说明：本文绝大部分内容（95%以上）均抄录自葛云保先生的科普书《谁见过地球绕着太阳转》。
人类在仰望星空的时候，会有许许多多的疑问与好奇，其中有一个疑问最为简单，确又非常难以回答，那就是:太阳每天从西边落山以后，是怎样从地下跑到东边去的呢？这是一个农夫，一个牧羊人，甚至一个孩童，只要有点好奇心都会问的问题，也一定是不管是哪个民族，哪个国家的古代人，都十分困惑的问题。这个问题还包括月亮和星星，东西两边相距那么遥远，它们都是怎样从地下穿过的？地下是什么样子的？有多厚？地下有洞吗？洞得有多大呀？假如我一直往前走，会走到哪儿呢？会走到大地的尽头吗？那尽头外面又是什么呢？天和地相连吗？
人们对此作出种种猜想，编出了许许多多的神话故事。
数学角度:因为鸡蛋是一个旋转体，鸡蛋壳作为旋转曲面，使我们想到其截面可近似看作椭圆或卵形线（笛卡尔卵形线、卡西尼卵形线），在蛋壳上任意两点间用一条细线绷紧，便得到两点间的“短程线”，被称为“直线”.物理角度:鸡。
巴比伦人认为地是半球形的，周围是大洋，中央是大陆，在大地的下面有一根巨大的管子，太阳每天晚上从这根管子里通过，翌晨再出现于东方。古埃及人认为，世界像一个长方形的盒子，大地是盒底，天是盒盖，四周架在从大地四角隆起的四座大山顶上。古印度人则把大地想象为背负在四只大象身上，而象则站在巨大的乌龟背上。中美洲的玛雅人认为宇宙间有十三重天和九重地，地又由巨鳄所驮。
巴比伦人眼中的地球模型
古印度人眼中的地球模型
中国古代关于宇宙结构有盖天说、宣夜说和浑天说。盖天说认为，天一定是在地之上，天是半圆形的，地是拱形的，日月星辰附着天而平转，不能转到地的下面，所以它不回答日月星辰是怎样从地下转过去的；宣夜说认为，天是没有形体的无限空间，日月行星的运动自由自在，但它长期停留在思辨的认识上，具体怎样运动，却没有说明，也没有谈论大地的形状；浑天说认为，天就像一个鸡蛋，地就如同鸡蛋中的蛋黄，孤独地居住于天内，天大而地小。这里，确实有一点大地是球形的意思，然而自始至终，浑天说都没有明确说出大地是球形的，更没有相关的论据论证，其实浑天说更倾向于大地是上平下圆的半球形，正好填满天球的下半部，圆形地面的直径同天球的直径相近，而地面的中心就在阳城（今河南登封告成镇）。
当然，这儿所谓的巴比伦人、古埃及人、古印度人、古中国人，很可能也只是一小部分人，只不过因为他们留下了文字，留下了作品，现在的我们才知道古代有人这么猜想过。其实不难推测，对这样的问题，古代一定有无数种猜想，就是在今天，当一个孩子还没有从课堂上、书本上学到关于地球的知识时，面对每天东升西落的太阳，都不免会问出这样的问题，也会尽自己的所能来“胡思乱想”一番。
不过仔细推敲，这些神话依然难以满足人们的好奇。说大地是神龟或神象背着的，那神龟或神象是站在什么上面的呢？说大地下面有几根巨大的柱子支撑着，那柱子自身又是立在什么上面的呢？浮在海水上也不可能，石块泥土比海水重，怎么可能浮在海水上面呢？海水是往四周无限延伸的吗？边缘在哪儿呢？是什么阻止海水从边缘溢出去呢？又是什么拖住海水的呢？如果地下真有洞，那该有多大的洞？太阳、月亮是那么巨大，该有多大的洞才能让它们通过？还有那满天的星星呢？它们成群连片，从落山到第二天早上升起都始终保持固定的关系，作为整体的太空，这难道也是可以从洞中穿过的吗？如果大地下面是有几个巨大的柱子支撑着，那么就算是太阳、月亮好通过，但成群连片的星星呢？没见有星星被挡住呀！如果大地是浮在水上的，那么天体尤其是炽热的太阳怎么能从水里经过呢？
