第一章 地球

著名作家圣彼得·伯南丁曾经说过，年幼时，他脑子里冒出过许多与地球和太空有关的奇怪想法：太阳看上去像是从一座山的背后升起，又落到另一座山的背后；天空仿佛是一座蓝色的拱形桥，或者说是一个倒过来扣在地球边缘的碗。他在脑海里设想过，要到达地球的边缘，是不是必须弯腰行走才能保证不碰到头？有一天，他决定去证实这一切，以解除自己的困惑。带上一些吃的东西，他就出发了，走了很久，只想能够早点儿亲手摸摸天空；可是随着他的不断前进，这座拱桥却在不断后退，仿佛永远也无法走到尽头。最后他累得实在走不动了，只好放弃了这次探险。但是，就算他按照原路返回了，他始终相信天空就是一座大拱桥，这样一来，到达不了、摸不着它就有了很好的解释了：他还不够高，腿不够长，力量不够大，当然无法碰到天空啦。

亲爱的读者们，大概你们年幼的时候也产生过类似的幼稚想法吧？觉得地球就是被蓝色的穹顶所包围的一片向四周无限延伸的广阔土地，只不过中间被山脉切割了。但是现在我们清楚地知道：天空中的任何角落都没有与地面相接，在地面上也找不到可以触碰到天空的任何一个地方，因为不管在哪里，天空的高度都是不变的。我们也知道：当我们直直地向前走时，会看到平原、山脉、海，却永远都无法走到地球的边缘。简单来说，地球是圆的。如果我们朝着一个方向一直走，最后我们还是会回到原点。

地球是一个在太空中飘浮着的体积巨大的球体。如果在空中有一个用绳子系着的大球，球面上有一只昆虫。假如这只昆虫想要从球的一边爬到另一边，那么它肯定可以顺利做到，途中不会遇到什么障碍物，也不会有突起的障碍阻碍它前进。我们从各个方向来来回回，没有遇到任何障碍物，也没有触摸过天空，就完成了路途最遥远的旅程，乃至环球之旅，并最终回到起点。如此看来，地球的形状就应该是圆的，它是一个在太空中飘浮着的体积巨大的球体。至于我们头顶上的那个蓝色的穹顶，只是地球表面的空气通过折射形成的蓝色光线。

以下事实可以证明地球的形状是圆的。有个旅行者要去一个小镇，他经过了一片十分平坦的平原，这片平原上并不存在可以挡住他视线的事物。当他站在平原的某个地方上时，首先看到的就是小镇尖塔的最高点，那也是小镇最高的地方。等他站得离小镇近一点儿之后，就可以看见尖塔的整个顶部，接着是它的屋顶，最后才能将整座尖塔尽收眼底。也就是说，随着与物体之间的距离由远及近，我们最先看到的是它的最高点，最后看到的是它的最低点。如果地球是平的，那么就不是这样的了。站在任何一个地方，我们都可以直接看到塔的全身，而不是先看到顶部，然后再是底端。如图1所示，在塔的右侧，不论是站在A点还是B点，都可以直接看到塔的全身。假如地球是圆的，那么远处的物体就会因为地球表面弯曲而被挡住，就像我们之前所讲的那样，物体将会从顶点开始慢慢出现在我们眼前。因此，如图2所示，站在A点的话，是根本看不到塔的，因为视线被地球弯曲的表面挡住了；站在B点，也只能看到塔的上半部分；而站在C点，就可以看到整座塔了。

图1

图2

在陆地上，那种视野宽广又十分规则的观察点是很少的，因为总是会有山脉和数不清的植物对我们的视线进行干扰，所以，任何塔或者说尖塔映入我们眼帘的顺序都是从顶部到底部。而海面突起的表面与地球表面的弯曲度差不多，因此，在没有任何障碍的海面上，我们就可以对地球的形状是圆的这一事实做出非常优秀的解释了。

当一条船慢慢地靠近海岸时，船上的人最先看到的是山顶，接着是高塔的塔顶等建筑物的最高点，最后才是海岸。同理，岸上的人看到的物体的顺序依次是船的上桅杆、中桅杆、船帆、船身。如图3所示，如果船是从海岸起航的，那么这些物体消失在人们视野中的顺序则与船开向海岸时的顺序相反，即最先消失在人们视野中的是船身，接着是船帆和中桅杆，最后才是上桅杆。

图3

也可以用地平线的形状证明地球是圆的。“地平线”一词出自希腊语，是“边界、界限”的意思，用来指人站在地面的某个地方所能看到的全部范围。

地平线似乎连接起了天空和地面。当观察者站在绝对平坦的地面上时，就会形成一个地平线圈，这个地平线圈的中心就是观察者本身。在海上，地平线的形状会表现得更明显，就像一个与蓝天相接的巨大的圆盘。如果地球是平的，影响视野的因素就只有视力的好坏，而且只要望远镜足够强大就可以看到距离自己任意远的物体，也就是说地球上的事物会变得一览无余。然而事实并非如此：就算你用最好的望远镜，也无法看到地平线另外一端的物体。这样看来，地球就不可能是平的，而是圆的。我们看一下图4，就能把这些都弄明白了。假设OB是球面上方的一条垂线，我们从A点看向球面，可以看到哪些部分呢？答案十分简单。我们可以以A点为起点画出AK这条直切线，使K点与球面相切，那么AK表示的就是我们的视线，我们所能看到的部分也就是AK和A点之间的范围，而超出这个范围的地方都是我们无法看到的。如果，我们再以A点为起点画出与AK类似的其他直切线，如AP、AQ、AR、AS等，这些直切线的另一个端点都会落在球面上，最后，这些落在球面上的端点将形成一个完整的圆。这样看来，从OB上的其他点画线，也会得到相同的结果。如此看来，要是不管我们在哪个点看到的地平线都是一个圆的话，那么地球肯定是一个球体。

