中国元代创制地球仪

王佩良 张若彤 柏莲花 黎钰琳 高莎莉

  地球仪，作为一种直观展示地球形状和地理特征的仪器，它是研究地理学、天文学和地球科学的重要工具。通过地球仪，我们可以清晰地看到地球的赤道、两极、各大洋和陆地的分布及其关系。地球仪的发明，在人类文明进程中具有里程碑意义，影响深远。地球仪看似一个简单的小球，但其制作不易，涉及天文、地理、测绘、航海、数学、军事、政治、历史等，既要有海量的观察数据，也要有精细的数理推导，既要知道地球是圆的，还要许多地图测绘专业技能，需要一个漫长的探索和积累过程，不可能一蹴而就。

  随着西方文明中心论思潮的渗透，人们一般认为是古希腊毕达哥拉斯、亚里士多德、托勒密等人首先提出“地球”概念，并证明“地球是圆的”，只有等西方传教士利玛窦带来地球仪，中国人才知道“地球是圆的”。殊不知，中国古人很早就开始探索地球的奥秘，经过数千年的漫长积累，已取得了丰硕的成果，中国人率先证明“地圆说”，首创地球仪，开启了全球大航海时代。

一、天圆地方不是指地球是平的

中国古人有“天圆地方”概念，但不是字面意义上的“天圆地平”，而是古人的宇宙阴阳观，相关文献记载不胜枚举。《大戴礼记·曾子·天圆》记载：“如诚天圆而地方，则是四角之不掩也。天道曰圆，地道曰方，方曰幽，而圆曰明。”《吕氏春秋·季春纪》：“天道圆，地道方。”《吕氏春秋·圜道》：“日夜一周，圆道也。月躔二十八宿，轸与角属，圜道也。精行四时，一上一下，各与遇，圆道也。物动则萌，萌而生，生而长，长而大，大而成，成乃衰，衰乃杀，杀乃藏，圆道也。”

  古人认为循环之道是一切事物生长衰亡的基本法则，宇宙万物遵循四时五行结构而“周流六虚”，各自形成首尾相贯的时空循环圈。“天圆”指天时循环往复，周而复始；“地方”指地理上下左右四面八方。“天圆地方”概括了宇宙间时空变化规律。天圆主动，地方主静，两者结合，阴阳平衡，动静互补。“天圆地方”主张政治上“外儒内法”、为人处世要“外圆内方”。对于“天圆地方”不能望文生义，否则就会造成误解，贻笑大方。

  当代雕塑家刘朝红潜心探究宇宙终极奥秘，创立黑子亿象数理罗盘，发现方圆28定律，提出宇宙万物皆由方圆组合转化，周而复始，循环往复，方为空间，圆为时间；方为直，圆为曲；方中有圆，圆中有方，两者对立统一。宇宙万物有象有数，方圆转化与自然数完美结合，魅力无穷。刘氏“方圆”理论传承古人“天圆地方”智慧，守正创新，超而越之，成为打开宇宙奥秘探求文明真相的钥匙，已获得国内外学术界的密切关注。

二、中国地球概念由来已久

  战国时期，魏国的石申、齐国的甘德两位天文学家测定了黄道附近的恒星位置及其与北极的距离，绘制了世界上最古老的恒星表，在两汉时期被汇编成《甘石星经》。受其影响，古人关于“地”的形状，形成“周髀派”和“浑天派”。周髀派以《周髀算经》为经典，主张“盖天说”，天如半球，地如覆碗，天和地形成两个同心的圆盖。北斗星在天的中心，人居住在地的中心。天上下雨，流至地的边缘，成为海洋。周髀派已认识到“地”有弧度，虽然尚未明确表示地是球状，但至少认为地是一个半球状。

  浑天派以张衡为代表。他在《浑仪注》中提出：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。……天转如车毂之运也，周旋无端，其形浑浑，故曰浑天。”张衡明确指出天体圆如弹丸，地体如鸡蛋中黄，天大地小，天包着地，犹如鸡蛋壳里的蛋白裹着蛋黄。他制造的浑天仪和地震仪都是圆球状，也表明他认为地球是圆的。

