聂建松：中国古人为何没能发现地球是圆的 | 这不科学

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聂建松：中国古人为何没能发现地球是圆的 | 这不科学 

原创 2016-10-23 聂建松 大家

这不科学

宗教与科学的相爱相杀

文 | 聂建松

▍一、“浑天仪”与地心说——大学霸张衡一句话带来的误解

近来开始为腾讯·大家专栏写作“这不科学”这个栏目，又把以前读过的一些科学史的相关书籍拿出来翻一翻，加之头二日与友人闲谈，才发现有些误解直到今天也还存在着。其中之一便跟东汉著名的大学者张衡有关。

张衡，字平子，东汉南阳西鄂人，他与同时代的著名书法家崔瑗是一对好朋友。崔瑗评价他的治学态度是“敏而好学，如川之逝，不舍昼夜”，而其为人性格则是“体性温良，仁爱笃密，与世无伤”。这样看来，张衡不仅是个好学生，而且为人也堪称是谦谦君子的典范。

▲ 印有张衡像的邮票

他在文学上，颇有成就。当时的文人都喜欢作赋，抒发自己情怀和政治理想，像司马相如写过的《子虚赋》，班固写过的《两都赋》，扬雄的《幽通赋》都非常的有名。张衡自己仿照班固的《两都赋》写下了《二京赋》，也仿照扬雄写过《玄思赋》。正因如此出色的文采，他被后人尊为“汉赋四大家”之一。按照如今的观点来看，张衡妥妥地可算是一个文科大学霸了，然而他的才华远不止如此，因为他还是一个理工科大学霸！

他设计并制造了一系列非常有趣的机械，绝对可以算是当时的“黑科技”，可能是这些作品太过震撼，以至于留下很多“传说”。

他能够制造飞翔的木鸟，“假以羽翮，腹中施机，能飞数里”，这也就是说，这种机械装上机翼和驱动装置，便能够飞出好几里地之外。在这个意义上，可以说这玩意绝不仅仅是凭借风力的风筝。

他还将当时久已不见的“指南车”给制造出来。《宋书·礼志五》记载，指南车据传说是始于周公，制造出来以便使节或者军队在旷野中辨认方向所用，然而“至于秦、汉，其制无闻。后汉张衡始复创造”。可惜的是，张衡自己也没有把他的设计图流传下来，以供后人学习。

故而，两晋时期的著名道士葛洪，在其作品《抱朴子·辨问》一篇中，对张衡如是评价道：“善刻削之尤巧者，则谓之木圣，故张衡、马钧于今有木圣之名焉。”由此可见，张衡在当时的人们看来，大概是鲁班再世了吧！

当然，张衡制造的最为著名的一件机械大概便是浑天仪了。

其实，浑天仪并不是张衡独创。在此之前，便有关于浑天仪的神话流传，传说在上古时期，尧登基为王的时候，封羲和为掌管天象的官员，而羲和则建造了一台浑天仪以便测量时日。不过，传说这台浑天仪的制造方法一直被史官们保存，秘不示人。到了汉朝初年，一些人又开始重新制作它，以考察天象和历法，之后又有人在这个装置上面增加了“黄道”的标志。一直到了张衡这里，这个装置已经发展到豪华的程度了。

在《晋书·天文志》中有这样的记载：张衡制造的浑天仪“具内外规、南北极、黄赤道，列二十四气、二十八宿中外星官及日月五纬”，我们可以看到这个机械达到了相当复杂的水平。那么这个机械是怎么运转的呢？按照书中的说法，主要是靠水力驱动，即“以漏水转之于殿上室内，星中出没与天相应”。

除此之外，更为了不得的是，张衡还给这个浑天仪加装了一个自动日历功能！这个玩意叫作“瑞轮蓂荚”——其灵感源于一种传说中的植物，据说这种植物从新月至满月的阶段，每天都会生出一个荚，而在月圆之后，每天都会掉一个荚。人们通过计算它身上的荚，便可知道这月过了多少天，而张衡的这个装置便做到了“随月虚盈，依历开落”的效果。

