文|尹傳紅
打小癡迷科普科幻,書香悅讀一路相伴。分享科學奇美理趣,留下探索思考印記。
2022年是人類首次完成環球航行500周年。這一次載入史冊的偉大航行,由效力于西班牙王室的葡萄牙探險家費爾南多·麥哲倫引領。他們的船隊于1519年9月20日從西班牙瓜達爾基維爾河口出發,自西向東行,歷盡艱險,費時3年,繞世界航行了整整一圈,又回到始發地。開辟新航線之外,此番遠征最重要的意義在于,它證實了古代賢哲的一個非凡洞察——大地是圓球形的。
其實,大地的形狀及其在空間的位置,很早便是人類探索思考的“科學問題”。我國古代有“天圓似張蓋,地方如棋局”之說,即所謂的“天圓地方”。在古代西方世界,有人猜想大地無盡地延伸,我們生存的世界大概是一個由陸地和海洋組成的廣闊無垠的平面。它好像是固定地穩立在永恒不變的基礎之上,日月星辰似乎都圍繞著作為“中心”的大地在轉動。
最早也許可以追溯到公元前6世紀,古希臘數學家畢達哥拉斯從和諧、完美的思辨概念出發,也考慮到對稱和平衡,相信大地應當是球形的。公元前4世紀的古希臘哲學家亞里士多德持類似觀點。他還結合觀察和推理,給出了經驗證據:發生月食時,投射在月球上的陰影總為弧形,這表明大地是球形;出門旅行時,越往北走,北極星越高,越往南走,北極星越低,且可看到一些在北方看不到的新星。
古時人們常常也注意到這樣的現象:第一眼看到海岸線時,總是最高的山峰從海上升起;接著,越來越靠近岸邊,就有越來越多的群山進入視野。在晴朗的日子里眺望遠方的船只,首先看到的,往往是“地平線上的桅桿”——大地的弧形表面掩藏了船身。
對球形大地的認知,是一項不俗的智識成就。然而,這很快又引發了令人困惑的新問題:如果大地為球形,那么遠足的旅行者為什么不會掉落呢?還有,在球形大地的另一端,難道生活著和我們腳底板相對的人么?盡管亞里士多德已然認識到,并無普適的“下方”令各處的物體均向它跌落,并以其樸素的物質理論給出了不錯的回答,但依然缺乏足夠有力的科學論證。
那時候,引力思想和重力理論尚未出現,人們更無從想象,地球是懸空無靠且時刻都在高速運轉的(自轉和公轉)——這確乎與人們日常的體察和經驗不符。因此,如何從可觀察事實或現象去推導最合宜的解釋,揭示自然的規律和本質以尋求真理,真不是那么容易的。
回望在2500年的漫長歲月中,人類對地球的形狀和地球在宇宙中位置和運動的認知,對月食、日食等天象的實質和地、月、日三者關系的認識,對晝夜更替、季節循環、天體運行軌道等的思考——這些關聯起來的探索,都極大地助推了天文學、物理學的發端,同時也有力地促進了理性思維、科學思想與科學方法的發展,人類宇宙觀、世界觀的形成和飛躍。正是從這樣的意義上講,科學或許起步于人類理解天空的嘗試:追溯事物演變,探尋其中因果。