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古代中国人的地球观

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-11-01

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  在中国古代科学文化大背景中对大量史料进行分析研究,可以明确得出结论:中国传统地球观是地平大地观。这可以从多方面来证明。

  地球表面是一个不可展开的曲面。绘制地图,由曲面变成平面,地表面各点的相对位置必然与实际不同。这就是地球曲率半径引起的的制图误差。误差的大小在不同比例尺制图中是不同的。在大比例尺小范围制图中这种误差可忽略不计。反之,在小比例尺大范围制图中,这种误差就不能不考虑了。为了减少误差,需要采用小比例尺地图(技术)系统。由此可知,可用有无小比例尺地图(技术)系统,来推知中国古代有无大地球形观。

  古希腊学者认为大地是球形,所以发展起包括有经纬度、经纬网和地图投影的小比例尺地图(技术)系统。托勒密总结古希腊地图学成就,建立起地球经纬网,并创立两种地图投影法。他的《地理学》一书搜集有800多个地方的经纬度。

  中国古代地图学也很发达,达到较高水平。晋代裴秀总结传统制图经验,创立测绘制图的“制图六体”和拼接、缩制地图的“计里划方”法。显然这些制图理论和方法均以平面大地为基础,根本没有考虑大地是球形,甚至连拱形也没有考虑。中国传统地图学属大比例尺地图(技术)系统,从来没有象古希腊那样发展小比例尺制图技术,没有经纬度、经纬网,更没有地图投影。由于传统的力量,中国古代不仅小范围的区域图是这样,就是现存的全国图《华夷图》、《禹迹图》等,尽管比例尺很小,也仍然没有采用小比例尺地图技术。全国地图的编制受到朝廷的重视,因而有优异的物质、技术条件,但看来没有发现地球曲率半径所产生的制图误差,故也没能消除这种误差。在全国图中,边远地区精度很差,域外各国就无法标绘,而只能以文字说明之。也因为此,尽管古希腊出现不少世界地图,但中国古代一幅也没有过。由此可见,中国古代的地图(技术)系统中,没有大地球形观念。

  古希腊毕达哥拉斯学派最早提出大地应为完善和谐的球形。其后阿纳克萨哥拉斯提出经验性证明。最后亚里斯多德集大成,进行了系统论证。古希腊人正是在传统的球形大地观指导下,才把北极星高度因地而异的现象作为大地球形的一个重要证据的。古代中国虽也发现这种现象,但没有用来论证大地为球形。

  天圆地方说在中国历史上有广泛的影响。“天道圆,地道方”理论在封建王朝的宇宙理论体系中占据正统地位。直到明末西方传教士利玛窦将地圆说传入中国后,仍然遭到强烈反对。

  中国古代有较多北极出地高的测量。如果人们已有球形大地观,则这种测量可解释为纬度测量、子午线测量等。但实际上,中国古代是否有球形大地观问题,本身是待证明的,故不能作为前提,进行古代有纬度测量、子午线测量等这类推论的。

  唐代一行的大地测量常被后世说成是子午线测量和地球大小测量。唐开元十二年(724年),一行和南宫说领导进行规模宏大的大地测量,其中在豫东平原进行的测量很有意义,先后得到两项成果。首先,发现从滑县到上蔡的距离是526.9里,日影已差2.1寸,即相距251里,影长差1寸。这就第一次用实测推翻了长期奉为经典的日影长度千里差一寸的说法。他们进一步比较数据,发现影差和南北距离的关系根本不是常数,于是改用北极高度的差来计算,从而得出地上南北相差351.27里,北极高度相差1度的结论。这无疑是科学史上应当充分肯定的一项成就。但是,如果说这一工作是测量了地球的大小,是用实验方法证明了大地为球形,那就不切合实际的,因为自始至终和大地为球形的思想没有什么联系。

