朱邦芬：什么是物理学 为什么要学物理——物理学的过去、现在和未来（3）

还有一位了不起的希腊科学家，叫阿利斯塔克（Aristarchus）。比如有一次我考我们的学生，假定你把原来老师教你的书本知识全都忘了，只知道一些简单的几何知识，一点点最基本的物理知识，没有其他东西，你能不能来计算一下太阳的半径有多大，地球到太阳距离是多少，地球到月亮距离是多少。这对我们现在的大学生、研究生，都不是太容易的。这位古希腊哲学家有两个了不起的事情，第一个是他首先提出是地球绕太阳转，而不是太阳绕地球转，也就是否定了地心学说，而建立了日心学说。

哥白尼在他的书里提到，太阳是地球运动的中心，这个日心运动的理论最早是在萨莫斯（Samos）这个地方由阿利斯塔克（Aristarchus）提出来的，这是很了不起的一点。第二个，阿利斯塔克在当时测量了从地球到太阳有多远，地球有多大，太阳有多大，这也是一个很了不起的成就。

他怎么来测量的呢？他的测量实际上是三步走。第一步，假如这个是太阳，这是地球，这是月亮（如上图一），我们知道月亮发光都是反射的太阳光，太阳光照到月亮，然后我们地球上的人就看到了，因此被照到的是亮的，背面是黑的。所以月亮正好亮一半的时候，地球跟月亮、太阳正好形成了一个直角。形成了直角，如果你能把这个角度测量出来，那我们就知道月亮到地球的距离之比和太阳到地球的距离之比。根据我们的几何知识，只要把这个角量出来了以后，我们就知道月亮与地球之间的大概距离，以及太阳与地球之间的距离的两个比值。所以当时阿利斯塔克测量了这个角度。当然，他量得不够准确，当时他量的角度是87度，实际上这个角度是89.5度。这是当时他做的第一步，量了这个角度。第二步，他根据月全食来推算出月球的直径与地球的直径之比。第三步是另外一个人做的。第三步的原理是什么呢？我们讲它的基本原理，我们如果是“独眼龙”，那么我们是很难分辨我们与一个物体的距离是多远，但是我们有两只眼睛，两只眼睛看向同一个目标，左眼和右眼之间有个视角差，利用这个视角差我们可以判断我到那里的距离是多少。当然，我们到太阳、月亮的距离太远了，而人的两只眼睛之间的距离太近了，所以是分不清的。那怎么办呢？利用地球上很远的两个地点。通过夏至的时候，太阳正好照在北回归线，在夏至这一天到正午时刻，我们在北回归线上来测量太阳偏南的角度，以及这点与北回归线的距离，来得到一个地球的半径。通过这个办法，最后把太阳大小、地球到太阳的距离、月亮到地球的距离都测量出来。尽管他测出来的数值不是太准，但是他的基本原理是对的。这是古希腊的这位物理学家、数学家、几何学家、哲学家，当时苦思冥想得到的一些结果。

上图画像中的人叫阿基米德，阿基米德是力学家，也是个数学家，他发明了很多东西。比如：阿基米德发现一个物体浸在水里，这时它排除一部分水的体积实际上就是浮力。我们人为什么可以在水面上游，而不沉下去，主要是有浮力。阿基米德发现了杠杆的原理，他有句名言：“如果给我一个支点，我可以把地球撬起来。”关于阿基米德还有很多其他故事，有的真、有的假，也没法考证了。据说，他曾经用很多镜子来聚焦太阳光，然后反射出去，想把进攻的敌人的帆船给点燃。这件事情的真假已经无法考证了。总之，阿基米德是一位自然哲学家、物理学家、力学家等等。