看百年前的科普文是如何解釋地球形狀的

今天看來,連我們的幼兒園小朋友都知道地球是球形的。到了初一年級,更是在地理的第一課就會講到地球、緯度、熱帶、溫帶、寒帶和極圈等概念。可是大家是否知道,直到清朝中業,咱們的古人對天地的認識還是侷限在對“蓋天說”和“混天說”之爭,對大地是球形的認識還有很多的不足。

看百年前的科普文是如何解釋地球形狀的

蓋天說與混天說


那麼國人對天地和地球的科學理解,是從什麼時候開始的呢?在清同治壬申年四月初二日(1872年5月8日)的《申報》第六號中有一篇名為《地球說》的文章給出了端倪。從今天看來它可以稱得上一篇真正的科普文章,論點清晰、論據確鑿、論證科學合理,旁徵博引了中西的觀點,時至今日都能令人信服。


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《申報》第六號中的《地球說》一文

由於原文是文言文(附在最後),為了方便大家閱讀,我對其做了白話文的翻譯:

《地球說》

近代談論天文的人,都說地為球形的說法創自於西方。卻不知中國的古書中早就言說了其中的道理,只是沒有明確的描述地球的外形。並不是到了利瑪竇和湯若望等人時才開始獨闢其中的奧妙的。這個說法有四個證據。

天下最平最廣的就是海了。只要在海岸邊用望遠鏡去觀察離岸的船隻,一定是先看到船身不見,後看到桅杆消失。如果是觀察到岸的船隻,一定是先看到桅杆,後見到船體。船身大,桅杆小,這是人所共知的。大的物體容易看到,小的物體不易看到,也是大家都知道的。但是現在情況相反,應該是船浮在水面,被地形的圓弧處所遮蔽了,因此會出現體積小的桅杆先被看到。這是第一點證據;

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遙望海平面的船隻,可知大地為球形

在明武總時期,西方的葡萄牙人向西航行,經過大西洋、亞墨利加洋(南美洲),由太平洋、南洋(東南亞)、印度洋、小西洋(印度地區)後仍回到大西洋,最後到達葡萄牙。如果地球不是圓的,怎麼能做到向西出發,自東返回呢?這是第二點證據;


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初一地理課本的地球一章,也提到了麥哲倫航海

在赤道以北只能見到北極,不能見到南極;在赤道以南只能見到南極,不能見到北極。如果地球不是圓的,觀察星象的人如何知道南北有異呢?這是第三點證據;

地影遮蔽月亮則會發生月食。只要月食發生都會有一個黑影遮蓋月光。因為此時日月在一條直線,地球恰在中間,日光照著地球,不能射到月亮上。大地的陰影遮蓋了月光,而這個影子是正圓的,因此可知地球一定是圓的。這是第四點證據。

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月食原理的示意圖

有了這四個證據,就足以證明地球的說法了。雖然,地靜和地動說有不同,但是地為球形總歸是沒有異議了。根據中國的古書,如《周髀算經》所載的測量日影的方法,《授時歷》所載的測量月食的方法,實際上已經明確揭示出地為球形了。


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《周髀算經》有記載日影計算的方法

只用西方學說證明大地為球形,在上面四點例證之外,還有三個;

第一個例證是地心引力學說。根據西方測繪人士的說法,地中是含有“電氣”的。它能吸引一切物體。因此才有土石泥沙的層層堆疊,但是地心向四周吸引的力量一定向周圍都是相等的。如果地形式方的,則大地的稜線和對角的斜線長度不等,怎麼能有四周都相等的吸力呢?

第二個例證是熱帶、溫帶和寒帶的晝夜長短不同。熱帶處於日光正下方,太陽光只能照到半面,因此四季的晝夜相等;溫帶以斜面受日光,它的經度由寬變窄,因此在近日點則晝長夜短,在遠日點則晝短夜長。而且靠近熱帶和寒帶的地區,他們的晝夜長短也有差異。對於兩個寒帶,形狀更加變化,經度更是由狹窄變為無。因此它的晝夜長短差異很大,溫帶靠近兩極處,甚至有半年的極晝極夜,應該是由於在近日點日光能全部照到,因此有半年的極晝;在遠日點則陽光被溫帶擋住,因此半年都是極夜。這也影響了時間的劃分。假如大地不是球形,怎能出現地區由廣變窄,由緩變曲的情況?


