亚里士多德证明“地球是球形”的方法科学吗？元代中国学者改写了认知

教科书告诉我们，在探索地球形状的历史上，古希腊人走在了所有文明的前面。早在公元前6世纪，毕达哥拉斯就提出了“球形地球说”，公元前4世纪亚里士多德论证了“球形地球说”。公元2世纪，希腊托勒密在《天文学大成》中再次论证了“球形地球说”。文艺复兴之后，欧洲人崇拜古希腊，认为地球是圆的。最后，地理大发现之后麦哲伦的环球航行才最终确定了这一理论。

其中，亚里士多德是关键，他是之一个证明“地球是圆的”的人，并通过观察和发现证明了这一点。此后，古希腊学者根据亚里士多德的理论对地球进行了各种数据测量。托勒密再次证明了“地球圆说”，他的成就震惊了世界。

那么，亚里士多德证明地球是圆的方法是否可信呢?事实上，与中国元代学者证明地球是圆的方法相比，亚里士多德的证明方法是值得怀疑的。

公元前6世纪，古希腊毕达哥拉斯认为球体是最完美的几何体，并因此认为地球是球形的，这就是古希腊“地球球形说”的来源。没有任何天文观测依据，没有任何逻辑，没有任何论证，只有偏好，就猜对了，然后很严肃很庄重地写下来。

公元前4世纪，推理大师柏拉图进一步完善了这一猜想。他认为对称形式是最完美的属性之一，人类作为地球上最聪明的生物，也应该生活在对称的地方，上下、左右、前后对称。唯一可能的对称是球形，所以“地球是圆的”。

公元前4世纪，古希腊最古怪的数学家亚里士多德就提出了一些方法来证明地球是圆的。接下来我们来看看亚里士多德的各种传说方法是否可信。

之一是“观海船”，即桅杆印证了地球球形说。当船驶远时，船身先沉入地平线以下，然后是桅杆；而当船从远处驶来时，桅杆会先浮出水面，然后是船身。

很多人觉得亚里士多德真聪明，古中国人太愚笨，只要观察船只就知道地球不是平的，进而得出“地球是圆的”的结论。甚至有人认为中国没有海洋意识，不像古希腊人那样关心海洋，所以没有通过观察船只发现地球是圆的。然而事实并没有那么简单，远处船只在视线内的状态并不能证明地球是圆的。

之一，人的视力是有限的，不可能看清太远的东西。现在站在几百米高的楼上，下面的行人如同大蚂蚁，很难看清远处的船只。现代实验证明，人要站在35公里外，匍匐在地，用高倍望远镜才能看到100米高（含桅杆）的船只，因为地球的周长约为40076公里，1度约等于111公里，35公里只能反映出约0.315度的曲率。亚里士多德当时没有高倍望远镜，也没有今天这样的大船，他是如何通过这种方法判定地球是圆的呢？

元代赵友钦在《象说新编》中说：“地球虽圆，方圆百里，数十里，不见其圆。人直视前方，不见其弧。试在江河湖海中行舟，只见其脊，不见其来水头，不见其去水尾。洞庭湖浩瀚无垠，日月在其中时隐时现，远山皆在弧下，不为所阻。”古人不是没有想到“以桅杆证地圆说”，赵友钦说得很清楚，人们用肉眼观察江河湖海中的船只，并不能判断地球是否圆，但天气好的时候，观察远处的山，因为山很大，所以可以判断。

可见，赵友钦的“观远山法”远比“桅杆证明地球球形说”可靠得多，后者更像是大航海和望远镜出现后的观测结论。可惜的是，古希腊桅杆证明地球球形说广为流传，而他的观远山法却鲜为人知。

其次，即便亚里士多德有惊人的视力，能看到几十公里外船只的桅杆地圆说，这种方法依然不能证明地球是圆的。假设地球是平的，那么只有平面中心的重力是正常的，其他地区的重力都向中心倾斜，这就使得海洋向中心聚集，形成皇冠状的海面，依然会导致先看到桅杆，后看到船体的现象。所以，用海上远距离观察驶近的船只的方法，只能证明海洋表面是弯曲的，而不能证明地球是圆的。

第二是“观星”。亚里士多德说：“从埃及和塞浦路斯能看到的星星，在北方是看不到的。”由于地球是圆的，不同地区看到的星星自然也不同，但如果地球是平的，就不会存在这种现象。

但这种方法比较复杂，首先要对天空中的星星及其分布有比较清楚的了解，然后还要在南北两地进行实地观测和对比，南北距离要足够远，还要排除天气等原因导致在北方看不到星星，最后还要确认有些星星在南方能看见，而在北方却看不见。

根据西方文献记载，亚里士多德出生于色雷斯斯塔吉拉，这是一座毗邻新兴马其顿的希腊殖民城市，后来到雅典的柏拉图学院学习。柏拉图去世两年后，他开始四处游历，先到小亚细亚，即位于土耳其的西亚半岛安纳托利亚半岛。后来他被马其顿国王召回家乡，成为亚历山大的老师。后来亚里士多德基本生活在雅典，最后逃离雅典而死。也就是说，亚里士多德从未去过埃及，他的活动区域也不大，似乎也没有机会比对南北极星。

