有一天,你穿越回古代,这是个哥伦布、麦哲伦都还未诞生的时代,你要如何说服你身边一直以为“这是个天圆地方的世界”的古代人们,你们生存在一个名叫“地球”的球体上?
在思考问题之前,许多同学只知道教科书上写的“因为太阳、月亮是球体,所以地球也是球体”这一理论。
“地球是圆的”只是像“稻谷种在地里”、“鲨鱼会吃小鱼”这样的常识灌输在我们脑海里。我们从未在脱离电视、电脑的地方见过鲨鱼吃小鱼的情景,更别提我们身处在地球之上,无法辨别地球具体形状。
不少同学就惆怅了,只凭肉眼看,我觉得湖面是平坦的,但是如果要衡量一个湖面是平坦的,除非你能给我一把巨尺。
这个思路没有错,要衡量湖面是否平坦,需要一个平直的工具,去量它与水面的距离,那又有什么平直的工具呢?
利用光线就能测量湖面是否平直。利用激光往湖面上空射出一条与初始位置的地面平行的光线,如果湖面是平坦的,激光便会一直与水面平行;驾驶快艇在湖上前行,无论在湖上行驶多远,从快艇上看,激光在水面上的高度都将不变。
在国外,有三个年轻人做了如此实验,他们在船上装有可移动距离的白板,记录激光照射的位置。首先,在岸上时,他们记录了激光距离地面的高度是2尺7寸(也即0.9m),随着船的前行,他们还记录了如下数据:
此时,不少同学尽管可能被这一结论惊吓到,但同时也在嘲讽明sir:你这个实验回到古代也无法做成啊,古代并没有激光。
但是,却有一个古代人,在没有先进设备的时代,却利用光线是平直这一原理推断出地球是球星,同时还准确测量出地球的大小。这个人便是古希腊天才埃拉托塞尼,他不仅仅是希腊哲学家,还是数学家兼几何学家。
在2千年前,埃拉托塞尼展开一项量度地球直径的实验。他认为:如果地球是平的,在一天里的任何时候、任何地方,都会看见太阳以同一角度照下来。如果地球是圆的,便不会这样。
随后,他听说:在全年最长一天(夏至6月22日)的正午,太阳将直射水井,该水井位于现时的埃及城市阿斯旺。在这个地方,太阳是从头顶直射下来的。
而在另一个地方,水井以北500英里,他做了第二个观察,时间同样是全年最长一天的正午。而在这里,他将一根杆子垂直插好在地上,发现杆子有投影,说明:在这个地方太阳并不是直射下来的。
影子证明太阳并非出于头顶,而是偏侧,说明地球是圆形的。同时,透过量度这个角度,加上知道这两个地点之间的距离,他能计算出地球是圆的,直径大约8000英里。
世界就在这,并非有多奇妙。真正奇妙之处在于你的思维启发与探索世界的过程。
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