这个被我们称为地球的球体，周长约为4万千米[1]。这个数字代表的意义是什么呢？接下来，我会对此进行讲解。如果你以前爬过塔，当站在塔上俯瞰周围的景色时，你一定被眼前那无限延伸的土地给震撼了，而那蓝色的地平线好像真的很遥远，在记忆中，那就是最遥远的距离。地平线离我们到底有多远呢？从塔顶我们到底可以看到多远呢？这取决于两样东西：塔的高度和地面的凹凸程度。我们再来看看图4，如果不以A点为观察点，而是将其设在较高的B点，那么视线的另一端就会落在球面更远的地方，例如H点，这样一来我们的视野就更宽了。也就是说，因为地球是圆的，所以站得高，才能看得远。

图4

此外，在山脉广泛分布的地方，凹凸不平的地面不仅会对人们的视野造成影响，也会使地平线受到限制。假设地面和海平面一样平坦，再把观察点设在高度为142米的斯特拉斯堡大教堂钟楼上，这样一来，地平线的周长就是40千米。如果有另一个拥有强壮双腿的圣彼得·伯南丁，想要走到从斯特拉斯堡大教堂钟楼上看到的地平线，就只需要花费一天的时间；如果他完成了，那么到了第二天他可能就既没有力气，也没有勇气再出发了。我们巨大的地球的周长（赤道）约为4万千米，是我们从斯特拉斯堡大教堂钟楼上所看到的地平线周长的1万倍。

这时你一定会问：地球上的山脉和深谷那么多又那么庞大，使得地球表面变得坑坑洼洼的，那为什么还说地球是圆的呢？与陆地相比，你们更愿意相信海面是均匀的，因为我们看到的陆地到处都是凹凸不平的。地球表面遍布着峡谷、山脉、平原以及悬崖峭壁，我们怎么会说它是规则的呢？我们是怎样从这个十分不规则的球面上把它的规则找出来的呢？我反过来向你们提问：橘子是不是圆的？你给出的回答一定是肯定的。虽然观察得仔细点就能发现橘子的表面也是坑坑洼洼的，不过这些小坑与它的体积比起来完全可以忽略，所以我们都认为橘子是圆的。同理，因为地球表面的这些高山、深谷与地球庞大的体积比起来也算不上什么，所以我也可以说地球就是圆的。下面我会证明这一点。

现在，我们用一个直径为2米的球来代替地球，这个球的表面必须是光滑的，然后在它的表面按照正确的比例将一些主要的山标出来。在这些山中，位于亚洲中部的珠穆朗玛峰是最高的，海拔大约是8840米，高耸入云，它的底部占据的空间非常大，甚至抵得上一个帝国的面积。这样的一座庞大的山出现在我们面前时，我们会做何感想呢？如果我们要让这座大山按正确的比例在我们假设的球上显示，你知道用什么来表示吗？一粒沙子，一粒直径只有1毫米多的沙子！如此看来，这样一座庞大的山与地球比起来根本就不算什么。就像橘子表面最小的疙瘩一样，对于橘子来说，也是可以忽略的。至于欧洲最高的山峰——勃朗峰，我们只要用一粒直径只有半毫米的沙子来表示就可以了，它的海拔约4810米。不用再举更多的例子了，球面上类似这样的沙子有无数粒，而这些沙子就跟地球上的山差不多，虽然数量不少，但是对于球体的形状毫无影响。也可以说，地球就是这个球的无限放大版。

那么地球为什么能够在太空中平稳地悬浮呢？是不是就像宫殿顶部的圣灯一样，有某种天体链将地球吊起来了？又或者就像地球仪的底座一样，有某个物体在支撑着地球？很多旅行者从世界各地开始环球之旅，但是他们都没有看见所谓的吊链或者支撑物。不管在哪里，他们看到的只有陆地、天空和海洋。所以，我们可以由此断定：地球在太空中是独自悬浮的。

那么，它为什么不会掉下来呢？嗯，这个问题很关键！不过试想一下，也许你就会知道地球不会掉下来的原因了。你能看到什么？广袤的天空、没有尽头的空间。如果你站在地球的另一端，你看到的是什么？依然是广袤的天空、没有尽头的空间。如果你位于大地和天空的分界线的两侧呢？也是如此。不管你在哪里，看到的都是广袤的天空和没有尽头的空间。现在请你告诉我：在这没有尽头的空间里，地球会向哪边掉呢？要是可以的话，请先告诉我，地球的上面和下面是怎么划分的？这里的上面指的是天空，但是请记住：不管在什么地方，天空都是不变的。要是你很清楚地知道地球不会掉到我们头顶的天空，那么你怎么觉得地球会掉到我们脚下的“天空”呢？我们不会怀疑地球会升到天空，那么我们也不要再怀疑地球会掉下来了吧。

在第二章，我们将会进一步讲解这个问题，我们会对物体掉落的原因进行讲述。不过，在此之前，让我们先对本章的要点做出总结：地球是独立存在于太空中的一个球体。它的周长约为4万千米。它的半径，即从球心到地面的距离约为6366千米。地球表面的庞大物体，如山脉、深谷等，对于地球而言根本就微不足道，并不会影响地球的形状。

[1] 此处周长按照赤道来计算。