回答这样一连串的问题，实在是太难了。
站在坚实的大地上放眼四望，尽管有高山大川，但总体感觉大地是平的，“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。可是，不知道大地是什么样子，就永远无法解释日月星辰每天是怎么从“地下”钻过去的，就永远无法理解行星的诡异行踪，当然也更不可能了解整个宇宙的结构。所以要想再深入地了解天空，还必须先弄明白大地究竟是什么样的。
这是天文学的一道坎，一道很大的坎，越不过这道坎，天文学就不可能再有实质性的进步，最多只能是在某些测量工作上做得越来越精细而已。必须承认，世界上大多数民族都没能越过这道坎，因为限于当时的科技水平，人们的活动范围还很有限，更无法离开大地，要论证大地究竟是什么样子，这太难了。
带领人类跨过这道坎的，是古希腊那些杰出的哲学家、天文学家，是他们论证了大地的形状，将天文学的研究推向了新的阶段。
为什么跨越这道坎的是古希腊人，而不是中国人或者其他文明古国的人呢？是偶然吗？这里面有什么值得思考的地方呢？
中国古代的天文学家注重实际，勤于观测并详细记录，中国古代的天象记录是世界上最系统、最丰富的，中国古代的历法、天文仪器及天象的推算都是很了不起的，但是中国古代的天文学却很少追问“为什么”。这也许和中国古代一些“圣贤”的观点有关，如孔子只关注社会，从不谈论自然，不谈风雨雷电，不谈日月星辰。荀子则说，不知道大自然演化的原因，君子还是君子；而知道这些又怎么样，小人还是小人。工匠不了解这些，无害于掌握技巧；卿大夫不懂得这些，无害于从事政治。帝王、诸侯爱好这些学说，就会乱了法度；老百姓喜欢这些学说，就会把事情搞乱。清代著名学者阮元说，天象的成因，不是人的能力可以探寻到的，所以只要讲清楚天象是怎么样的，而不要强求天象为什么会是这样的。
中国古代的天文学还有一个重要的特点，那就是所有的天文学家都不是个人在从事天文研究，而是作为皇家掌握的专门机构的一员在从事天文研究，政府甚至颁布法令禁止个人私自学习天文，据说尧时代就有了专门的天文官员“火正”。皇上需要天文官员制定历法，根据天象预测国家及皇家的吉凶，为帝王行事提供指导。至于天象的真实成因，他们不会感兴趣，也就不需要他所雇用的天文学家去探寻什么天象的真实成因。
最早的禁止私习天文的法令见于晋泰始四年（公元268年）颁布的《泰始律》，当时规定私习天文者要被处以二年徒刑。以后唐宋明清的法律中都有类似规定，并且处罚愈见严厉，如宋太宗太平兴国二年（公元977年），将各地搜得的天文占星术士351人，选用68人留司天台工作，余者黥面发配海岛；宋真宗景德元年（公元1004年）诏民间所有天文图籍器物通统交官焚毁，藏匿者处于死罪，告发者赏钱十万。明太祖洪武六年（公元1373年）诏，钦天监人员永不许迁动，其子孙只准习学天文历算，不学者发南海充军。
这也许就是中国古代的天文学研究始终没能真正走出实用的重要原因吧。
古希腊位于地中海东边，欧、亚、非三洲的连接处，海湾、海岛众多，公元前5、6世纪，那里的经济生活高度繁荣，航海业发达，同周边地区有着广泛的商业、文化联系，是伟大的古埃及和美索不达米亚文化交汇的地方。各种各样的观点、语言、思想和神话传说都在这里进行激烈碰撞、竞争，促使、激发人们去思考、辩论。
古希腊地图
古希腊处在地中海中心位置，岛屿众多，离古埃及（位于今天的埃及）、巴比伦（位于今天的伊拉克）很近
