释日常生活中的体验。爱因斯坦用公式说明了时间可以膨胀,但是这一现象不会出现在我们习以为常的低速环境中。进化发生在漫长的时间跨度内,所以短短几代的差异并不明显。只有在理解为什么感受不到地球的转动之后,我们才能接受地球围绕太阳转动的观点。地圆说也同样如此。要想认真求证我们生活的地方是球体,就必须解释为什么它看起来是平的,以及为什么生活在它另一端的人不会坠入宇宙。

地球是球体是人类首个成功的科学理论

无论人类是否知晓,地球是球体始终是客观事实。但相信这一观点的人并不总是显得明智,本书会提到许多聪明睿智却不知道地球真正形态的人。不过他们不是傻瓜——我们必须在读这本书的过程中时刻牢记这一点。19世纪的欧洲人就因为古人或生活在其他大陆的人不知道地球是球形而妄下论断,把他们都归为无知民众。可悲的是,时至今日,这一态度仍然有影响力,导致一些历史学家不顾时代的局限去寻找地球是球体的证据(尤其是在宗教典籍中),这注定徒劳无功。过去的人不需要为自己持有的观点辩护,即使他们曾经确实相信地球是圆盘。现在的我们只是恰好掌握了过去不为人知的知识,任何人都不应以此诋毁他们无知。

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琐罗亚斯德教宇宙观中的世界,根据玛丽·博伊斯编辑和翻译的《琐罗亚斯德教研究文献》。《地球是怎样变圆的》插图

地球是球体并不显而易见,这一发现也不是自然显露的过程。这是人类首个成功的科学理论。有些创造在不止一处独立形成,如农耕文化。考古学家认为农耕文化至少出现在三个地方:中国、中东和中美洲。阿尔弗雷德・拉塞尔・华莱士(1823年—1913年)和查尔斯・达尔文各自独立提出自然选择进化论。但据目前所知,只有古希腊人曾正确地认识到地球是球体,并且用了两千多年的时间才传遍世界各地。地圆说似乎没有在其他地方出现过,这有力地表明它与我们平时的认知是多么割裂。

我们可能会错误地预设某些人是地平说者。例如,有一个广为流传的谣言是中世纪欧洲人认为世界就像一个餐盘。事实上,公元800年以来,只要受过一点教育的西欧人都知道地球是球体。确切来说,科学在中世纪就已是一项蓬勃发展的传统,为像伽利略・伽利雷(1564年—1642年)这样的后继研究者奠定了发现的重要基础。

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《哥伦布传1492》(1992)剧照。

与此同时,像克里斯托弗・哥伦布(1451年—1506年)证实地球是球形这样的无稽之谈经由流行文化得以传播。在1937年的电影《随我婆娑》中,金格尔・罗杰斯唱着艾拉・格什温写的歌曲《哄堂大笑》,歌词中写到哥伦布因为声称世界是球形而遭众人嗤笑。在这之后,这首歌至少录制了二十遍,包括宾・克罗斯比、法兰克・辛纳特拉和Lady Gaga。2012年巴拉克・奥巴马总统在一场关于可再生能源的演讲中再次重复这则没有事实依据的逸事。他将那些怀疑低碳发电的人比作传闻中反对哥伦布远航的人。“要是哥伦布启航时这些人中有人在场,一定会是地平说学会的创始成员,”他说道,“他们绝不肯相信地球是圆的。”

事实上,早在1492年,地圆说在欧洲已经是无可争议的科学理论了。王室顾问认为哥伦布驶入浩瀚无垠的大西洋是个狂热愚蠢的计划,这并不是因为怀疑他最终能否抵达印度,而只是不相信他能在这场旅行中幸存下来。不管怎么说,曾经所有人都认为地球是平的。直至20世纪,仍有许多人这样认为。甚至今天仍有一部分人这样认为。

本文选自《地球是怎样变圆的》,已获得出版社授权刊发。

原文作者/詹姆斯·汉南

摘编/何也

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