宇宙的边疆（节选）

卡尔·萨根

公元前3世纪，在当时最大的城市——埃及的亚历山大住着一个名叫埃拉托斯尼的人，当时一个最羡慕他的人称他“贝塔（β）”——希腊文的第二个字母。这是因为，他说埃拉托斯尼是世界上第一个无所不知的人。但是埃拉托斯尼显然几乎在所有的领域里都是“阿尔法（α）”。（希腊文的第一个字母，用α形象生动地表明埃拉托斯尼在当时是世界第一）他是一个天文学家、历史学家、地理学家、哲学家、诗人、戏剧批评家和数学家。他的著作从《天文学》到《痛解论》，样样都有。他还是亚历山大市图书馆的馆长。有一天，他从该馆的一本手抄本里读到下面一段话：在南部边疆西因前哨靠近尼罗河第一大瀑布的地方，在6月21日正午，直立的长竿在地面上没有投下阴影。在夏至那天——一年当中白昼最长的一天，接近中午的时候，圣堂圆柱的阴影越来越短，最后在正午消失掉。这时太阳从头顶上直射下来，在一口深井的井水里可以看到太阳的倒影。

上述的观察是很容易为人们所忽略的。长竿、阴影、井里的倒影、太阳的位置——日常生活中这样简单的事情有什么重要的意义呢？但埃拉托斯尼是一个科学家，他当即想到做一个实验，实地观察一下亚历山大的直立长竿是否在6月21日正午会在地面上投下阴影。结果他们的实验证实：长竿在地面上投下了阴影。（很容易被常人所忽略的最普遍不过的现象却引起科学家的注意，这种善于观察、用心思考和深入探索的精神值得我们学习。）

埃拉托斯尼自我思忖：为什么在西因的长竿不投下阴影，而同一时刻在北边的亚历山大的长竿却投下明显的阴影呢？假设在一幅古埃及的地图上有两根等长的垂竿，一根直立在亚历山大，另一根直立在西因。假定在某一个特定的时刻两根长竿都没有在地面上投下阴影，这一点很容易理解——只要地球是扁平的。（运用假设的说明方法）这时候，太阳在头顶上直射。如果两根长竿在地面上投下等长的阴影的话，在扁平的地球上也说得通：这个时候太阳光线以同样的角度斜射在这两根长竿上。但是在同一时刻，在西因没有阴影，而在亚历山大却有明显的阴影，这究竟是怎么一回事呢？（实验求证，善于思考，“证伪”是科学探索的重要品质和方法。）

他认为唯一可能的答案是：地球的表面是弧形的，而且弧度越大，阴影长度的差别就越大。因为太阳离我们如此之远，所以阳光照射到地球的时候是平行的。长竿与太阳光线的夹角不同，它们在地面上投下阴影的长度也就不同。就投在地面上的阴影长度的差别而言亚历山大和西因之间的距离必定是它们在地面上的偏差角——约7度。（运用作诠释的说明方法）也就是说，假如将长竿插入地心，它们就会在那里相交成7度角。7度相当于整个地球圆周360度的1/50。埃拉托斯尼知道亚历山大和西因之间的距离约800公里，因为他雇人步测过。800公里乘50等于4万公里：这就是地球的圆周长度。（运用列数据、画图表、作诠释的说明方法，用浅显的语言把深奥的道理讲得通俗易懂。）

这个答案是正确的。埃拉托斯尼唯一的工具是长竿、眼睛、脚和头脑，再加上对实验的兴趣。凭着这些东西，他推断出地球的圆周长度，误差只有百分之几，这在2200年前是一个非凡的成就。他是第一个精确地测量出一个行星的大小的人。（总结：指出埃拉托斯尼推断出地球的圆周长度的非凡意义。）

（选自《宇宙》，有删改）

◆赏析

选文主要介绍了古希腊杰出的科学家埃拉托斯尼运用最原始的方法测量出地球的圆周长度，几乎没有误差，并且把计算方式和计算方法讲得通俗易懂。这一非凡成就，对于两千多年前的人类来说，无疑是科学界的一个巨大的进步，也是人类勇于探索自然、挑战自我、积累智慧的写照，这种精神对当下仍有积极的借鉴和启示意义。

【程斌波/供稿】