古希腊人是航海民族、商业民族。商业活动的特点是公平交易，交易双方的地位一般是对等的，而选择和谁交易又是自由的；在陌生人之间进行交易，危机十分突出，而在没有权威主持的情况下，古希腊人找到的解决办法是自由订立契约。因此，古希腊精神中特别突出的方面就是重视平等，重视契约，重视个人自由。
古希腊城邦林立，各个岛屿之间风俗习惯常常不同，政治制度也千差万别，许多不同的政治制度都在此获得实践和发展，没有什么集权统治能使各岛屿的习俗和文化统一起来，这就为思想的自由驰骋敞开了大门。例如，当不同的宗教在这儿交锋，都说各自信奉的神才是最高之神的时候，人们有理由怀疑，至少有一方所信奉的神是假的，最初一定是否定对方的神，进而有人就会怀疑，自己信奉的神就一定是真的吗？
正是在这种条件下，伟大的思想产生了：宇宙不再是神的舞台，自然现象有其自然的原因，有自己内在的秩序，有自己的发展变化规律，人们通过学习、思考和推理，是可以逐步认识这些规律的。
古希腊的哲学家、科学家、艺术家带着质疑批评的精神和理性的态度对待别人的观点和理论，公开地、大胆地提出自己的观点和理论，包括并不成熟的猜想，同时也接受同行和公众的质疑、批评与判断。他们追求严密的逻辑，追求用完美的演绎推理体系组织知识，追求理论的和谐、简单和统一，而根本不在乎这些理论是否有实用价值，甚至他们更崇尚理论的“无用”。正是这种环境、这种思想、这种态度带来了学术的创新，带来了科学的繁荣。
有两则逸闻可以形象地刻画希腊那些哲学家、科学家的风貌。
生活在公元前600年前后，被称为“科学和哲学之祖”的古希腊思想家、科学家、哲学家泰勒斯也是一位商人，可是在正常人看来，他不好好经商，不好好赚钱，老去探究那些没用的事情，所以他赚不到钱，不富有，有人就说哲学家是那些没用，赚不到钱的穷人。有一次，泰勒斯运用他所掌握的知识，预见到那一年的橄榄会丰收，然后租下了这一地区所有的榨橄榄的机器，等橄榄丰收时，榨油机成了紧缺设备，于是他乘机抬高了榨油机的价格，赚了很多钱。泰勒斯这样做并不是想成为富翁，而是想回答有些人对他的讥讽；发财不见得比研究天文学更加困难，科学家是有能力发财的，不过他有更重要的事情要做。
蛋是椭圆的不是圆的，是进化的结果。1，蛋中的小生命能最大的利用里面的空间。2，便于下出来，3，孵化时可以有最大限度的接触面，便于孵化。
泰勒斯（约公元前624年-公元前546年）
还有一次，泰勒斯仰观天象，不小心跌进沟渠中，一位女仆嘲笑他，只会关心遥远的天上发生的事，却连近在眼前的脚下的事都看不见。
这两件事情是真是假并不重要，把这样的故事安在其他的科学家身上也一样可信，但是在泰勒斯身上更为恰当，古希腊的哲学家、科学家就是这样一群仰望天空、执着地追寻自然与社会真理的人。
比泰勒斯小40多岁的毕达哥拉斯，是古希腊的一位哲学家、数学家，年轻时的毕达哥拉斯到过很多地方，也拜访过泰勒斯。50多岁以后，他在意大利南部成立了一个秘密社团，这个社团里有男有女，地位一律平等，一切财产都归公有。成员有着共同的哲学信仰和政治理想，他们吃着简单的食物，进行着严格的训练，遵守很多的规范和戒律，并且宣誓永不泄露学派的秘密和学说。
毕达哥拉斯（约公元前580年~约前500）
所以，鸡蛋在成型过程中，总是受到各种外力干扰，不可能是纯圆的。而生的鸡蛋，蛋黄与蛋清的密度几乎相等，蛋清对蛋黄的浮力等于蛋黄的重力，这样蛋黄也处于“失重”状态，蛋黄在蛋壳里几乎抵消了外力干扰，由于表面张力的作用。