这样一台精密复杂的天文机械，背后肯定对应着一个宇宙模型。张衡自己写了一个《浑天仪注》来阐明自己这台机械的原理，以及他对宇宙的认识。书中写道：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小。”然而恰恰是这句话，使得一些人对“浑天说”产生了误解！

▲ 浑天仪

不少人认为，这段话意味着张衡已经认识到了“大地是球形的”。至于理由呢？可能他们觉得“地如鸡蛋黄”，鸡蛋黄是个球形的，那不就等于说大地也是球形的嘛？很多人会觉得中国的“浑天说”大概等于西方的“地心说”——在上个世纪的六十年代初，这个说法在国内还挺流行的。

当然，这口锅全让今人背，似乎有些不公平。譬如，在《晋书·天文志》中，对张衡时代的“浑天说”有过这样的记载：“前儒旧说天地之体，状如鸟卵，天包地外，犹壳之果黄也；周旋无端，其形浑浑然，故曰浑天也。”

然而，很多人想必没有看过这段话后的一句：“周天三百六十五度五百八十九分度之百四十五，半覆地上，半在地下。”请读者注意，在这段话之中，很明确地说了大地是分上下的，而在球型的“大地”上是没有“上下”的概念。

现在，让我们再回到《浑天仪注》，接着往下看看张衡自己写了什么，“天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮”，而之后他还写到了，“（周天）又中分之，则丰复地上，丰绕地下，故二十八宿半现半隐”。这也就是说，在张衡的眼中，虽然大地是包裹在天空中的，但同时它也是浮于水上的！然而这也恰恰说明了，张衡的“浑天说”与西方的“亚里士多德-托勒密”体系下的“地心说”是不可能相同的——水下是没法住人的。

另外还有一些比较明显的证据也可以说明，张衡头脑中的宇宙并不是“地心说”的那种系统。譬如，张衡在另外一本天文著作《灵宪》中，明确表达了他对天地形状的看法：“天体于阳，故圆以动；地体于阴，故平以静。”由此，我们基本可以肯定地说，在张衡的眼中，大地不仅不是个球，反而应当是“一大片儿地”。

那么应当如何理解张衡的比喻呢？金祖孟先生曾如是评价道：“很明显，张衡的比方，只是就天和地的内外关系和大小关系而说的，并没有涉及天和地的形状的问题。因此，大地呈球形的推论，显然来源于对于张衡原话的曲解，自然是没有说服力的。”

▍二、信仰的赌博还是科学的实践？——地理大发现与地球说

关于欧洲中世纪对“地球的形状”的认识，安德鲁·迪克森·怀特在他的《科学—神学论战史》中这样写道：

“我们发现，某些形式的这种观念，成为了地理学研究的严重障碍。许多大胆的航海家们完全可以不畏海盗和暴风雨，但是一旦想到他们的船从一个敞开的口子里掉进地狱之中，他们就会发抖，有一种流传很广的信念认为，地狱是在大西洋的某个地方，但这个地方距离欧洲多远不得而知。水手们的这种恐怖心理是哥伦布的伟大航行的主要障碍。”

那么，这种观念到底是指的什么呢？

怀特认为，中世纪流行的宇宙观是“大地扁平的”——我们姑且称之为“地平说”——在大地的上方则是天堂；在大地的下方则是地狱。然而，他也不得不承认另外一点，即“大地是球形的”这个学说——我们姑且称之为“地球说”——仍然一直存在于欧洲中世纪时期，尽管基督教的早期很多神学家都反对它。这些反对者中就包括了卢修斯·拉克坦提乌斯（Lucius Lactantius），以及埃及的一名修道士科斯马斯·因迪克普里茨（Cosmas Indicopleustes）。

然而，怀特的这个说法真的站得住脚么？

首先，与拉克坦提乌斯同一时期的神学家奥古斯丁和安布罗斯，都真心地赞成大地一个球形。尽管怀特试图在自己的书中把这二人的态度描写为“容忍”，但是不如让我们来看一段原文再下论断。

奥古斯丁自己曾写过一部关于《创世记》的解释作品，名为《就字面而言，关于创世记的文章》（De Genesi ad Litteram）。其中便有这么一段文字：

Cum enim totam terram adhuc aqua tegeret, nihil impediebat ut aquosa et globosa moles ex una parte faceret diem lucis praesentia, ex alia noctem lucis absentia...[虽彼时水仍覆盖整个大地，然而没有什么可以阻碍这一件事，即这整个一团如水如球之物，其一部分由于光照而为白昼，另一部分缺乏光照则为黑夜……（注：此句为笔者自译）]

