中国古人知不知道地球是圆的?文献记载与教科书大不相同

教科书告诉我们,中国古人不知道“地球是圆的”,明朝晚期的“西学东渐”过程中,西方传教士将“地圆说”传入中国,直到近现代,地圆说才在中国普及,“天圆地平,中国居中”的华夷世界观全面坍塌。

七年级地理教科书说:“古代人由于活动范围狭小,往往凭自己的直觉认识世界,看到眼前的地面是平的,就以为整个大地是平的,并且把天空看作是倒扣着的一口巨大的锅。我国古代有‘天圆如张盖,地方如棋局’的说法。”

然而,事实却并非如此,中国在发现地球形状的道路上一步一个脚印,大约在东汉时可能就已有地圆说了,到了元代时期,赵光义的十三世子孙明确提出了“地圆说”。

在认识地球形状的道路上,古希腊属于惊艳古今的类型。相传大约公元前6世纪时,毕达哥拉斯觉得球形最美好,于是就突然提出“地圆说”。公元前4世纪时,亚里士多德总结出三个科学方法来证明大地是球形,即越往北走、北极星越高,越往南走、北极星越低,月食时月球上地影是一个圆,还有看远处海船的形状。公元2世纪,希腊地理学家托勒密,他在《天文学大成》中也论证了地球是一个球形。文艺复兴之后,西方人崇尚古希腊成就,看到古希腊人说地球是圆的,于是就开始相信了,麦哲伦环球航行最终一锤定音。

西方地圆说历史上,亚里士多德是一个关键人物,但这个人实在太牛了,天文、地理、哲学、物理、数学…….什么都懂什么都精,还写出数百万文字的惊世巨著,就连地球形状问题,他眉头一皱就能想出三个证明办法。

与古希腊群贤相比,中国人就要笨一些了,在发现大地形状这一点上,走得颇为坎坷。中国数千年的积累,花费巨大人力物力的天文观测,无数顶尖学者的努力,却远不如古希腊亚里士多德、托勒密的眉头一皱灵光一现。

《大戴礼记·曾子天圆》中记载,春秋曾子说:“如诚天圆而地方,则是四角之不掩也。”意思是如果真的是天是圆的、地是方的,那么四个角就盖不住了。曾子进而解释:“天道曰圆,地道曰方,方曰幽而圆曰明。”所谓天圆地方,其中“天圆”指“天时”如六十甲子一般周而复始,“地方”的“方”指“东南西北”的“四方”观念。总之,起初古人真搞不清大地到底是什么形状,没有毕达哥拉斯那样感性而又精准的认识。

战国时期,中国出了两位著名天文学家,即魏国石申与齐人甘德,测定了并精密记录下的黄道附近恒星位置,及其与北极的距离,是世界上最古老的恒星表,两人成就被汉朝人汇编成《甘石星经》。其中,石申是以其姓名命名月球背面的环形山的中国人之一。

在受到政治与儒家干扰较小的时代,对天文了解的越多,必然就越会对大地形状了解的更清楚。于是经过数百年的积累与发展,在石申、甘德的基础上,东汉张衡又进一步发展了天文学,在《浑天仪注》中写道:“浑天如鸡子。地如蛋中黄,孤居于内,天大而地小。”虽说整体说得不算太准确,但“地如蛋中黄”这五个字表达得清清楚楚。其实,见过张衡改进的浑天仪(见下图)的人,想必都会知道,因为浑天仪就是一个圆形。

当然,我们中国人一直实事求是、自我批评、自我否定的精神,不需要像隔壁某个国家那样,用吹嘘祖先功绩的办法来提升民族自豪感。南京大学出版社的《图解天文学史》,和中国科学技术出版社的学术专著《中国古代天文学思想》都曾提及,浑天说并没有明确认识到地球是圆形的。

与西方文明不同,中国属于农耕文明,从上古时代就开始重视观象授时,以确定农耕时间。封建王朝建立之后,天文不仅关系到农耕,更关系到政权合法性,所以历朝历代都很重视司天监。东汉之后,中国又涌现出了一大批顶级天文学家,比如我们熟知的唐朝李淳风、宋朝苏颂、元朝郭守敬等人,他们在天文学上的努力与成就,让中国古代天文学一直走在世界的前面,也由此发现了地球是圆的。

《旧唐书》记载,唐代一行奉命制作《大衍历》时,挑选了13个点观测北极星高度,最南端在越南境内,测量出北极星角度约为17.07°,最北端今天俄罗斯境内,测出北极星角度为52°,由此发现了纬度。

《元史》记载,元代郭守敬奉命制作《授时历》时,挑选了27个点观测北极星高度,最南端在南海,测量出北极星角度为15°,最北端在北海,测量出北极星角度为65°,再次确认了纬度差别。如果地球是平的,那么北极星角度应该不会太大变化,同时这就相当于亚里士多德的“越往北走、北极星越高,越往南走、北极星越低”结论。可见,亚里士多德有多天才,不需要像郭守敬等人这样的观测实验,只要脑袋想一想、算一算,就得出了“越往北走、北极星越高,越往南走、北极星越低”的严谨结论。

《元史》记载,元代耶律楚材制作《西征庚午元历》时,组织人员测量了寻斯干城和开封城的月食,发现寻斯干城的月食比开封月食早了约1更半,由此发现了经度。如果地球是平的,那么地球上任何一点观测月食,时间应该都一样,但元朝却发现不同地区月食出现时间略有不同。

可见,元朝已经具备了“地圆说”出现的知识积累,至于元朝官方有没有发现地球是圆的,史书上没有明说,但《元史·天文一》记载:元朝似乎制作了地球仪,“其制以木为圆球,七分为水,其色绿,三分为土地,其色白。画江河湖海,脉络贯串于其中。画作小方井,以计幅圆之广袤、道里之远近。”

不管元朝官方的态度,但赵光义十三世子孙、元代赵友钦在《革象新书》中,首次明确论证了“地圆说”,他指出:“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。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。”

古希腊群贤差不多只是动动嘴巴,动动脑袋想象或验算一下,没有实际的大规模天文测量,然后就提出了地圆说,而中国数千年的观测与积累,无数顶级天文学家的努力,甚至劳民伤财的大规模观测研究,还发明了经纬度,然后赵友钦才根据这些素材的表象特征,水到渠成地揭示出背后的真理——地球是圆的。总之,不管过程有多坎坷,但可以肯定的是,中国早已存在地圆说,只是受制于政治与儒学等因素,地圆说在古代中国并未真正普及罢了。

让人颇为费解的是,为什么赵友钦的论证办法,与亚里士多德的几乎一模一样,论证的关键点都在北极星高低、月食、海船上面?赵友钦有着历代大规模天文观测数据支撑,而亚里士多德、以及写出《天文学大成》的托勒密呢?在探索未知的科学道路上,任何一次科学大进步,往往都需要漫长的积累与量变,然后才有科学家灵光一现带来的质变,古希腊学者对大地形状的认识无疑超出了科学规律。

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