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初一地理課本里對地球公轉的解釋

第三個例證是天地間的自然之氣,都是吹水成泡的。形狀都是圓的。在風氣中,方形容易被摧毀掉。大概是因為天的形狀是圓的,所以下降也應該是圓的。下降之氣如果是圓的,那麼濁重凝結為大地的部分,怎麼能不是圓的呢?


《大戴禮記》中引用《曾子》曰:“如果天是圓的而地是方的,那麼就會出現四個角不能被遮蓋了!”這也可以認為是最古老的對地圓說的記載了。就像《尚書考靈曜》篇所說:“地由四遊”,又與西方提出的天靜地動說不謀而合了。因此,地為球形的說法,怎能說只是西方人提出的呢?

關於本文的作者,有學者說是第一任主筆蔣其章。但是,近幾年華中師範大學歷史系的鄔國義教授考證應該是當時的浙江杭州詁經精舍的青年學子高雲麟。本文為了例證地球為球形,一共舉了七個例子,雖然由幾個例證比較牽強。但其中的麥哲倫環球航海、海岸觀察船桅、月食陰影等論據,至今仍是初中地理對地球介紹時的例證,歷經150年不衰,足以說明這篇文章的科普力量。

注:“蓋天說”出現在春秋時代,它認為天圓地方,天像一個蓋子罩住大地,日月星辰在天地之間;“混天說”出現漢代,後以張衡為代表,它認為認為“渾天如雞子”、“地如雞中黃”,日月星辰就在“蛋殼”上不停的旋轉。

附《地球說》原文如下:

近世言天文者,輒謂地球之說創自泰西。不知古書中早具言其理,特未詳辨其形,非至利瑪竇、湯若望諸人始獨闢奧窔也。其說蓋有四證。

夫天下至平者,水至廣者“海”。今試於海岸用遠鏡遙窺去舟,必先見舟隱,後見桅隱。若來舟則先見桅旗,後見舟艦。舟大桅小,人所知也。大者易見,小者難見,又人所知也。今乃反之,蓋由舟浮水面,為地之圓處所蔽,故桅雖小轉先見耳,證一;

又當明武宗時,西洋蒲萄亞有人由西駛行,過大西洋、亞墨利加洋,由太平洋、南洋、印度洋、小西洋仍囘大西洋蒲萄亞。若地形不圓何能自西往東還乎,證二;

又赤道北則見北極不見南極,赤道南則見南極不見北極。若地非渾圓,觀星者安有南北之異,證三;

又地影蔽月則月蝕,凡月蝕時有一黑影遮蓋月光。因此時日月相對,地毬適在中間,日光照著地毬,不能射到月中。故地影得以遮蓋月光,而其影正圓,可知地毬全體必圓,證四;

有此四證,地毬之說瞭如指掌矣。雖地靜、地動說有不同,而地毬則總無異議。按之中國古書,如周髀所載測日景之法,授時所載測月蝕之法,實已明明揭示矣。

徒以西法言之可為地毬者,四端之外亦尚有三焉。

一則,證以地心之吸力。按西洋測地之士言,地中含有電氣,能吸引一切萬物。故土石泥沙層層相附,然地心吸物之力其勢必周圍相等,若地形為方,則地體四方之直線與四角之斜線度數不等,吸力安能均平乎?

二則,證以熱道、溫道、寒道晝夜之長短。熱道正當日下,日光僅能及其半面,故四時晝夜相平;溫道以斜面受日光,其經度由廣見狹,故近日則晝長夜短,遠日則晝短夜長。而近熱道與近寒道處,其晝夜之長亦差有異。若二寒道,則其形如倚,其經度則由狹而至於無。故其晝夜長短之差迥異,溫道近二極處至有以半年為晝夜者,蓋由近日則日光能照其全,故半年皆晝;遠日則日光儘過溫道故半年皆夜,此時刻所由分也,使地非如球,何以由廣漸狹,由平漸倚乎?

三則,證以天地自然之氣如吹水成泡,其形皆圓,作風氣,機方者易毀。蓋天形既圓則下降之氣亦圓,下降之氣既圓則重濁之凝結而為地者,安得不圓乎?

大戴禮引《曾子》曰:“如天圓而地方,則是四角之不掩也”,此地圓之說之最古者。若夫《尚書考靈曜》所雲“地有四遊”又與西人天靜地動之說不謀而合,然則地球之說豈特西人知之哉?


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