我们可以看到，奥古斯丁在形容大地的时候，用了一个形容词globosa, globosus——这个词正是如今英文中的globe, global等词的源头，其意为“球形的”。因此，当大地这一“球体”一部分接受光照的时候，另外一部分不是浸没在水中，而是处于光所缺乏的黑暗之中。

▲ 地心说图解

实际上，奥古斯丁的态度才是古代基督教神学家的普遍态度。在众多古代神学家中，只有很小的一部分人明确地反对过“地球说”。

至于修道士科斯马斯·因迪克普里茨，他的看法实际上恰恰是受到了同时期的犹太教以及来自东方的“地平说”的影响，由此才成为了一名“地平说”的拥护者。另外，这位修道士的影响力也并没有怀特夸张的那么大。不过，有一件比较有趣的事情可以说一说，在中世纪认可“地平说”的人之中，鸡蛋的比喻也被用来形容天地之间的关系！这似乎是来自于东方的证据。

那么，为什么古代基督教会普遍坚持“地球说”呢？这就得要感谢古希腊的自然哲学传统。基督教不完全是从自身的经典之中发展出来的“地球说”——在某种程度上，我们甚至可以说，《圣经》更像是一部“地平说”的经典。而恰恰是由于古代基督教神学家们认真学习了古希腊人的学说，才使得“地球说”在教会中得以保存，并且得以同《圣经》文本进行一番调和。

如果之前有读者读过我关于伽利略和哥白尼的专栏文章，一定会知道，在神学家们主张“日心说”之前，在中世纪占据统治地位的天文学说，一直是以亚里士多德和托勒密二人的工作为基础所构建出来的“地心说”。不过，众所周知的是，无论是在“地心说”中，还是在“日心说”中，在当时的欧洲天文学家心中，大地终究是一个球，而非一片儿地……

我也思考过，为何中国古代就没有提出“地球说”，大概是因为中国古代的人们并没有意识到“引力”的存在吧？或者说，中国古代的人们无法想象那些“头朝下”的人们应当如何生活。我们可能必须要承认，“地球说”在一定程度上是反直觉的。

不过，这些问题在古希腊人看来，就不算个事儿。大概因为古希腊人对数学的宗教式痴迷，所以他们认为球形与其它形状不同——它象征了完善和谐的统一状态。因此，一切神圣的星体包括地球在内，都必然是球形的！

那么，他们又是如何解释，那些生活在他们脚下的，并且“头朝下”的人们呢？正如我在之前专栏文章写过的：虽然希腊人没有“引力”的概念，但是在亚里士多德的学说中，每个物体都有自己的“份量”，而且这个“份量”越大的东西便越会趋向“中心位置”。因此，在地球外面的是“气元素”，而在地球中心的则是“土元素”——至于我们每个人，都是凭借自身的“份量”立于这个地球之上，无所谓上下。

基督教一直接受的正是基于这个观念的希腊自然学说。我们可以非常肯定的是，哥伦布在进行他的伟大航行之前，早就已经了解这些学说了，并且会将之奉为圭臬。这是因为当时的教科书就是如此写的！

当时全欧洲通用的课本，乃是由在巴黎大学任教的“萨科霍波斯科的约翰尼斯”（Johannes de Sacrobosco）所写的《论世界之星球》（De Sphaera Mundi）——你仅仅从名字上看，便知道这肯定是一本关于“地球说”的作品。

怀特在自己的书中甚至还想引证但丁的作品《神曲》，来说明当时的人们多么恐惧于大海航行中遇到的来自“下方”的地狱。然而这只能愈加说明，在中世纪时期“地球说”才是普遍流行的看法。这是因为就连但丁都将“地球说”视为常识，并且他甚至还认为整个南半球为大海所覆盖——在海中间有个小岛，那里面便是“炼狱”（Purgatory）的所在。