毕达哥拉斯认为“数”乃万物之源。在自然诸原理中第一是“数”理，万物皆可以用数来说明，从音乐到天体的各种规律都是可以用数学公式来表达的，上帝通过数学来统治宇宙。他们相信依靠数学可使灵魂升华，与上帝融为一体。
鸡蛋的形状，与小鸡在蛋里的状态有很大的关系，小鸡从蛋里出来，是靠自己啄破蛋壳，啄壳时，不仅头部、颈部要用力，脚也需要有支撑的地方，身体才好用力，鸡蛋小头的壳，是小鸡的支撑点。所以，过圆、过长的蛋，很难孵出。
毕达哥拉斯从美学观念出发，认为宇宙一定是和谐的，简单的，宇宙中所有天体的形状和它们的运动轨道都应该是完美的。他认为，一切立体图形中最美的是球形，因为球面上的任何一点离球心的距离都相等，所以天体一定是球形的，太阳、月亮是球形的，恒心天球是球形的，大地也一定是球形的。一切平面图形中最美的是圆形，因此，天体的运动都应该是在圆周上匀速运动。毕达哥拉斯是第一个推断大地是一个球体的人。
毕达哥拉斯的理由是审美的而非科学的，虽然很多人认同这个观点，但仅凭这一点显然不能说服更多的人。不过科学的理由不久就接二连三地被发现了，生活在公元前5世纪的雅典哲学家阿那克萨戈拉指出，当月亮、地球和太阳的连线非常接近直线时，地球的阴影将阻断某些射向月亮的太阳光，于是发生月食。月食时，月球表面的阴影的外轮廓总是圆弧形状，那应该就是地球的影子，由此可以推断：大地一定是球形的（图4.1）。
比毕达哥拉斯晚一百多年的著名哲学家亚里士多德是一位百科全书式的学者，在几乎古希腊所有的学术领域都留下了自己的总结和开创性见解。他从哲学和美学角度进行论证：“天体的形状必定是球形。……一切平面图形都或者是由直线或者是曲线组成。而直线图形要被多条线所包围，曲线图形只有一条线。即然每个种类在本性上，单一要先于众多，单纯要先于复合，那么圆形就应该居于平面图形之首。……球体也同样先于其他立体，因为它只由一个面围绕而成，而那些直线形的立体要由多个面构成。”古希腊的哲学家总是喜欢从哲学的高度进行论证，尽管在普通人看来这比较抽象。
当然实验的例子也是必不可少的，亚里士多德同样举了月食的例子：“从感觉现象中也能获得证据。假如地球不是圆的，月食就不会呈现出那种残缺形了。” “既然月食是由于地球插入其间，那么，它外线的那种形状就应是地球的表面所造成的。”
无论月亮处在什么位置（上半夜或下半夜）发生月食，当地球的阴影扫过月亮时，看上去总像是圆周的一部分，这说明，当地球的形状使它在任何可能范围内都能投射圆形的阴影，因此地球只可能具有一种形状，即球形。
另一个意思就是说，倘若鸡下同样数目的鸡蛋，消耗的钙最少，节省能源。而且同样表面积的蛋壳，圆蛋在日后长出小鸡有最大的伸展空间。球形的蛋壳包含一个表面能的问题。当一物质形态与另一物质形态，即所说所说的相与相。
中国古代天文学家也曾对日食、月食作出正确的解释，月食总是发生在月圆的时候，这时候，月亮、太阳和我们观察者处在一条直线上，月亮在我们这一边，太阳在我们那一边，我们就在太阳和月亮之间，正是我们自己的影子挡住了月球，可惜的是，它们没有继续分析影子的形状，也就没有得出大地是球形的结论。
