個人簡介

埃拉托色尼（Eratosthenes，公元前275一前193）生于希臘在非洲北部的殖民地昔勒尼（cyrene，在今利比亞）。他在昔勒尼和雅典接受了良好的教育，成為一位博學(xué)的哲學(xué)家、詩人、天文學(xué)家和地理學(xué)家。他的興趣是多方面的，不過他的成就則主要表現(xiàn)在地理學(xué)和天文學(xué)方面。

人物生平

埃拉托色尼曾應(yīng)埃及國王的聘請，任皇家教師，并被任命為亞歷山大里亞圖書館一級研究員。從公元前234年起接任圖書館館長。當(dāng)時亞歷山大里亞圖書館是古代西方世界的最高科學(xué)和知識中心，那里收藏了古代各種科學(xué)和文學(xué)論著。館長之職在當(dāng)時是希臘學(xué)術(shù)界最有權(quán)威的職位，通常授予德高望重、眾望所歸的學(xué)者。埃拉托色尼擔(dān)任館長直到他逝世為止，這也說明了他在古希臘學(xué)術(shù)界享有很高的聲譽(yù)。

埃拉托色尼充分地利用了他擔(dān)任亞歷山大里亞圖書館館長職位之便，十分出色地利用了館藏豐富的地理資料和地圖。他的天才使他能夠在占有文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，作出科學(xué)的創(chuàng)新。埃拉托色尼在地理學(xué)方面的杰出貢獻(xiàn)，集中地反映在他的兩部代表著作中，即《地球大小的修正》和《地理學(xué)概論》二書。前者論述了地球的形狀，并以地球圓周計算為著名。他創(chuàng)立了精確測算地球圓周的科學(xué)方法，其精確程度令人為之驚嘆；后者是有人居住世界部分的地圖及其描述。在該書中，他系統(tǒng)地提出了采用經(jīng)緯網(wǎng)格編繪世界地國的方法，全面地改繪了愛奧尼亞地圖。他以精確的測量為依據(jù)，將得到的所有天文學(xué)和測地學(xué)的成果盡量結(jié)合起來，因而他所編繪的世界地圖不僅在當(dāng)時具有權(quán)威性，而且成為其后一切古代地圖的基礎(chǔ)。雖然埃拉托色尼的這兩部地理著作不幸都失傳了，但是通過保存下來的殘篇，特別是斯特拉波的引文，后世對它們的內(nèi)容，以及作者的精辟見解有一定的了解。

丈量地球的周長

關(guān)于地球圓周的計算是《地球大小的修正》一書的精華部分。在埃拉托色尼之前，也曾有不少人試圖進(jìn)行測量估算，如攸多克索等。但是，他們大多缺乏理論基礎(chǔ)，計算結(jié)果很不精確。埃拉托色尼天才地將天文學(xué)與測地學(xué)結(jié)合起來，第一個提出設(shè)想在夏至日那天，分別在兩地同時觀察太陽的位置，并根據(jù)地物陰影的長度之差異，加以研究分析，從而總結(jié)出計算地球圓周的科學(xué)方法。這種方法比自攸多克索以來習(xí)慣采用的單純依靠天文學(xué)觀測來推算的方法要完善和精確得多，因?yàn)閱渭兲煳膶W(xué)方法受儀器精度和天文折射率的影響，往往會產(chǎn)生較大的誤差。埃拉托色尼選擇同一子午線上的兩地西恩納（Syene，今天的阿斯旺）和亞歷山大里亞，在夏至日那天進(jìn)行太陽位置觀察的比較。在西恩納附近，尼羅河的一個河心島洲上，有一口深井，夏至日那天太陽光可直射井底。這一現(xiàn)象聞名已久，吸引著許多旅行家前來觀賞奇景。它表明太陽在夏至日正好位于天頂。與此同時，他在亞歷山大里亞選擇了一個很高的方尖塔作參照，并測量了夏至日那天塔的陰影長度，這樣他就可以量出直立的方尖塔和太陽光射線之間的角度。獲得了這些數(shù)據(jù)之后，他運(yùn)用了泰勒斯的數(shù)學(xué)定律，即一條射線穿過兩條平行線時，它們的對角相等。埃拉托色尼通過觀測得到了這一角度為7°12′，即相當(dāng)于圓周角360°的1/50。由此表明，這一角度對應(yīng)的弧長，即從西恩納到亞歷山大里亞的距離，應(yīng)相當(dāng)于地球周長的1/50。下一步埃拉托色尼借助于皇家測量員的測地資料，測量得到這兩個城市的距離是5000希臘里。一旦得到這個結(jié)果，地球周長只要乘以50即可，結(jié)果為25萬希臘里。為了符合傳統(tǒng)的圓周為60等分制，埃拉托色尼將這一數(shù)值提高到252 000希臘里，以便可被60除盡。埃及的希臘里約為157．5米，可換算為現(xiàn)代的公制，地球圓周長約為39375公里，經(jīng)埃拉托色尼修訂后為39360公里，與地球?qū)嶋H周長引人注目地相近。由此可見，埃拉托色尼巧妙地將天文學(xué)與測地學(xué)結(jié)合起來，精確地測量出地球周長的精確數(shù)值。這一測量結(jié)果出現(xiàn)在2 000多年前，的確是了不起的，是載入地理學(xué)史冊的重大成果。

