登鸛雀樓

{唐} 王之渙

白日依山盡，黃河入海流。

欲窮千里目，更上一層樓。

在讀王之渙的這首《登鸛雀樓》時，大家有沒有思考過：為什么想看得遠(yuǎn)，需要登上高處，更上一層樓呢？是什么阻擋著我們的視線，使我們在平地上無法比在高處看得更遠(yuǎn)？

兩個答案

其實(shí)，對于這個問題，可以有一個簡單的答案，也可以有一個復(fù)雜的答案。

簡單的答案是：在平地上時，我們處于一個二維平面中，周圍有很多建筑物阻擋著我們的視線。而登上高樓或山頂，則增加了垂直的維度，我們就可以像天空中的小鳥一樣，越過鱗次櫛比的建筑物，眺望遠(yuǎn)方，俯視下面的二維空間。

還有一個復(fù)雜的答案。假若你現(xiàn)在來到了茫茫的大草原上，碧空萬里，一馬平川，沒有任何小山丘、氈房及其他建筑物遮擋視線。你清楚地知道，在離這里10千米外，有你家的氈房，氈房附近有你家的牛羊。可是，你向任何一個方向放眼望去，貌似都是無邊無際的綠油油的青草地。家在哪里？牛羊在哪里？為什么你看不到？

因?yàn)檫b遠(yuǎn)的遠(yuǎn)方彎到了地面下方，所以我們的眼睛看不到。我們的眼睛平視時，所能看到的地球球體的最遠(yuǎn)距離，就是常說的地平線。而當(dāng)我們站的高度變高時，地平線和我們的距離就會變大，或者說，地平線會變得更遠(yuǎn)。于是，我們就可以看到更遠(yuǎn)處的物體了。如果遠(yuǎn)處的物體比較高，即使遙遠(yuǎn)的遠(yuǎn)方彎到了地面下方，也可能會被我們看到。

目之所及皆有定數(shù)

那么，我們站在不同的高度能看到多遠(yuǎn)的地平線呢？這在數(shù)學(xué)上可以定量計(jì)算出來。

一個身高1.7米的人，他與地平線的距離是4.7千米。也就是說，他站在地面上最遠(yuǎn)可以看到4.7千米遠(yuǎn)的物體，距離再遠(yuǎn)的物體就會彎到地面下方。

而如果他站在100米高的山坡上，他與地平線的距離就會增加到36千米。欲窮千里目，則要登上至少19千米的高度，而地球上最高的山峰珠穆朗瑪峰的海拔高度也不到9千米。

因此，“欲窮千里目”，一定要到大氣層的平流層去，僅僅“更上一層樓”，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?！吧裰邸憋w船飛行的軌道距離地球約343千米，在飛船里的航天員才真正地做到了“窮千里目”，并且能夠看出地球是一個球體。

而之所以我們無法看到遠(yuǎn)處地表的物體，恰恰因?yàn)榈厍蚴莻€球體。

人們?nèi)绾沃赖厍蚴乔蛐蔚?/h3>

公元前3世紀(jì)，古希臘數(shù)學(xué)家和地理學(xué)家埃拉托色尼就計(jì)算出地球的周長，與現(xiàn)代的測量值40075.02千米相差無幾。可是，在那么久遠(yuǎn)的古代，科學(xué)家如何知道地球是球形的？

第一個提出地球是球體的，是古希臘數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯。不過，他并不是根據(jù)實(shí)證，而是根據(jù)一個幾何學(xué)家的信仰。在畢達(dá)哥拉斯的眼中，除了球體，其他的任何形狀，無論是錐體、三角形還是長方形、圓柱體，都不完美。他深深地崇拜腳下的大地，認(rèn)為只有完美的球形才有資格作為大地的形狀。但是，他給不出任何可信的實(shí)證。

畢達(dá)哥拉斯去世100多年后，亞里士多德在觀察月食的形狀時，認(rèn)為遮住月亮的地球要么是一個圓盤，要么是個圓球。之后，他分析月食時發(fā)現(xiàn)，落在月亮上的地球陰影一直是圓的，并不會隨著月球而改變，因此認(rèn)為地球更可能是球形。

此外，亞里士多德還觀察大海上航行的帆船。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)帆船離去時，總是船身先看不見，桅桿后看不見。當(dāng)帆船駛來時，順序則相反。由此，他推斷海面不是平的，而是不斷地向前下方彎曲。這樣的連續(xù)向下彎曲，可能就意味著地球是個球體。

而這個推斷讓他有個疑惑：既然地球是球體，那在地球另一邊與我們相對的人，豈不是頭朝下，會從地球上掉出去？亞里士多德的解決方案依舊是信仰。他相信，宇宙萬物都向著一個中心，并有向中心自動靠攏的趨勢。而今天我們知道，我們之所以沒有頭朝下地從地球上掉出去，是因?yàn)榈厍蚝臀覀冎g的萬有引力。

（源自《科學(xué)大眾·小諾貝諾》，張甫卿薦稿）

責(zé)編：馬京京

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