  道教文献对于“地圆学说”多有记载。汉末《灵宝经·真源义》：“天地之形，其状如卵。六合之内，其圆如毬。”宋代王庭珪《钟吕传道集》“论日月第四”记载：“混沌初分，玄黄定位。天地之状，其形象卵。六合之中，其圆如球。日月出没，运行于一天之上、一地之下。上下东西，周行如轮。凡日之东出而西，未没为昼；西没而东，未出为夜。”中国古人观测日月星体，对“地球是圆的”已有清晰认识。朱熹认为地球是“气之渣滓”，因天球中有急速旋转的“劲风”，地球可以漂浮在天球中心。由此可见，中国古人观察天文地理，世代累积，对天体运行规律有深刻认识，地体象卵圆球形，由大气包围托举着，悬浮在太空中。

  西方传教士抄袭中国的“地圆说”，却留下了蛛丝马迹。传教士南怀仁在《坤舆格致略说》中写道：“地与海本是圆形，而合为一球，居于天球之中。诚如鸡子黄在青内。有谓地为方者，乃语其定而不移之性，非语其形体也。天既包地，则彼此相应，故天有南北二极，地亦有之。天分三百六十度，地亦同之。”其中的“浑天说”“天球”“鸡子黄”“天既包地，则彼此相应”“三百六十度”等概念都是中国本土的，不需要南怀仁来教导。

三、唐宋时期发现地球经纬度

 《旧唐书·天文志》记载，唐代僧一行奉命制作《大衍历》，在全国选定13个点观测北极星的高度，最南端在林邑（今越南境内），测量出北极星角度为17.07°，最北段在铁勒（今俄罗斯境内），测出北极星角度为52°，两者相差30多度，由此发现了地球的纬度。天文学家张燧首次用科学方法测量了子午线长度。他根据不同地点的日影变化，求得北极星高度差一度，则地上南北距离差351里80步，且是不均匀的。

 《元史》记载，郭守敬奉命制定《授时历》，在27个点观测北极星高度，最南端在南海，测量出北极星角度为15°，最北端在北海，测量出北极星角度为65°，两者相差50度。在南北向的不同地点，北极星的高度存在差别，再次确认地球纬度的存在。如果地球是平的，那么北极星角度不会有太大变化。

《元史》记载，耶律楚材为制定《西征庚午元历》，组织人员同时测量寻斯干城（今中亚乌兹别克斯坦的撒马尔罕城）和开封城的月食，结果发现寻斯干城的月食比开封晚约1更半，即在东西向的不同地区月食出现的时间不同，呈现出东早西晚的规律，由此发现了地球的经度。这些发现必须有精确的计时工具作为基础条件。否则的话，也是不可能发现经度的。早在北宋元祐（1086—1094）年间，苏颂、韩公廉等已在开封制造出精密的计时器“水运仪象台”。元代的计时工具更为精确简便。如果地球是平的，那么在地球上任何一点观测月食，时间应该都一样。元朝已发现了地球的经度和纬度，已为论证“地圆说”准备了理论工具。

四、赵友钦首证地球是圆的

  赵友钦（1271—1335年），字敬夫，号缘督，是宋室汉王赵元佐的第十二世孙，江西鄱阳人。宋朝灭亡后，为避免遭受迫害，他隐遁江湖，在浙江龙游鸡鸣山筑观象台，拜龙游芝山道家石杏林为师，招范仲淹后裔为赘婿，龙游范氏家谱收录其生平资料。赵友钦一生著述颇丰，有《周易注》《金丹正理》《仙佛同源》《金丹问难》《盟天录》《三教一源》《推步立成》《革象新书》等，在天文、物理、数学尤其是光学等领域有很深的造诣。他为了研究光线直进、针孔成象与照度，专门设计了复杂而完备的大型光学实验装置，被公认为世界物理史上的首创，享有盛誉。

