你说地球是圆的，证据呢？

原创 曲炯 科普中国 收录于合集 #陶然求真 11个

引子

大家都知道，地球是圆的！

然而细想一下，我们会发现这个“常识”，好像是老师家长教给我们的……

如果多问一句：你说地球是圆的，证据呢？

相信很多朋友肯定得琢磨半天才能说出一两个。

其实，哪怕到了现在，我们还是常常不自觉地把大地当成一个平面，不能十分自如地使用“大地是个球体”这一常识。比如，在面对中美直飞航线时，往往还是会听到“为什么不直穿太平洋，非要跑阿拉斯加绕一圈？”的疑问。

取道阿拉斯加的中美直飞航线

那么，今天我们就来了解一下，人类在自我学习不断进步的过程中，是怎样颠覆地平的直觉、了解地球的本质、并把这个知识转化为常识的吧！

被顺利接受的地圆说

也许大家会觉得，“地球”这个概念在历史上出现得比较晚，起码要在那些伟大的航海家绕地球航行一周之后。不过实际上，球形大地的见解在两千多年前就已经有了，并且广为流传。只是最近三百多年，人们才正确地理解这个球体的成因。

早在公元前 6 世纪到前 4 世纪，毕达哥拉斯和柏拉图就陆续指出，大地是个球形，柏拉图的弟子亚里士多德更是明确地给出了 3 个观测证据：

证据一：在埃及看得到的南方天空某些星星，在希腊看不到。而如果大地是个平面，那么平面上方的天体就应该整个平面都能瞧见。

证据二：从海上驶来的帆船，总是先露出桅杆顶部，最后才露出船身。而如果大地是个平面，桅杆和船身就应该总在平面上方，而不会消失在地平线下。

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证据三：月食时，投在月面上的地影总是圆形。我们知道月食可以发生在各个时段，甚至带食而出或者带食而没。不同时间发生的月食，太阳照射大地的角度不同。假如大地是个平面，那就只会在某个照射角度才呈现圆形地影，而在其他角度，地影理应是极扁椭圆甚至几乎一条线。

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当然，前两条证据是有抬杠空间的。如果大地不是个完全的平面，而是中间球形凸起一块，那么也会出现亚里士多德看到的现象。但这个模型就不好解释局部弯曲的大地为何不让人感到倾斜不适，不像亚里士多德在下文中给出的设定那么在理。另外，如果全世界普遍连续地观察到这种球形凸起一块，那么这个世界岂不还是卷成了一个球？所以这个杠杠着杠着就把自己杠没了。

相比前两个，第三号证据则相当坚实有力。公元前 3 世纪，另一位哲人阿利斯塔克甚至通过测量月食时地影遮盖月球的时长，估算出地球直径约莫是月球的 3 倍（实际值 3.6 倍）。

定量的测算还有：公元前 3 世纪，厄拉多塞通过测量亚历山大港和赛伊尼（现在的阿斯旺）的太阳仰角差异（7°），认定两地南北距离是地球周长的 7/360。由此，他得到地球周长为 39060~40320 千米，和实际值（40075 千米）相比，达到了令人惊叹的精度。

哲人们说得有理有据，再加上他们的社会影响力够大（亚里士多德又是亚历山大大帝的老师），使希腊乃至欧洲很久以前就自然地接受了球形大地的观念。

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不过，古人的问题又来了——既然地球是球形，那地球另一边的海水不会流向天空吗？另一边的人倒着走路不难受吗？

对于这些，大家并未十分质疑，因为亚里士多德老师对世界有一条重要设定：地球位于宇宙中心，而组成世界的土元素和水元素，天然具有向宇宙中心聚集的趋势。这个似是而非的引力理论虽然（我们现在知道）不对，但是当时讲得通啊。

只是这样一来，地圆说和地心说就捆绑起来了。公元 2 世纪，托勒密整理出地心说的宇宙模型，描述日月行星乃至所有恒星围绕地球的运动。在中世纪，这一模型因为和基督教神学中大地的特殊地位不谋而合，而被罗马教廷奉为正统。和地心说相互扶持的地圆说，在西方世界得到广泛推行。

对地圆说的实证

好的，那我们就相信地球是圆的这件事吧，但能不能亲自环球旅行体验一下呢？

1522 年 9 月 6 日，一艘名叫维多利亚号的克拉克帆船回到西班牙桑卢卡尔。三年前它从这里出发时，属于一支远洋舰队，舰队共有五艘船，旗舰船长名叫费尔南多·麦哲伦。

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麦哲伦舰队从西班牙出发，穿过大西洋，在南美洲东南岸摸索一年，终于从麦哲伦海峡进入太平洋（两个名字，一个是纪念麦哲伦的，一个是麦哲伦本人取的），向西横跨太平洋到达关岛。几经辗转，从帝汶启程穿越印度洋，又绕过好望角回到大西洋，最终回到起点西班牙。此时的舰队只剩下维多利亚号和 18 名船员，麦哲伦也在途中的菲律宾宿务被杀。

