古人是如何证明“地心说”的？（上）10
本系列文章预计会有30个章节，这套文献将系统讲述物理学本身，这里是第四季第10篇
所谓“地心说”拆解出来之后有三个关键要素：
第一：地球位于宇宙的中心；
第二：地球是静止的；
第三：地球是球形的；
请看上图，大家都知道“本轮”我们之前讲过，就是行星运行轨道所形成的一个小圆。
今天，我们详细谈谈，古人到底是如何得出“地心说”这个结论的。
在看下面结论的时候，还望大家先撇除自己目前已有的物理知识，把自己当作一张白纸来对待。我们反思古人的错误并不是嘲笑，而是尊重，毕竟任何伟大的发现都是经过精心的迭代而促成的。
我记得在小时候，爸爸问我，我们在哪里？
我就说在地球啊，就是在地球里面。
没错，我一直以为我们就像是在一个球内生活，就像在蛋中，所有冲出地球的物体都是破壳而出，然后壳会自动复原。这就是我自己认为的“破壳说”....听起来很好笑。
好，进入主题，本节我们只聊聊地球是圆的，托勒密是怎么证明的，其他两个结论后篇再谈。
为什么地球是圆的
这部分论证主要来自托勒密的《至大论》的序言片段：
【1】……很可能看到的情况是，对地球上不同观察者来说，太阳、月亮和其他星体升起和落下的时间并不相同，而且对住在东方的人来说总会早一些，对住在西方的人来说总会晚一些。 《至大论》序言
托勒密首先提到，根据观察者在地球上所处位置的不同，太阳、月亮和星星升起和落下的时间也有所不同。举个例子，想想今天早上的太阳。我相信你明白，当太阳在你所在的地方升起时，对住在比你更靠东地方的人来说，太阳早已升起，而对住在比你更靠西方的人来说，太阳则还没有升起。托勒密和他同时代的人也知道这个事实，而这个事实最直接明确地解释了地球是球形的。
【2】我们发现对发生在同一时刻的食现象，特别是月食现象，不同观察者记录的时间并不相同，但每条记录的时间与正午时刻相比都有相对相同的时间间隔，不过我们总是会发现，与在西边的观察者所记录的时间相比，在东边的观察者所记录的时间总是晚一些。 《至大论》序言
托勒密指出，人们记录的“食现象”所发生的时间同样很好地解释了地球是球形的。
【3】人们发现这个时间上的差异与不同地点间的距离成比例，因此可以合理地认为地球表面是球形的，其结果就是，保持一致的曲率可以保证地球表面每个部分都按比例地跟随地球运动。但是，如果这个曲率发生变化，上述一切就不会发生，这在下面的思考中可见一斑。 《至大论》序言
托勒密指出，由于时间上的差异与观察者所在位置之间的距离成比例，地球的曲率肯定是相当一致的。
【4】因为，如果它【地球】是向内凹陷的，那么在西边的人们就会第一个看到升起的星星；如果它是平的，那么对所有人来说，星星将在同一时间升起和落下；如果它是金字塔形、立方体或任何一种多边体，那么同样地，所有位于同一直线上的观察者将会同时看到星星升起或落下。然而，以上所有情况似乎都并没有发生。 《至大论》序言
【5】可进一步明确的是，地球也不是圆柱体……因为我们越靠近北极，南方天空的星星就越少，而北方天空的星星则开始出现。所以，在这里，地球表面不同物体的曲率在物体的倾斜方向上都是相同的，这明确表明了地球每个面都是球形的。
《至大论》序言
【6】再举个例子，当我们向高山或任何地势高的地方航行时，不管是在什么时候，从什么方向出发，以什么角度前进，我们所能看到的目的地都会一点一点地增加，好像它们是从海里升起来的，而在此之前，由于水面的曲率，它们看起来像是淹没在水中。 《至大论》序言
托勒密在文中应用了我们之前所说的常见推理——证实推理与不证实推理。
证实推理：如果地球是球形的，人们就应该观察到太阳、月亮和星星对住在东方的人们来说会更早升起，而对住在西方的人来说会更晚升起，由于这正是人们所观察到的情形，这就支持了“地球为球形”的观点。
不证实推理：如果地球不是球形而是其他形状，那么我们就不会观察到实际已经观察到的结果。
举个例子，托勒密指出，如果地球是平的，我们应该会观察到太阳、月亮和星星在地球上不同地方升起的时间都相同，但是由于我们没有观察到这个现象，这就成了“地球是平的”这一观点的不证实证据。
请注意，截至这里，托勒密的论证过程真的只证明了地球在东西方向上的曲率一致。换句话说，托勒密到目前为止的观察结果与“地球是一个南北向的圆柱形”的观点相一致。
因此，为了完成这个论证过程，托勒密开始考虑能够证明地球不可能是圆柱形的证据。
在段落【5】中，托勒密指出一个人如果从北向南运动，就会看到不同的星星。
举个例子，我们住在北半球的人可以看到北极星，而在南半球的人就看不到这颗星星。同样地，住在南半球的人可以看到南十字星座，而在北半球的人就无法看到。
这正是在地球是球形的情况下，人们所能预期看到的情形。如果地球是其他形状，比如圆柱形，那么我们所能预期看到的情况就会与此相反。
最后，在段落【6】中，托勒密指出了一个早已为人们所知的事实，那就是如果一个人向陆地航行，首先看到的陆地将会是山峰顶端，然后，随着距离陆地越来越近，山顶以下的部分就会逐渐显现。
同样地，这是“地球是平的”这一观点的不证实证据，同时也是在地球是球形的情况下，人们所能预期看到的情形。
总结下来，“地球最有可能的形状是球形”的观点得到了很好的论证。
好，今天就到这。
Masir 2022/01/18
于 东莞
祝，安好~
参考文献
理查德.德威特 《世界观》
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