那么，亚里士多德的判断会不会是依据前人所绘的星象表而做出的呢？文献记载，古希腊学者阿里斯蒂尔、提摩卡里斯、被誉为西方天文学之父的希帕恰斯都曾编撰星象表，但这三人编撰星象表的时间都不早于公元前3世纪，均在亚里士多德之后。世界上现存最早的星象表，是中国战国中期石申、甘德编撰的，与亚里士多德是同一时代。

总之，亚里士多德如何利用南北星空的差异证明地球是圆的，也是一个谜。结论本身没有错，但过程却经不起推敲。

第三个是“月食”。月食的成因是太阳在地球上投下长长的影子，月球进入这个影子就形成月食。亚里士多德注意到，月食时，月球表面的影子是圆形的，而地球的影子经过月球表面，影子的形状是弯曲的，所以地球是圆的。

但准确地说，仅仅根据弧线来证明地球是圆的还不够，因为如果地球是圆柱体，当其横截面指向太阳时，就会产生圆形的阴影。

更重要的是，两千多年前古希腊人是如何知道“月食是由地球的影子引起的”这一观点的？如果他们不知道，就不能说月食时的影子是地球造成的；如果他们知道，也没有可信的文献来解释。总之，亚里士多德如何形成这一观点的过程至今仍是一个谜。

第四是“北极和南极的高度不同”，即亚里士多德得出“越往北走，北极越高，越往南走，北极越低”的结论，并由此得出结论，这种情况只有在球体中才能出现。

我们不说亚里士多德是怎么发现南北北极星高度差的，先看中国人是怎么发现这一点的。中国人很早就发现了这一点，但是如果要证实，就必须实地测量。唐朝的时候，有一个和尚选取了13个点观测北极星的高度，在越南的最南端测得北极星的角度约为17.07°，在今天的俄罗斯的最北端测得北极星的角度为52°，从而发现了纬度。元朝的时候，郭守敬选取了27个点观测北极星的高度，在南海的最南端测得北极星的角度为15°，在北海的最北端测得北极星的角度为64.1°，再一次证实了纬度的差异。 无论是和尚还是郭守敬，都带着当时更先进的仪器，在南北相距数千里的地方进行测量，观察到南北两地北极星的高度明显不同，证实了纬度的存在。

如果南北距离不够远，北极星高度的差异就不会明显，又怎么能作为“地球球形说”的证据呢？而且，2000多年前，各种仪器还很简陋，对天文学的认识还很肤浅，没有明显的数据差异，基本无法令人信服。

没有文献记载古希腊和亚里士多德曾进行过这样的观察，他的活​​动也不广泛。那么他从哪里得出“北极星在南北高度不同”的结论呢？或许，我们只能说，这位古希腊天才只需要在不同地区观察北极星，思考，在心中计算，就能得出这样的结论。

事实上，古代社会认定地球是圆的最确凿证据就是经纬度的差异，其他证据只能起到辅助证据的作用。相比古希腊突然兴起的“地球球形论”，中国人对地球的认识更加符合科学规律。

汉代，出现了浑天说、盖天说、昼夜说之争，最终盖天说成为主流，但很多天文现象并不支持盖天说。义行和尚、郭守敬分别测量南北两地的北极星高度，发现不同纬度的北极星高度不同。同时，元代耶律楚材在巡司干城和开封城测量月食，发现开封城的月食比朔望月早1个半小时左右。发现东西方不同地区月食出现的时间不同，说明经度的存在。需要注意的是，没有精确的计时工具，基本不可能找到经度。 耶律楚材测定月食时，元朝已发明了当时极为精确的计时工具，因此测定开封的月食比巡司干城的月食早1个半小时。

因此，元朝赵友钦在获得大规模测量的科学数据后，认为：“量北极距地面的高度（即纬度差），东西方月食发生的时间（即经度差），皆是地球是圆的，地度与天度相符的证据。”也就是说，赵友钦认为，要证明“地球是圆的”，唯一的办法就是利用经度差和纬度差，其他方法都不太可靠。

显然，中国人不是不聪明，也不是没有发现地球圆的某些特点，而是没有确凿的证据，自然不能轻易下结论；经纬度的差异一经测算出来，马上就有人提出地球是圆的理论。因此，从严谨的科学论证角度看，亚里士多德的地球圆论并不可信。相反，中国可能是世界上之一个真正证明“地球圆论”的国家。

至于公元2世纪托勒密论证“地球是球形的”，其著作不可信，凭空而来，毫无参考。托勒密有多伟大？他极其精通天文地理，直到15世纪，东西方人类在天文学上的成就都没有超越《天文学大成》一书，也就是说人类在天文学上白白浪费了1300年的努力。同时，在他的《地图学》中，当时欧洲还没有统一的测量，但他却真的画了一张欧洲地图。在1482年托勒密的世界地图突然重现之前，欧洲的航海图是没有比例尺的，城市之间、海洋中间的点都是莫名其妙的，无法通过测量来了解。 因此，托勒密可能存在过，可能写过一些著作，但他的辉煌成就大部分应该是后人伪造的，也就是说很难相信他论证了“地球是球形的”。

近代以来，由于中国落后、自卑、对中国文化缺乏自信，很多人对古希腊充满信心，而对中国经典却存有诸多疑虑。俗话说“宁可无书，不可全信”。质疑求真固然有道理，但不能只质疑中国书籍，而对包括古希腊在内的西方经典充满信心。要以严谨的科学态度对待一切材料和数据，不能有厚此薄彼的双重标准。古希腊“地球球形说”的形成和论证过程就很值得怀疑。