人類對于宇宙圖像認(rèn)識的歷史，霍金先生是從亞里士多德開始講起的。

書中寫道：

希臘哲學(xué)家亞里士多德在他的《論天》一書中，就已經(jīng)能夠?qū)τ诘厍蚴且粋€圓球而不是一塊平板這一論點提出兩個很好的論據(jù)。——《時間簡史》

這段翻譯文字，我做了一些修改：“希臘哲學(xué)家亞里士多德在他的《論天》一書中，提出了兩個很好的論據(jù)，證明了地球是一個圓球而不是一塊平板的論點?！?/span>

我們知道“論點”是要依靠“論據(jù)”來“證明”的。亞里士多德究竟有哪些“證據(jù)”可以用來“證明”地球是圓球的“論點”呢？

第一，他認(rèn)為月食是由于地球運行到太陽與月亮之間而造成的。地球在月亮上的影子總是圓的，這只有在地球本身為球形的情況下才成立。如果地球是一塊平坦的圓盤，除非月食總是發(fā)生在太陽正好位于這個圓盤中心之下的時候，否則地球的影子就會被拉長而成為橢圓。——《時間簡史》

他先證明了地球是球形的，證明如下：

已知A：月食現(xiàn)象是地球位于太陽和月亮之間，遮擋了太陽光而造成的。

已知B：月食中的影子總是圓的。

結(jié)論：地球是球形的。

他又證明了地球不是平坦的圓盤，證明如下：

已知A：月食現(xiàn)象是地球位于太陽和月亮之間，遮擋了太陽光而造成的。

已知B：月食中的影子始終沒有出現(xiàn)過橢圓的形狀。

結(jié)論：地球不是平坦的圓盤形。

這不是三段論，是依靠兩個已知的知識推斷出一個新的知識，但是亞里士多德在此處的推斷是不可靠的，原因是已知A并不是確切的，月食現(xiàn)象的成因在當(dāng)時也只是一個合理的猜測而已，當(dāng)然這個猜測最終證明是正確的，這就是后話了。

亞里士多德的第一條的“證明”，由于借助了猜測的知識作為推斷的前提，得出的結(jié)論也只能是合理的猜測而已。

亞里士多德的第二條“證據(jù)”是：

第二，希臘人從旅行中知道，在越往南的地區(qū)看星空，北極星則顯得越靠近地平線。

《時間簡史》

這是一個長期觀察的經(jīng)驗積累。其實這條經(jīng)驗也只能證明旅行者從北向南所經(jīng)過的地區(qū)是一個弧形的地面，并不能證明整個地球是一個球體。

古希臘米利都學(xué)派的阿那克西曼德就是依據(jù)弧形地面的事實，把地球的形狀想象成是一個以東西方向為軸的圓柱體，其高度為半徑的三分之一。

一個圓柱形的地球！盡管圓柱形的地球和實際地球形狀的差異很大，但這種地球形狀卻是基于觀察的經(jīng)驗得出來的，顯然比那些不著邊際想象出來的地球模型離真相近了一步。提出地球是球形的人據(jù)說是曾求學(xué)于阿那克西曼德的畢達(dá)哥拉斯。畢達(dá)哥拉斯之所以認(rèn)為地球是一個球體，估計是基于他的類比推理：因為月球和太陽是球體，所以地球也應(yīng)該是球體。在他的這個類比推理中似乎還隱含著他的一個價值判斷：球體是完美（事物）的形狀。我嘗試用三段論的形式來呈現(xiàn)畢達(dá)哥拉斯的推斷：

亞里士多德繼承了畢達(dá)哥拉斯的觀點。在當(dāng)時，地球是一個球體的認(rèn)識并不是民眾的常識，而是一個極其另類的觀點。因為在當(dāng)時，主張地球是球體的人要面對一些無法回答的問題。這些問題是：既然地球是一個球體，那么居住在地球下方的人是不是腳朝上、頭朝下倒懸著生活？這些倒懸著的人為什么不會掉下去？如果這些問題得不到合理的解釋，地球是一個球體的觀點就一定會遭遇到質(zhì)疑。當(dāng)傳教士湯若望向清朝官員闡述地球是一個球體的觀點時，也遭到類似的質(zhì)問。士大夫楊光先在《不得已》一書中寫道：“若四大部州，萬國之山河大地，是一個大圓球……球上國土之人之腳心與球下國土之人腳心相對……竟不思在下之國土人之倒懸……有識者以推理之，不覺噴飯滿案矣！夫人頂天立地，未聞有橫立倒立之人也……世可以見大地之非圓也?！?/span>楊光先有如此推斷并非是糊涂，而是缺乏應(yīng)有的知識作為地球是球體觀點的支撐。這個知識就是后來牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力。

霍金還提出了第三條“證據(jù)”，這條證據(jù)也來自希臘人長期觀察的總結(jié)。這條證據(jù)是：“地平線外駛來的船總是先露出船帆，然后才是船身?！?/span>遠(yuǎn)離觀察者的船舶，只能被觀察者看到船舶上端的部分。隨著船舶和觀察者之間的距離越來越近，觀察者就能逐漸從上而下看到船舶的全貌。為什么觀察者看不到遠(yuǎn)處船舶的全貌呢？會不會是因為海洋弧形水面擋住了觀察者的視線呢？

亞里士多德不僅憑借三個“證據(jù)”推測出地球的球形形狀，還計算了地球大圓的長度，最終形成了比較系統(tǒng)的宇宙圖像。

亞里士多德認(rèn)為地球是不動的，太陽、月亮、行星和恒星都以圓周為軌道圍繞著它轉(zhuǎn)動。他相信這些，是由于神秘的原因，他感到地球是宇宙的中心，而且圓周運動最為完美。
《時間簡史》

書中翻譯的這段文字，可以稍微做一下修改：“亞里士多德認(rèn)為地球是不動的，太陽、月亮、行星和恒星都以圓周為軌道圍繞著它轉(zhuǎn)動。他之所以這樣認(rèn)為，是因為出于神秘的原因，他認(rèn)為地球是宇宙的中心，而圓周運動是最完美的。”這段文字為我們描繪了亞里士多德的宇宙圖像，你能借助文字的描述，在你的頭腦中勾畫出這個宇宙圖像嗎？因為地球居于宇宙中心的特殊位置，所以地球是固定的、是靜止而不運動的；因為圓周運動是最完美的，所以圍繞地球轉(zhuǎn)動的諸多星體的軌道形狀也是圓形的。在亞里士多德看來，無論是地球在宇宙中的特殊位置還是完美的軌道形狀都是源于某種“神秘的原因”。亞里士多德的宇宙圖像隨后又被“托勒密精制成一個完整的宇宙學(xué)模型”。托勒密的宇宙圖像和亞里士多德完全一樣嗎？為什么我們把托勒密的宇宙圖像稱為“完整的宇宙學(xué)模型”？托勒密又是用什么方法來“精制”這個宇宙模型的呢？

托勒密在觀察星空