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第三回 举手扬沙欲塞宇宙 立竿见影可测地周 ——人类第一次测量地球

[ 作者:郭正谊和武轶     来源:小草数学网     点击数:     更新时间:2025/5/31    ]
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   本文选自老一辈科普作家郭正谊和武轶合著的《科学发展演义》。该书纸质资料已较难寻获,现以连载方式分享这部精彩科普作品给各位同仁。由本站重新排版整理。因原文章为章回体难读,故本站进行改写。  

 第三回 举手扬沙欲塞宇宙 立竿见影可测地周  ——人类第一次测量地球 

        公元前4世纪,马其顿国王亚历山大在东征途中建立了亚历山大里亚城。在他去世后,这座位于地中海沿岸的城市在托勒密王朝的统治下逐渐发展成为古代世界的学术中心。宏伟的图书馆、先进的研究院以及来自各地的学者,使这里成为科学思想的摇篮。

        夕阳西沉时,法罗斯灯塔的光芒照亮了整个港口。这座被誉为古代世界七大奇迹之一的建筑,以其巨大的火盆和反射镜系统,为航海者指引方向。城市在夜晚依然生机勃勃,街道上人潮涌动,学者们结束了一天的工作,有的前往剧院,有的漫步海滨。

       在海滩上,阿基米德和埃拉托色尼正仰望着星空。阿基米德突然抓起一把沙子,问道:“你觉得这一把沙子有多少粒?”
      埃拉托色尼笑了笑:“大概几千粒吧。”
      “那整片海滩呢?”
      “那怎么可能数得清?”
       阿基米德站起身,将沙子抛向空中:“如果我要用沙子填满整个宇宙,覆盖地球、月亮、太阳和所有行星,需要多少粒?”埃拉托色尼惊讶地看着他:“你疯了吗?这根本不可能计算!”“给我三天时间。”阿基米德自信地回应。

       当时的数学体系尚不完善,希腊数字系统最高仅能表示“万”这个单位。但阿基米德另辟蹊径,用橄榄核的体积推算沙粒数量,并创造性地提出“阶位”概念,将“万”作为第一阶单位,“万万”作为第二阶,以此类推。最终,他计算出填满当时已知宇宙所需的沙粒数量约为10⁶³。尽管现代天文学证明宇宙无限,但这一计算展现了惊人的数学想象力。

       三天后,两人再次在海滩相见。阿基米德刚宣布他的计算结果,埃拉托色尼便插下一根竹竿,反问道:“你能计算宇宙的沙粒,但你知道地球的周长吗?”
      阿基米德一时语塞。埃拉托色尼解释道:“在夏至日,塞恩城的阳光直射井底,而亚历山大里亚的竹竿却有影子。通过测量影子的角度和两城的距离,就能推算出地球的周长。”
      阿基米德迅速心算:“影长7.5度,距离5000斯塔迪姆,那么周长应该是25万斯塔迪姆!”这一结果约合4万公里,与现代测量值仅相差100公里。

       两位学者为这一发现兴奋不已,正讨论着如何进一步研究天体运动时,礁石后突然传来一声呵斥:“你们竟敢妄测天地之数!”
      是谁在阻止他们的探索?故事仍在继续。

[责任编辑:shulihua]

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