  他在《革象新书》中首次系统地论证了“地圆说”：“地体虽浑圆，百里数十里不见其圆，人目直注，不能环曲。试泛舟江湖，但见舟所到之处隆起，而水之来不见其首，水之去不见其尾。洞庭之广，日月若出没其中，远山悉在环曲下，不为障也。测北极出地高下（即纬度差异），及东西各方月食之时刻早晚（即经度差异），皆地体浑圆，地度上应天度之证。”因为地球南北有纬度，东西有经度，可知地球是圆球的形状。这段话也论述了“桅杆证地圆”说的不科学性。地球太大，人的目力有限，很难看清远处的桅杆。赵友钦是中国历史上有明确记载的率先证明“地体浑圆”的科学家。

  民以食为天。民无食，天下乱。天文历法关乎农耕生产的收成，更关系到江山社稷的稳定。“历”是歷、曆的简化字。歷，与“足”相关，表经过、经历、历象之意。曆，与“日”相关，表历法、历象、日历之意。只有确定了曆法，才能书写歴史。中国天文历法完善，历史记载精准。其他地方没有精准历法，历史记载也不详细，必须参考中国历史才能知道自己的过去。中国农耕文明发达，上古时代开始观象授时，创立二十四节气，指导农耕生产活动。春秋时期，铁器发明，引发农业革命，中国进入封建时代。历朝历代设司天监，重视天文观测，僧一行、李淳风、苏颂、郭守敬等科学家前后相继，孜孜以求，在天文学上取得辉煌成就。赵友钦基于前人数千年的观测数据与研究成果，加以总结，科学论证，终于水到渠成地发现“地球是圆的”。

  古希腊的亚里士多德等人虽然也以北极星高低、月食、海船等要素论证“地球是圆的”，但没有发达的天文台，没有长期的天文观测，没有大量的观测数据，就轻易得出结论，显然不合逻辑。在探索未知的道路上，任何一次科学大进步，必须经过漫长的积累与量变，然后才有科学家灵光一现带来的质变。赵友钦不是靠拍脑袋凭空想象得出结论，而是站在前人肩膀上，依靠经纬度差的理论，通过严密论证，才得出“地球是圆的”论断。他的一小步，是人类文明的一大步。

五、元代首次创制地球仪

  我国史书关于地球仪的记载，最早见诸《元史·天文志》。该书提到元世祖至元四年（1267年）阿拉伯天文学家札马鲁丁制造多种西域仪象，其中有“地球仪”，名为“苦来亦阿兒子，汉言‘地理志’也。其制以木为圆球，七分为水，其色绿，三分为土地，其色白。画江河湖海，脉络贯串于其中。画作小方井，以计幅员之广袤、道里之远近。”“苦来亦阿兒子”即地球仪，亦称“地理志”。这是一个木制地球仪，表面“七分为水，三分为土地”，符合地球水陆面积的分布特征。

《管子·揆度》记载：“共工之王，水处什之七，陆处什之三，乘天势以隘制天下。”上古时代，共工就知道地球上陆地和海洋“三七比例”的分布规律，并利用这个天然形势来控制天下，统治全球。这个地球仪使用了“经纬度”“计里画方”之法：“画作小方井，以计幅圆之广袤、道里之远近。”说明中国人制作地球仪使用地道的中国绘图方法。

  由此可见，早在1267年的元代，中国已开始利用“经纬度”原理制作地球仪。虽然文献记载的制作人是外国人札马鲁丁，但地球仪不是他发明的，也不是他进贡的，只是他奉命制作的，是赵友钦而不是札马鲁丁首次论证“地球圆形”概念，是用中国的而不是外来的方法制作地球仪。清前中期天文学家梅文鼎在《历算全书》中指出：“地圆之说，固不自欧逻西域始也。元西域札玛鲁丹造西域仪像，有所谓‘库哩叶阿喇斯’，汉言‘地里志’也。”元代制造的这个地球仪是迄今为止文献记载最早的地球仪。英国李约瑟《中国科学技术史》写道：“扎马鲁丁的地球仪却诞生于1267年，比马丁·贝海姆的纪录整整早了225年！”

