審稿：馬志飛，北京市地質研究所 地質工程師
我們居住的世界是什麼樣的？古代的人們有著各種各樣的想象：我國古人認為天是圓的，地是方的，而且有盡頭；古埃及人認為地球像一個漂浮在海洋上的盤子；想象力豐富的古印度人甚至認為地球是馱在大象背上的。
公元前6世紀，古希臘數學家、哲學家畢達哥拉斯觀察到，當帆船向地平線駛去時，看上去像是在下沉。他在歷史上第一次提出了“地球是球體”這一觀點。雖然在當時的條件下，還無法給出嚴謹的證明，但是古希臘的學者們已經開始思考地球的“尺寸”了。
地球究竟有多大呢？今天的我們只要簡單搜索就能很快得到答案。但是對於兩千多年前的古人而言，這個問題可一點兒都不簡單。這裡就不能不提到我們今天的主人公——第一個較為準確地測量出地球周長的古希臘偉大的科學家——埃拉托色尼 。
埃拉托色尼（Eratosthenes，公元前276年一前194年）生於希臘在非洲北部的殖民地昔蘭尼。他自幼接受良好的教育，興趣廣泛，博學多聞，是古希臘著名的數學家，歷史學家，詩人，同時在天文學和地理學方面也深有造詣。
公元前240年，受當時的埃及法老托勒密三世之命，埃拉托色尼成為亞歷山大圖書館館長兼研究員。他充分利用圖書館的文獻資料，綜合了天文和地理兩個領域的學識，完成了《地球大小的修正》和《地理學概論》兩本著作。其中第一本著作記錄著測量地球周長的方法，原始文本如今已經遺失，但是通過後來學者的記述，我們可以基本還原出這個2200年前的偉大實驗。
簡要來說，埃拉托色尼的方法是：選擇同一經線上的兩個地點——賽因（Syene，在今天的阿斯旺）和亞歷山大港，在夏至日那天測量兩地物體影子的長度。
賽因處於一個特殊的位置。當地有一口深井，夏至日那天太陽光可直射井底。這一現象聞名已久，吸引著許多旅行家前來觀賞奇景。今天我們知道，這是因為賽因正好位於北迴歸線上，夏至日的太陽正好位於天頂，此時可以近似認為陽光的延長線穿過地心。
與此同時，他在亞歷山大港選擇了一座高大的方尖石塔作參照，測量了夏至日那天石塔影子的長度，從而計算出方尖石塔和太陽光線之間的角度為7°12′，即相當於圓周角360°的1/50。他假設地球上不同位置的陽光都是平行的，根據內錯角相等的原理，賽因到亞歷山大港對應的地心角度也是7°12′，這一角度對應的弧長，即從賽因到亞歷山大港的距離，應該相當於地球周長的1/50。
埃拉托色尼隨後查找測地資料，同時詢問當地商人，得知這兩個城市的距離是5000希臘裡（Stadia）。把這個距離乘以50，可知地球的周長為25萬希臘裡。
希臘裡的具體長度存在爭議：如果按雅典的長度單位，1希臘裡大約等於185米，由此得到地球的周長是46000多千米；如按埃及長度單位，1希臘裡等於157.5米，算得地球周長約為39000多千米。
今天我們測出的地球周長大約是40076千米，雖然我們不知道埃拉托色尼具體使用的是哪種單位，但可以確定的是，他使用了科學的測量方法得出了比較準確的結果，這是非常了不起的成就，註定永載史冊。
除了測量地球周長之外，埃拉托色尼還利用月食過程中得到的數據測量出日地距離為8.04億希臘裡、地月距離為78萬希臘裡。如果按照1希臘裡等於現在的185米計算，8.04億希臘里約等於1.487億千米（精確到2%），這與真實的日地距離（約1.5億千米）非常接近。因此，埃拉托色尼有可能還是第一個較為準確測量出日地距離的人。
更令人驚訝的是，托勒密曾在著作中提到，埃拉托色尼測量出地軸的傾角是180°的11/83，也就是23° 51' ，這與今天的測量結果（約23° 26' ）也非常接近。只可惜埃拉托色尼的著作大多遺失，他是否真的測出了日地距離、地軸傾角，具體是採用的什麼方法等都還有待考證。
除了天文學和地理學，埃拉托色尼還有一項重要的貢獻，便是創造出一種篩選素數（質數）的方法，被稱為埃拉托色尼篩法（sieve of Eratosthenes）。
素數（Prime number），又稱質數，是指在大於1的自然數中，除了1和該數自身外，無法被其他自然數整除的數，如2、3、5、7等；而可以被其它自然數整除的數則被稱為合數，如4、6、8等。埃拉托色尼篩法的基本原理是從2開始，將每個素數的各個倍數標記成合數，剩下未標記的便是素數。埃拉託斯特尼篩法是列出所有小素數最有效的方法之一，如今尋找素數的算法也是由它改進而來。
埃拉托色尼以超越時代的眼光推動了多個學科的發展。與他的成就相比，或許他對科學的求索精神更值得我們學習。
直到16世紀早期，麥哲倫的艦隊完成了環球航行，人類才最終證實了地球是球體，那時距離埃拉托色尼丈量地球的故事已經過去了1700多年。時過境遷，人們探索世界的熱情卻從未退卻，直到今天，這份熱情依然把不同時代的探索科學奧秘的人們連在一起。
