科学方法有哪些(科学研究主要方法四种)

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教科书告诉我们，古希腊在理解地球形状方面走在了前列。毕达哥拉斯认为圆是最完美的，所以他认为地球是圆的。亚里士多德总结了三种科学方法来论证地球圆的理论，而中国一直认为“天是圆的，地是圆的”。直到明末，他才从西方传教士那里得知地球是圆的。

然而鲜为人知的是，教材并不准确。中国古代人民探索地球的形状已经有很长时间了。经过几千年的艰苦探索，一步一个脚印清晰可见，终于在元代发现地球是圆的。更重要的是，中国古代论证的“地球圈理论”远比古希腊的科学可信！

春秋时期，我国人民已经有了“天圆之地”的概念，但“天圆之地”并不是七年级地理课本上所说的“地平，天空是一个倒置的巨大的锅”，而是阴阳学说的一种表现。

孔子晚年弟子曾子说:“天若圆，地若到位，四角不藏。”换句话说，如果天真的是圆的，地是方的，那么四个角是盖不住的。

所以曾子解释说，“天是圆的，隧道是方的，方是静的圆的亮的。”所以天界是天地之道，是宇宙的自然规律。其中，天圆是指“天气”如六十岁一样反复，“地方”是指描述方位的“东南西北西北”的“四方”概念。

战国时期，中国天文学进一步发展，其中最著名的代表人物是魏国神和齐感德。他们绘制了世界上最古老的星表，记录了800颗恒星的名字，测量了120颗恒星的方向，并提到了日蚀和月蚀是天体相互遮挡的现象。在汉代，他们的成果被编入《石干星经》。

目录非常重要。不仅提供了研究体系，还留下了战国时期的星辰位置图，对后世影响深远，也为后世留下了珍贵的天文观测资料。

东汉时期，中国人对地球的形状有了进一步的了解。东汉张衡提出“浑天说”，他在《浑天仪注》中记载:“浑天如鸡。如黄蛋于地，孤于地，有大有小。”其中“地球像鸡蛋里的黄”是指地球像鸡蛋里的黄。(下图，张衡浑仪)

当然，无论是教科书还是专业书籍都认为张衡的浑天说没有明确认识到地球是圆的。客观来说，张衡没有给出地球圆论的理由，所以浑天说不能作为地球是圆的证据。

到了唐、元时期，中国古代人对地球的认知达到了顶峰，最终发现“地球是圆的”。

据《旧唐书》天文记载，唐高僧一行奉命拟定《大衍历》时，在13点观测北极星的高度，最南端在林逸(今属越)，最北端在铁勒(今属俄)，发现两者相差30°以上，从而找到了纬度。

《元史》记载，郭守敬奉命做《编年史》时，在南海最南端、北海最北端27点观测北极星高度。发现两者相差50，不同地方的北极星高度也有差异，从而再次确认了纬度的存在。

确认纬度的差异不足以证明地球是圆的，但是元代还有一个天文观测，就是经度的观测，确认了地球是圆的。

《元史》记载，为了制作武庚西征的元历，卢野楚才同时测量了巡司干城和开封的月食，发现巡司干城的月食比开封早一倍半左右，从而发现了经度的存在。

经度和维度的差异，结合其他现象，理论上足以证明地球是圆的，这也是麦哲伦的绕地说之前最科学的验证方法。

赵光义十三世后人赵有勤(见下图)在《格相》新书中指出，“测北极高度(纬度差)和东西月食时间(经度差)都是圆的，地球的度数应该是天球度数的证明。”其中，“地球圆”不是“地球圆论”。

在此基础上，元朝制造了世界上第一个地球仪。《元史》记载:“其制以木为球，七分为水，其色为青，三分为地，其色为白。画江河湖海贯穿其中。画一个小方井，量圆之阔，道之远。”

或许，元代地球仪比较原始，但确实是世界上第一个地球仪！

以上是中国人探索地球形状的过程，经历了几千年，几个朝代，花费了无数的人力物力，一步一个脚印。更重要的是，中国人通过确定经纬度的差异来论证地球圈的理论，显然比古希腊更科学。

古希腊文明关于地球圈论证的主要成果来自亚里士多德，他总结了三种证明地球是球形的科学方法:“桅杆证明地球圈”，“越往北走，北极星越高，北极星越低”，“月食证明地球圈，即地球在月球上反射的影子是弯曲的”。

其中“桅杆证明地球是圆的”不可信。上海电视台做过相关实验，因为人的视力有限，很难看清远处的桅杆。而且元朝的赵友钦也指出这种方法不靠谱。所以亚里士多德的“桅杆证明地球是圆的”的理论，很可能是西方人在望远镜发明之后发明的。

至于后两种方法，其实我们也不能确定地球是圆的。原因很简单。如果地球是一个圆柱体，也会出现同样的两种现象。所以中国对地球圈理论的论证，显然比古希腊更科学。

令人不解的是，在纬度探索方面，唐元时期任命了顶尖科学家，耗费了大量人力物力，使用了当时大量的精密仪器，才发现了维度的差异。北极星在不同地区的高度不同，但亚里士多德能用一双凡人的眼睛在短时间内发现南北极的高度差？谁，何时，何地，用什么观测，观测数据在哪里？另外，2000多年前，古希腊人是怎么知道“月食是地球的影子造成的”的？

总而言之，亚里士多德关于地球圈的论证，结论没有问题，但过程充满了玄机，仿佛是看到答案后东拼西凑的论证过程。相比之下，中国古代通过经纬度之差得出的地球圈的说法无疑更可信、更科学。

最后，笔者认为，虽然长期以来中国古代的主流观点是“世界是圆的，地方是圆的”，但它确实论证了地球的圆论，而且方法比古希腊更科学。因此，教科书在介绍人类探索地球形状时，或许应该包括相关内容，而不是让西方独享演示地球圈层理论的荣誉。