【人物小档案】埃拉托斯特尼(Eratosthenes,约公元前276年~公元前194年),又译厄拉多塞、埃拉托色尼。出生于昔兰尼(现利比亚的夏哈特);逝世于托勒密王朝的亚历山大港,希腊数学家、地理学家、历史学家、诗人、天文学家。其贡献主要是设计出经纬度系统,计算出地球的直径。

我们赖以生存的地球很大,但究竟有多大,又是谁最先测算出来的呢?人类最早知道地球的大小是在什么时候?500年前,1000年前?是大航海时代,还是日心说理论创立后?其实早在2000多年前,一位古希腊科学家就已经测量出地球的周长,且精确程度令人惊叹,他的名字叫埃拉托斯特尼,他是世界上最早有文字记载的、测量出地球周长的人。

埃拉托斯特尼才智高超而且多才多艺,除了地理、数学,他在天文、机械、历史和哲学等领域里都有涉足,并且造诣精湛,他还是一位不错的诗人,用现在的话可以说是“文理兼修”,各方面综合素质来看,他是罕见的“奇才加全才”。不过在那个时代,他在很多领域总是排在第二位,于是有个外号“β”,那谁是第一位呢?那就是古希腊最伟大的科学家阿基米德。两人是亲密的朋友,能得到“β”外号也是一种崇高的荣誉。

埃拉托斯特尼出生于公元前3世纪的埃及亚历山大里亚城,曾应埃及国王的聘请,任皇家教师,并被任命为亚历山大里亚图书馆研究员。从公元前234年起担任图书馆馆长。当时亚历山大里亚图书馆是最高科学和知识中心,收藏了古代各种科学和文学论著。埃拉托斯特尼利用了他的职位之便,阅读了大量资料和地图。他在地理学方面的杰出贡献,集中地反映在两部代表著作中——《地球大小的修正》和《地理学概论》。前者论述了地球的形状,并以地球圆周计算为著名。他对天文学很感兴趣,崇拜希腊著名科学家亚里斯多德。亚里斯多德著有《天论》一书,他认为大地是一个球体,一部分是陆地,一部分是海洋,外面包的一层是空气。埃拉托斯特尼接受了亚里斯多德的理论,而且还想亲自量一量地球究竟有多大。当时人们都认为他是异想天开。

要知道地球的大小,在今天当然不算难事,可当时没有先进仪器,这件事比登天还难。通过观察,埃拉托斯特尼发现,他所住的亚历山大城,一年之中太阳几乎从来也没有直射头顶,即使是夏至日,太阳光与直立地面的长杆也存在着7.2°的夹角。这一人们所熟视无睹的现象,引起了他的注意。他四处打听外地的情况其他地方的情况,结果打听到亚历山大里亚城附近地方的情况,都大同小异,但后来听说,该城以南800公里之外的塞恩城(今埃及阿斯旺)的情况有所不同。夏至那天正午,太阳是正挂中天,阳光笔直射到地面,一直照到井底。好玩的孩子,这时会在地上直竖起一根竹杆,让人猜:杆子的影儿跑到哪里去了?因为地上根本看不到有影子。用现在地理知识来解释,就是塞恩城位于北回归线上,而亚历山大位于北回归线以北7.2°纬线上。

两地迥异的现象,一般人只当件怪事议论一阵,埃拉托斯特尼可不就此而止,他想:为什么会出现这一现象呢?对了,在同一时间的不同地方,太阳光与地面的夹角各不相同,恰好证明地球是一个球体。为了探明虚实和证实自己的想法,埃拉托斯特尼决定在夏至(即6月21日)的正午,于亚历山大里亚城和塞恩城两处,同时对太阳照射到地面的情况进行观测。

对比观测结果表明,果然与人们传说的一样。从商队那里知道两个城市间的实际距离大概是5000斯塔蒂亚(stadia),基于太阳足够远而将其光线看成平行光的假设为根据,埃拉托斯特尼着手进行计算。亚历山大里亚城和塞恩城基本在同一条线上(即今天地球上的经线,实际有大约1度经度误差),两者之间存在着7.2的角度差,这刚好相当于圆周角的五十分之一,他最终确定了大约700 斯塔蒂亚对应一度,再根据几何学多大的圆心角对应多大的圆弧,他算出地球周长数值为252000斯塔蒂亚(斯塔蒂亚是古希腊的长度单位,其长度各地不一,如按雅典的长度算,1斯塔蒂亚等于185米,则地球周长为46620公里,多了16.3%,若按埃及的长度算,1斯塔蒂亚等于157.5米,则地球周长为39690公里,其误差小于2%。对他用的是哪种量度制,专家们至今尚有争议。)。因此,埃拉托斯特尼求得地球的周长等于250000斯台地亚(相当于39816公里)。现在科学家用精密仪器测得地球经线圈为40009公里。从周长推导出的地球半径,只比现在的数据差200千米左右,在生产力和科学仪器落后的条件下,相对于地球约6400千米的半径,如此小的误差已经令世人惊叹,非常了不起。地球的周长已经知道,要求地球的表面积就不太难了,埃拉托斯特尼经过精心地测量和计算,最后求得地球的表面积约为50亿平方公里(现在测出地球的表面积为51亿平方公里)。听到这个数字,人们大吃一惊,地球原来比已知的陆地面积要大几百倍。

埃拉托斯特尼测出结果的精确度很多年都没有人能超过。随着科学的发展,各种先进仪器不断被研制出来,人们对地球的认识也不断加深,直到18世纪,人们才逐渐认清了,原来地球并非是一个圆球体,还有点扁,是一个椭球体。

为纪念埃拉托斯特尼,月球有以他的名字命名的“埃拉托斯特尼陨石坑”。埃拉托斯特尼的其他成就有:计经纬度系统,发明浑天仪,公元前200年,他采用了geography(地理学)来表示研究地球的学问,寻找质数的方法:埃拉托斯特尼筛法。

“β”埃拉托斯特尼最后的岁月是在亚历山大港度过的。据说晚年由于患眼病双目失明,他无法忍受不能读书的苦楚,一年后绝食而死在亚历山大港,时已年逾八旬。

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