六、明清时期地球仪不断完善

  在赵友钦论证“地球是圆的”后，中国人并未就此停下探索的脚步。1405年，郑和船队首次下西洋，拉开了全球大航海时代的帷幕。他先后率队七次下西洋，每次都是走不同的路线，并派人到全球各地测绘。他组织绘制的《自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国诸番图》透露了许多鲜为人知的秘密，他们的船队不仅是下西洋，而是到达了全球五大洲四大洋。此后，中西互通，全球互动，人们的视野打开，对地球仪的需求大增，刺激工匠研制地理仪的热情，精益求精，技艺越来越高。

  明代的地理学、数学文献对地球仪多有记载。《永乐大典》第五十四册“天文典”也介绍了地球仪的制作方法。地学家徐霞客（1587-1641年）曾说：“我一生志学甚高，以求通宇内奥妙，而此民间翻制之物常失正，故特自为之。”他曾耗时多年，设计制作一架地球仪，成为明代地球仪的代表作。

  明万历十年（1582年），意大利耶稣会传教士利玛窦来到中国，对科技很感兴趣，学习制作地球仪。《明史·天文志》卷二十五记载：“万历中，西洋人利玛窦制浑仪、天球、地球等器。”明万历三十一年（1603年），精通天文、历算的中国官员李之藻制作地球仪。据利玛窦记载：李之藻“译了《圜容较义》及《经天该》。他根据这些理论制作的天球和地球，都很精美。”

  崇祯三年（1630年），明朝政府制作了地球仪，绘制完整的经纬网，扩充了赤道、南北回归线、南北极圈等，标注“五大洲”。明天启三年（1623年），传教士阳玛诺、龙华民参与制作了一架木质彩绘地球仪，这也是现存最早的以中文注记的地球仪。该地球仪直径58.4厘米，1:21000000比例尺，清晰地绘制了全球的大陆、半岛、岛屿，精准地描述了非洲和欧洲的海岸，海洋为浅绿色，五大洲绘以不同颜色。山、河、湖泊用黑色线条和象形符号表示，球面赤道、南北回归线以及0°经线和180°经线用红色线条表示。经纬度间隔均为10°。并附有《地球说》，文字注记40条，地名标注210多个。该地球仪曾一直存放于北京皇宫中。清朝灭亡后，散落宫外。1938年，英国人佩塞维尔爵士获得此物，携往伦敦，1961年捐赠给英国博物馆。

  清顺治年间（1644-1661年），北京钦天监制作一台铁质镀金地球仪，高19厘米，座径34厘米，球径10厘米，底座八角形状，每角饰铸一龙首，底座四立柱，中置地球仪。该物今藏于北京故宫博物院。康熙年间，清宫造办处制作一座紫檀木雕花弯腿支架的地球仪，高135厘米，直径70厘米，球体中腰处的铜圈为地平圈，上刻四象限，与地平圈相交的铜圈为子午圈。球北极处附时盘，上刻十二时辰。球面上绘黄道、赤道、经纬度，每隔10°画一条经纬线。球面绘清朝行政区域，标注全球大城市名称。地球仪上详细绘有河流、湖泊、岛屿，并明确标注火地岛、菲律宾、爪哇、新几内亚等地。

  地球仪这个看似普通的小物件，背后却凝聚着中国人千百年来的智慧结晶。对地球形状的认知过程，体现了中国人对科学孜孜以求、穷究其理的伟大探索精神。作为中国人，我们应知悉地球仪发明的真相，不受西方舆论宣传的误导和蒙蔽。教科书也应写明元代的赵友钦首次证明“地球是圆的”，而不是传教士西学东渐带来的惠赐。只有这样，才有利于增强文化自信，培根铸魂，维护国家文化主权，推进文化强国建设。

作者简介：王佩良，男，湖南工商大学数字媒体工程与人文学院副院长，教授，博士，硕士生导师；湖南省伏羲文化研究会副会长，湖南省食文化研究会副会长，糯文糯语英汉同文馆创始人；世界智慧科学院院士。

张若彤，柏莲花、黎钰琳，高莎莉，女，湖南工商大学数字媒体工程与人文学院新闻与传播专业硕士研究生。

                                            值班总编辑：贺文生