  如果一行及其合作者真的有大地球形的认识,并且要用实验的方法来加以证明,或退一步说,他们开始没有上述认识,但当他们发现北极高度差和南北距离的关系是常数,并且测得子午线度的地面长度后,就产生了大地为球形观念,那么他们就会象埃拉托色尼那样,立即将所测得的子午线古度),就会轻而易举地求得子午圈的长度,从而测得地球的大小。但是一行等人没有跨出这关键性一步。他们之所以在这方面缺乏敏感性,是因为他们思想中本来就没有球形大地观念,因而也没有子午圈概念和地理纬度概念。虽然他们在豫东平原选择在南北方向(子午方向)上布点测量,但不能说明他们已知这条子午方向线不是一条直线,而是子午圈上的一段弧线。因此,尽管我们可以把他们的测量称为子午线测量,但在他们的思想上这条线却不是弧线而是直线,再延长下去也不会形成地球子午圈。这样,他们自然不可能在这个方向上再进一步去测出地球的大小,更谈不上要用实验方法去证明大地为球形。在这里,真理碰到鼻子尖,但没有被抓住。这确实是科学史上又一大憾事,但是有深刻认识论原因的。

  元代至元四年(1267年)西域天文学家札马鲁丁在中国造了七件阿拉伯天文仪器,其中一件是地球仪,直观地表示了大地的形状。此事载入了史册--《元史·天文志》,但在中国并未产生明显的影响。关于这一点,也只能用传统地球观是地平大地观来加以解释。

  远洋航行非考虑大地形状不可。在古希腊,不仅主要为航海服务而发展起来的大范围小比例尺地图(技术)系统和大地球形观念密切相关,而且在选择航线也常考虑到大地为球形,以及东行可以西达、西行可以东达的问题,借以缩短航程,甚至推测新大陆的存在。迪凯亚科确立一条通过直布罗陀海峡的地球基本纬线。埃拉托色尼根据这条基本纬线推断出,如果没有大西洋,即可从西班牙沿此线到达印度。斯特拉波曾明确预言新大陆的存在。自此之后,有关向西航行大西洋可以到达东方印度的问题,在学术界时常被提到。即使在被称为黑暗的中世纪,古希腊的球形大地观也并未完全消声匿迹,中世纪有关对跖地是否存在的长期争论,正可说明这一点。

  大地球形的争论不断激发着人们远航冒险的欲望。1483年出版的法国彼埃尔·达伊的《世界面貌》一书引用了古希腊学者的论述,证明自西班牙海岸向西到印度东海岸之间的海洋比较狭窄,是一条到印度的近路。1474年意大利托斯卡内利把送给葡萄牙神父的一张世界地图的副本和一封信交给哥伦布,阐述了经大西洋到达东方盛产香料和宝石的最富庶的地方的航线。所以哥伦布决心向西方航行,并非纯粹是冒险,实际上他是受到《世界面貌》一书的启发,又得到托斯卡内利的鼓励和帮助的。

  中国古代远航事业很早,汉武帝时,中国楼船已进入印度洋,到达印度马德拉斯附近和斯里兰卡。唐代,中国海舶在东西洋航线颇有名气,外国商人来中国,往往愿意搭乘中国海船。明代郑和船队七下西洋,最远到达红海沿岸和非洲东部赤道以南的海岸。船队在规模、装备、航海技术等方面,是当时以及后来地理大发现时代任何国家的船队所望尘莫及的。但是,中国古代的远洋航行没有一次考虑到大地是球形的,没有人根据球形大地观来设计新航线。

  中西古航海图也属于两个不同的系统。西方航海或用经纬度或用海港航向的地图。中国航海用对景图,如《郑和航海图》等。这种航海图不仅没有目的港的经纬度,而且图上所绘的目的港位置和方位,也并非是实际的位置和方位。用这种航海图导航,无论在开始还是中途,均不知目的港的确切方向,只是利用航线各处的山形、水势、星辰位置等来判别船舶的位置,这样一步步地前进。对景航海图是没有考虑大地为球形的。