此外，《地球大小的修正》一書還包括以下各方面的研究：赤道的長度、回歸線與極圈的距離、極地帶的范圍、太陽和月亮的大小、日地月之間的距離、太陽和月亮的全食和偏食以及白晝長度隨緯度和季節(jié)的變化等等。這些研究代表了當(dāng)時地理學(xué)發(fā)展的高水平。

描繪新的地球

《地理學(xué)概論》一書致力于研究有人居住的世界。全書分三卷，第一卷先是一段簡短的緒言，對地理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展作了歷史的回顧，然后著重闡述地球的結(jié)構(gòu)和演變以及水的運(yùn)動（潮汐、海峽中的海流等）；第二卷為數(shù)理地理學(xué)。主要探討天空、大地和海洋的形狀和結(jié)構(gòu)、地球的區(qū)域和地帶的劃分以及已知世界的范圍等問題；第三卷是論述世界地圖的改繪，包括一幅新編繪物世界地圖以及區(qū)域描述。埃拉托色尼的這本書總結(jié)了希臘地理學(xué)的成就，標(biāo)志了這個時期地理學(xué)的最高水平，是古代地理學(xué)寶庫中的一個重要文獻(xiàn)。

埃拉托色尼繼承和發(fā)展了亞里士多德的居住適應(yīng)地帶學(xué)說，將世界分為歐洲、亞洲和利比亞（非洲）三大洲和一個熱帶、兩個溫帶、兩個寒帶等五個溫度帶。他改進(jìn)了亞里士多德的分帶法，對五個地帶的南北界線，均給予緯度的嚴(yán)格劃分。埃拉托色尼的區(qū)域和地帶的劃分，與前輩學(xué)者相比，科學(xué)性和系統(tǒng)都要強(qiáng)得多。他的地球分帶已同現(xiàn)代地理學(xué)的“地帶”概念相當(dāng)接近。他確定的回歸線位置，與其實(shí)際位置（23°30′）僅差半度，其精確性令人為之贊嘆。不過，埃拉托色尼關(guān)于世界陸地三大洲的劃分，與實(shí)際情況相差甚大，顯然這是受到當(dāng)時認(rèn)識論和科學(xué)水平的局限。

埃拉托色尼認(rèn)識到，古老的愛奧尼亞地圖必須全面地改繪。他的目標(biāo)是運(yùn)用幾何學(xué)的方法，依據(jù)精確的天文學(xué)和測地學(xué)新數(shù)據(jù)，來繪制更合理的世界圖象。他毫不含糊地屏棄了亞歷山大以前的資料，大量采用畢提亞斯遠(yuǎn)航和亞歷山大遠(yuǎn)征以及其他新近的地理考察的成果。在使用資料時，他并不是一味盲從，而十分注意分析判斷，力求去偽存真。例如，他在處理路線測量資料時，考慮了地勢起伏和道路彎曲等因素，對資料提供的里程數(shù)據(jù)，平均減去了1/15，來加以訂正，這樣就大大提高了地圖的精度和資料的準(zhǔn)確性。