虽然哥伦布最后发现的不是真正的中国和印度，但是不得不承认的是，他与他的支持者们可从来没有认为过大地是平的……

▍三、“地球说”引入中国——利玛窦与“西学东渐”

我们其实不必苛责中国古人没有发现“地球说”，也不必刻意认为中国古人已经发现了“地球说”。

实际上，在当时整个世界中，除了希腊人这群奇葩之外，基本上所有人都没有意识到大地可能是个球！如果没有勇敢地接纳希腊哲学的智慧，基督教恐怕一时半会也难以接受“地球说”。

也许有人会说，日食或者月食的时候，中国古人在看到太阳或者月亮上的大地影子，应该能够认识到大地是球形的。然而事情并非如此，中国古人认为，无论日食或者月食，那是主要是因为阴气在侵袭阳气。更形象一点儿地说，那道阴影倒更像是在清水中滴下一滴墨汁所达成的晕染效果，而非光所照不到的物体影子。

那么，中国古人最早可能于何时接触到欧洲的“地球说”呢？笔者料想最早可能是在宋元时期。

不得不承认的是，在中世纪的时候，通过百年翻译运动，穆斯林也早早地接受了“地球说”。当时掌管“智慧宫”的著名波斯学者阿勒·花喇子密（Al-khwarizmi），就已经为托勒密所写的天文学著作《大全》（Almagest）一书做过注释和摘要了。

其后，随着其后蒙古人崛起和征服，一些伊斯兰教的国家被击败和收服，同时穆斯林的学术成果也被蒙古帝国所吸收进来。因此在宋元交战之时，“地球说”颇有可能在此时进入了中国地区，不过似乎没有留下什么过多的痕迹。

等到“地球说”正式进入中国的时候，就应该已经到了明末清初之时了，这也要归功于“西学东渐”的第一人利玛窦（Matteo Ricci）。

利玛窦，号西泰，意大利的天主教耶稣会士，于明万历年间来华。至于他在中国的经历，大家想必早都应该十分熟悉了，故而在此略过不表。

▲ 利玛窦像

当利玛窦初入中国之时，恰逢日食发生，当时钦天监准确地报出了日食发生的时间，因此他对中国的天文学成就表示惊奇。然而渐渐地作为一个外人，在观察过一段时间之后，利玛窦对中国此时的天文学发生了质疑。对此，他写下了这样一些札记：

“他们没有一个人知道地球吸引着有重量的物体，或引力把物体引向地球。他们不知道大地整个表面大都居住着人。或者人们可以住在地球相反的两面而不会跌下去；有些事情他们可以相信, 但有些事情他们许多人却难以想象。”

当然，如果利玛窦冷眼旁观，他断然也不会对中国的天文学做出任何贡献。实际上，利玛窦一直在为当时的中国绘制第一幅《山海舆地图》，并且他在旁边还做了中文的注解。

地与海本是圆形，而合为一球，居天球之中，诚如鸡子黄在清内。有谓地为方者，乃语其定而不移之性，非语其形体也……

在这段话中，我们可以看到利玛窦巧妙地引入了“前儒旧说”来为己证，然而他又将之与“地球说”进行了一番巧妙的调和——他引用了“鸡蛋喻”，然而这次却用来论证大地的形状；又引用了“天圆地方”的说法，却做了一番寓意性的解释。他所作的解释，正好与中国古代天文学传统相互颠倒了，但是他却帮助当时的中国人认识到了欧洲的天文学传统。

日后，在利玛窦的士大夫朋友们的帮助之下，《山海舆地图》又被复刻了很多版本，使得更多的人了解到了“地球说”。虽然彼时也有些士大夫认为中国自古已经有了“地球说”，但是却没法否认欧洲“地球说”所拥有数学上的优势，因为欧几里德的《几何原本》也是由利玛窦等人带来的。

总之，李约瑟博士（Joseph Needham）在其书《中国的科学与文明》中认为，利玛窦等耶稣会士的来到对中国天文学的一个重大贡献。在这个意义上，中国的天文学家们才开始逐步摆脱了所谓的“浑盖之争”，更多地思考起“地球说”。

原标题：《从浑天说至地球说——张衡、哥伦布与利玛窦》

【作者简介】

聂建松 | 腾讯·大家专栏作者。