  战国时,在航海发达的齐国出现了一种非正统的海洋开放型地球观--邹衍的大九州说。说它是非正统的,是由于它已跳出中国为世界中心这一传统观念,而看到世界之大,中国只是普通一州而已。在大九州模式中,大地仍为平的,漂浮在平的海洋面上。

  与大九州说有关的一些远航探索活动,如在此以前的有关三神山的探索,以及在此以后的入海求长生不老药,其中都看不到有关航线东行西达和西行东达的议论,也看不到象古希腊那样从球形大地观出发去寻求未知的对跖地。在秦汉之后的漫长封建社会中,中国从来没有发生过象欧洲中世纪那样的关于对跖地的争论。这类问题上没有争论,寂然无声,只能说明地平大地观占绝对统治地位。中国古代有通向西洋的要求,然而尽管海陆两条丝路自然条件都十分恶劣,却从来没有人提议过要向东穿越太平洋以便到达西洋的航路。郑和七次远航,也始终没有考虑过东行西达的航路。

  潮汐是由于月球和太阳对海水的引力和地球的不断自转相配合而形成的,所以对潮汐成因理论的分析可以验证中国古代有无球形大地观。

  中国古代对潮汐的成因理论很发达,潮论至少有三类:第一类在早期,把潮汐成因归于神龙变化、伍子胥愤怒驱水为涛等。这种神话式的说法影响不大。第二类是依据元气学说和阴阳理论,认为海水和月亮均为阴类,彼此同气相求,相互感应而形成潮汐。第三类被称为(天地)构造论的潮论,认为大地浮于水,水受到某种外部冲击涌上大地,就成为潮汐。构造论潮论并不占正统地位,但值得注意的是,是用当时占统治地位的浑天说宇宙模式来探讨潮汐的成因,这涉及大地形状问题,所以要加以讨论。

  构造论的潮论主要有晋代葛洪、唐代卢肇和五代邱光庭三家。葛洪认为,天不断旋转,天河之水由天上转入地下,并与地下水和海水相合,三水激涌就成为潮水。葛洪这段话里看不到有大地球形观存在。卢肇的潮论虽明确立足于浑天说,但也没有提到大地为球形。邱光庭的理论是较成熟的潮汐论。但仍然没有大地为球形的迹象。邱光庭《海潮论》还特意介绍了浑天说指出,“气之外有天,天周于气,气周于水,水周于地,天地相将,形如鸡卵。”这里只是以鸡蛋比喻“天地相将”情形,即天和地相互关系:天大而地小,天外而地内。

  元、明、清,在少数中国学者中已开始出现有模模糊糊的类似地球观的论述,但直到清代,中国球形大地观,不仅在理论界没有地位,而且在实用中也未见用过的迹象。相反,综上所述,在中国古代所有与大地形状有关的测量、地图、航海、潮论等领域,都是从地平观念出发来提出问题,讨论问题和解决问题的,似乎从来都不考虑球形的,甚至连拱形也不考虑的。

  中国古代的球形大地观与古希腊的相比,只是陆球而没有水球,也就是说只承认固体的大地是球形,而根本否认海洋面也是球形的。正由于中国古代没有水球观,所以在中国古代始终没有产生对跖地的说法和争论,而西方这种争论在中世纪持续1000年。正由于没有水球观,中国古代虽有着发达的远航,也从来没有东行西达、西行东达的任何努力,连这种想法也未见记载。正由于没有水球观,中国古代有关潮汐成因理论,虽有元气自然论(力)和构造论(月地关系)两种潮论,均源远流长,但始终未能合并形成近代潮论。

  这种没有水球观的陆球观,与其说接近真正的球形观,还不如说更接近地平观。其实陆球观主要是坚持地平观的人们在大量球形新事实面前为要继续维持传统地平观,而不得不修改原始地平观形成的:由方形平面(平板)到圆形平面,由圆形平面到拱形平面,由拱形平面到球形固体大地。在这种观念中,可居住的人类世界仍是平的或拱形的。显然陆球观并未与地平观脱离,故与真正球形观有着大的鸿沟。

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