跑个题，大家可能会为麦哲伦未能亲自完成环球航行感到惋惜，其实他年轻时走旧航线去过东南亚，所以，当他从太平洋方向过来故地重游时，就他本人的一生来说，已经环抱了一次地球。

地圆说的好伙伴忽然挂了

麦哲伦船队环球航行的壮举毫无疑问地实证了大地是个球形，然而这时，一向和地圆说捆绑的地心说却出了问题：

1543 年，哥白尼的《天体运行论》出版。

1610 年，伽利略发现了木星的四颗卫星，挑战了“一切天体都围绕地球运行”的地心说体系。

1618 年，开普勒发表了他的第三条也是最后一条行星运动定律，彻底摧毁了托勒密的地心宇宙模型。

我们回望这段历史，就会说：嗯，亚里士多德老师说“土元素往宇宙中心聚集”，而地球不是宇宙中心，那就需要有个新理论来重新解释地球形状了。

好在新理论出现得很快。1687 年，牛顿发表《自然哲学的数学原理》，提出了万有引力定律。它不但能解释地球的形状，更能定量地解释太阳系所有天体的运行。地球形状终于得到比“土元素向宇宙中心聚集”更好懂、更令人放心的解释。

现代地平说

尽管地球形状已经真的成为一个常识，但所谓一样米养百样人，还是有些人，非得相信大地是个平面或者近似平面。

不过我们要谨慎区分这种现代地平说和古代地平说，因为后者是因为知识基础与交通工具的缺乏，不得不依赖直觉。而前者，据我们有限的观察，似乎是因为“太聪明”。现代地平论者常常自比《楚门的世界》，认为球形大地的图文、工具、知识，都是政府、科学界、包括身边的大众商量好了一起来蒙骗他们的大阴谋。

因为基本思路和使用术语的巨大隔阂，与现代地平说对话几乎是不可能的，但我们从观察中感觉到，他们不是不读书，而是读得很灵活，会从非常有限的知识集里“提炼”、“转化”可以用来支持地平说的只言片语。

试举一例：比如我们说，假如大地是平的，那么引力在世界边缘就会指向圆心，那儿的平地实际上是悬崖，人们不得不侧身贴地才能行走。但现代地平说有两种方法可以破解我们的诘难。

方法一：大地圆盘旋转起来，就把指向中心的引力化解了。至于这个“大地盘子”各处引力是否相等，靠边的地方转起来会不会把人“甩飞”，那就得装聋作哑交给别的奇谈怪论去处理了。

方法二：万有引力并不存在，实际上整个大地圆盘一直在向上匀加速运动，给人一种引力的错觉。

注意这一种解释多少还有点“上档次”，它基本上就是爱因斯坦推导广义相对论的思想实验！在这个思想实验里，爱因斯坦假设有一架正在加速向上运行的电梯，电梯是全封闭的，这时里面的人将无法区分引力场和加速度。不过，思想实验就是思想实验，当你要问他们大地是被什么拽着产生加速度的时候，那又得听到一堆胡扯了。

此外，现代的地平论者还会列举一大堆照片以及所谓的“实验”来告诉你，地球是平的，NASA 是骗人的，人造地球卫星是假的，这里不再赘述。感兴趣又有时间的朋友们可以搜索了看一看，再对照相应的科学解释，你就会发现，那些照片证据，往往是摄影及光学加上肉眼误差造成的误解，而那些所谓的实验，则往往精度或者实验设计本身多有瑕疵。

对地球形状的误读

在批判地平说的同时，我们也要警惕对地球形状的误读，因为比起明显的谬论来，似是而非的“知识”更容易污染认知。

很普遍的一个误读，可能来自于我们自己的小学地理老师：地球是个形状不规则的椭圆。大家都听过这句话吧？老师这句话本身并没有错，但如果老师不再多说两句，我们的心里就很可能浮现一颗蟠桃，并拿着这颗蟠桃去评判卫星照片的真伪。

实际上，这个“椭圆”（严格说是椭球）非常接近正圆，南北和东西的直径差异只有千分之三。就是说一个直径一米的球矮了三毫米，“不规则”也是类似差异，肉眼实际上是看不出来的。所以当我们看到地球照片是漂漂亮亮一个圆球的时候，不要从这个角度怀疑它的真实性。

另一类误读，是把科学研究中的表达示意说成几何形状。相信许多人看到过下面这张图片，并被配文“地球实际长这样！原来我们被骗了这么多年”。其实，这个是地球的重力场分布图，并且减掉了相同基数，放大了差异。

虽然现在“地球是圆的”早已成为小学生都知道的常识，但是当我们从科学史的尺度来看我们认识地球的过程，却会发现这一点都不简单，更不理所当然。回顾整个过程，我们可以看到人类是如何不断提出假设来解释我们的世界，又是如何根据观测以及实验的结果不断地推翻旧假设、提出新假设，最终不断逼近事实的。

最后提醒大家，对于现代的地平说爱好者，可千万别跟他们争论，至于原因么，可以看看下面这篇：

原标题：《你说地球是圆的，证据呢？》

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