古人知不知道星星其實是圓的？

03-06

古人通過觀星製作曆法。而既然他們這樣依賴星星，那他們到底考慮過星星到底是個什麼東西沒有？

我們首先把這個古人做一個限定，時間限定為望遠鏡發明之前的時代，時間跨度為古巴比倫、古希臘文明到近代之前的文藝復興早期。空間限定為歐洲大陸或是中國。

這個事要分兩邊說。

如果你問

古人知不知道星星其實是圓的？

答案是，知道。古人不僅知道星星是圓的，還知道星星的直徑。古人知道太陽是圓的、月亮是圓的、地球是圓的、恆星是圓的、行星也是圓的。

但是另一方面，古人的判斷的邏輯並不完全正確。

地球

這一點是基本正確的。很久很久以前的人們就通過月食知道了地球是圓的。地球的影子落在月亮上，影子的邊緣是圓的。古希臘文明的希臘化時代亞歷山大圖書館館長埃拉托色尼就已經用太陽影子的方法測定了地球的直徑為39360公里。和今天的數字（大約4萬公里）非常接近。埃拉托色尼用的原理是地球上兩個不同維度的地點，同一時刻太陽的角度不同。假設太陽距離非常非常遠，太陽光是平行光，不同的太陽角度意味著兩個地點之間有個夾角，這個地球圓周上的角對應的弧長就是兩個地點之間的里程。這樣就可以吧圓周確定下來了。非常類似的實驗，中國元代的郭守敬也做過。

太陽和月亮

直觀看就知道是圓的了。但是還有一個問題，太陽和月亮究竟是一個圓球還是一個圓片片？它們是不是立體的？這件事古人並不能確定，至少經常發生爭論。比如古希臘的米利都學派就認為，地球在宇宙中央，外面包裹著一層圓殼。太陽、月亮和星星們，是圓殼上的開孔。圓殼外面是外圍火焰。開孔的地方，火焰的光芒透過來就被看到了。月相的變化是因為月亮那個開孔會變化。所以在這個學派看來，太陽和月亮是外圍火焰的影像，其形狀有圓殼上的開孔的形狀決定，而圓殼是薄薄的一層。

而其他學派，比如發現勾股定理的那個畢達哥拉斯學派，就認為星球都是完美的球體。這個學派崇尚圓。再比如愛奧尼亞學派認為，太陽是一塊不規則的大石頭，就和一座城市那麼大，燒得通紅，火光耀眼。我們看到的圓圓的太陽是這塊石頭的外層火焰。石頭可以不規則，火焰很規則。

恆星

肉眼看起來，恆星都是很小的點。當然會被當做圓的。而且古人知道它們的直徑。古人知道恆星有直徑，道理很簡單。我們用一根很細的線拉直，閉上一隻眼睛，把細線擋在另一隻眼睛和一顆星之間。恰好用細線擋住恆星的中心。我們不會完全看不到恆星。恆星的光芒會從線的兩側溢出來。這讓古人知道恆星不是無限小的，至少比細線能擋住的範圍要寬。這種細線法可以用來估計恆星的直徑。（注意，今天看來這是錯的。）

而且，後來基本建立起來的托勒密體系認為，恆星位於最外層的恆星天球。它們的距離是固定的，它們自身的亮度也是固定的。它們的不同的亮度就反映了它們的直徑的差別。（注意，今天看來這是錯的。）所以古希臘的伊巴谷就把恆星的亮度和直徑聯繫起來，做了一個星表。它用1表示最亮，6表示肉眼剛好能看到的最暗。今天我們還在沿用這個方法，星圖上依然用大小不同的圓點表示星的亮度不同。（注意，今天看來這是錯的。）

行星

行星有些複雜。古希臘人相信月球以外的世界（月上天）都是完美的、圓球的，行星也不例外。古羅馬會把行星附會為各種神祗。中國古代相信它們都是超自然的力量，是富於變化的，這些變化可以用來占卜。

後來

望遠鏡發明了，事情就好辦了。伽利略用望遠鏡確定了金星相位、木星的衛星等等，赫歇爾用望遠鏡發現了新的行星、卡西尼用望遠鏡發現了新的衛星……等等等等說不完的新發現。讓我們知道它們都是什麼樣的。

有可能知道的。

漢代張衡有「渾天說」，代表作《張衡渾儀注》中說:「渾天如雞子。天體圓如彈丸﹐地如雞子中黃﹐孤居於天內﹐天大而地小。天表裡有水﹐天之包地﹐猶殼之裹黃。天地各乘氣而立﹐載水而浮。周天三百六十五度又四分度之一﹐又中分之﹐則半一百八十二度八分度之五覆地上﹐半繞地下﹐故二十八宿半見半隱。其兩端謂之南北極。北極乃天之中也﹐在正北﹐出地上三十六度。然則北極上規徑七十二度﹐常見不隱。南極天地之中也﹐在正南﹐入地三十六度。南規七十二度常伏不見。兩極相去一百八十二度強半。天轉如車轂之運也﹐周旋無端﹐其形渾渾﹐故曰渾天。」可見渾天說比蓋天說進了一步﹐它認為天不是一個半球形﹐而是一整個圓球﹐地球在其中﹐就如雞蛋黃在雞蛋內部一樣。不過﹐渾天說並不認為「天球」就是宇宙的界限﹐它認為「天球」之外還有別的世界﹐即張衡所謂:「過此而往者﹐未之或知也。未之或知者﹐宇宙之謂也。宇之表無極﹐宙之端無窮。」(《靈憲》)

如果你說的是望遠鏡發明之前的古人，那麼答案是：肯定不知道！

除了日月之外，所有的星星在我們看來的視角都不足一分，而這是人眼的分辨極限。。。也就是說，在人類的眼睛看來，星星們都只是一個個的亮點而已，因為它們的大小甚至不足一個像素。。。根本沒有考慮形狀的餘地。。。不過至於有沒有古人開過腦洞就不知道了。。。興許有呢。