為了編繪新的世界地圖，埃拉托色尼首先估算了有人居住世界的寬度和長度。寬度數(shù)值是沿通過亞歷山大里亞城的子午線測算出來的，結(jié)果是38000希臘里；長度數(shù)值則是沿著從赫爾克列斯之位至恒河河口一線來估算的，結(jié)果是78 000希臘里。長度線與寬度線組成了地圖的基礎(chǔ)坐標(biāo)，它們在羅得島相交，然后，他在這兩條基礎(chǔ)座標(biāo)線上，各選了一系列地點(diǎn)，如經(jīng)線縱座標(biāo)上的阿羅馬提斯（Aromates，今索馬里）、麥羅埃（Meroe）、西恩納、亞歷山大里亞、赫勒斯灣、波里斯丹尼河(Borysthene，今第聶伯河河口)和圖勒等七處；緯線橫座標(biāo)上的印度河、“里海之門”、幼發(fā)拉底河上的塔普薩克（Thapsa-que）、羅馬和迦太基（Carthage）等處，分別劃出橫向的緯線和縱向的經(jīng)線，組成了地圖的經(jīng)緯網(wǎng)格。埃拉托色尼創(chuàng)立經(jīng)緯網(wǎng)系統(tǒng)，是地圖學(xué)發(fā)展中的一項(xiàng)重大的突破和飛躍，有著深遠(yuǎn)的意義，它為投影地圖學(xué)的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，是投影地圖學(xué)取代經(jīng)驗(yàn)地圖學(xué)的先驅(qū)。

埃拉托色尼在他的基礎(chǔ)經(jīng)緯網(wǎng)之上，還疊加了一套被稱為“普林特”框格（Plinthes）和“斯弗拉吉德斯”框格（Sphragides）的幾何圖形。前者呈長形條帶狀，后者呈不規(guī)則形狀。它們組成了地圖的第二級網(wǎng)格系統(tǒng)，作為一級經(jīng)結(jié)網(wǎng)格的補(bǔ)充，其作用是便于標(biāo)明《地理學(xué)概論》一書中所描述的各地區(qū)的位置和范圍。這種將世界劃分為不同地區(qū)的思維方法，似乎可視為現(xiàn)代地理學(xué)術(shù)語中的“區(qū)劃”的雛型。同時，他將地理描述中的分區(qū)敘述與地圖編繪緊密結(jié)合起來，也是一種創(chuàng)新嘗試，成為描述地理學(xué)與數(shù)理地理學(xué)相結(jié)合的又一種范例。

顯然，埃拉托色尼的地理學(xué)思想比前輩地理學(xué)家更臻成熟。他對地理空間表現(xiàn)了極大的興趣，不僅因?yàn)樗且粋€地理實(shí)體，也不僅因?yàn)樗且粋€包含各種特性的地域，而且因?yàn)樵诘乩砜臻g中，存在著特征鮮明的自然環(huán)境同改造利用這一環(huán)境的社會兩者之間的相互聯(lián)系。埃拉托色尼的地理學(xué)著作和成就標(biāo)志了古代希臘地理學(xué)的最高峰和結(jié)束。

2000多年前，有人用簡單的測量工具計算出地球的周長。這個人就是古希臘的埃拉托色尼(約公元前275-前194)。

埃拉托色尼博學(xué)多才，他不僅通曉天文，而且熟知地理；又是詩人、歷史學(xué)家、語言學(xué)家、哲學(xué)家，曾擔(dān)任過亞歷山大博物館的館長。

細(xì)心的埃拉托色尼發(fā)現(xiàn)：離亞歷山大城約800公里的塞恩城(今埃及阿斯旺附近)，夏日正午的陽光可以一直照到井底，因而這時候所有地面上的直立物都應(yīng)該沒有影子。但是，亞歷山大城地面上的直立物卻有一段很短的影子。他認(rèn)為：直立物的影子是由亞歷山大城的陽光與直立物形成的夾角所造成。從地球是圓球和陽光直線傳播這兩個前提出發(fā)，從假想的地心向塞恩城和亞歷山大城引兩條直線，其中的夾角應(yīng)等于亞歷山大城的陽光與直立物形成的夾角。按照相似三角形的比例關(guān)系，已知兩地之間的距離，便能測出地球的圓周長。埃拉托色尼測出夾角約為7度，是地球圓周角(360度)的五十分之一，由此推算地球的周長大約為4萬公里，這與實(shí)際地球周長(40076公里)相差無幾。他還算出太陽與地球間距離為1.47億公里，和實(shí)際距離1.49億公里也驚人地相近。這充分反映了埃拉托色尼的學(xué)說和智慧。

埃拉托色尼是首先使用"地理學(xué)"名稱的人，從此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的"地方志"，寫成了三卷專著。書中描述了地球的形狀、大小和海陸分布。埃拉托色尼還用經(jīng)緯網(wǎng)繪制地圖，最早把物理學(xué)的原理與數(shù)學(xué)方法相結(jié)合，創(chuàng)立了數(shù)理地理學(xué)。