唐开元十二年，南宫说和僧一行领导了一次南北影差的大规模实测，在彻底否定了千里寸差（古代中国人认为，八尺高的立表在夏至正午时刻的日影，往正南方向每移动千里则短一寸，往正北方向每移动千里则长一寸）假说的同时，还有两个发现：①从北到南，北极高度（北极点在北极星附近，相当于北极星在天空中的高度）逐渐升高，北极高度差与南北里差成固定的比例关系，即南北相差351.27里，极高差一度。②从交州（今越南）南望，可以见到中原地区见不到的许多恒星，它们都处于浑天家以前所划的恒隐圈内。这两个事实表明，大地至少在南北方向上应该是圆弧形的。可是僧一行他们没有想到这一点。到了元代，郭守敬等又组织了一次更大规模的北极出地高度的测量，共选取了南至南海（北极点高出地面15°）、北至北海（北极点高出地面65°）的14个地点进行测量，但是也没有想到大地是圆弧形的。在他们看来，北极高度就是北极高度，而不是其他的什么东西，不需要联想，更不需要问“为什么”，中国的天文学家再一次错过了自己发现地球是球形的机会。
古希腊人还为地球是球形提供了第三个证据：为什么往远处驶去的船总是先看不见船身，然后才是船帆？
如果地球是平的，当一艘帆船离开海岸线越行越远时，它就会越来越小。最后变成一个小点而消失。然而，实际情况并非如此。起初，目送帆船出海的人能够看见整个帆船，能看到下部的船体和上部的船帆。可是过了一段时间，船体渐渐消失了，海水好像淹没了船体，剩下的只是船帆，再然后只剩帆顶，最后整个帆船都消失了（图4.3）。
帆船不管向什么方向航行，首先消失的都是船底。不管是向北、向南、向东、向西，还是向任何一个方向行驶，都是船底首先消失。而且，帆船总是以大致相同的速度消失。不管它向什么方向航行，只要驶到两英里以外，便会有一部分船体被遮没。看来，在任何方向上，大地都呈曲面，弯曲度也相等，由此可以推断大地是球形。
这个证据的获得，也许和古希腊的地理环境有着密切的联系，古希腊位于地中海东边，海湾、海岛众多，航海业发达，海洋和船舶是人们最常见的，目送亲人远航，遥望亲人归来，很容易发现“渐渐远去的船舶总是由下往上逐渐消失”，而中国等四大文明古国都位于大河冲积平原地区，主要活动区域在内陆，自然难以看到船舶远去的现象。当然啰，绝不是说只要看到船只远航消失的现象就能由此想到大地是圆球，这里的差距是巨大的，对绝大多数人来说甚至是不可逾越的。
还有一个事实可以证明大地是球形的：相距很远的东、西两地，太阳升起的时间是不一样的，东边比西边升起的时间要早，如果大地基本是平的，那么东、西两边的人就会同时看到太阳升起。人们是怎样发现“相距很远的东、西两地，太阳升起的时间是不一样的”呢？这在没有钟表的古代是不容易发现的，幸好月食提供了这样一个机会，因为月食对于地球上所有能看到月亮的人来说都是相同时刻发生的。同一次月食，东边的人和西边的人感觉发生的时间却不一样，如某地在当地时间半夜12点看到发生月食，住在他们东边数百千米远的居民却是在当地时间的午夜后看到的，住在他们西边数百千米远的居民却是在当地时间的午夜前看到的，当两边的人到一起谈论同一次月食时，就会发现时间上的差异，于是人们发现东、西方向上相距很远的两地的“地方时”是不一样的，也就是说，东、西方向上相距很远的两地，太阳升起的时间是不一样的。这是为什么呢？因为大地是球形的，太阳所在的位置不同，就产生了东、西方向上不同的当地时间，东边的人比西边的人更早迎接太阳，也更早送走太阳。
所以，大地是球形的，它孤悬在宇宙之中，没有谁驮着、支撑着，日月星辰不是从“地下”钻过去的，而是在它们各自的圆形轨道上旋转。
这是天文史上第一个违背人类常识的重要推论。我们脚下的大地竟然是圆球形的，那么，在地球另一边的人不是头朝下吗？不会掉下去吗？真是不可思议。再说地球怎么能孤悬宇宙之中呢？一个没有依托的东西不会往下掉吗？那时的人们一定非常疑惑。对此，亚里士多德论道：物质都有趋向中心的本质，“朝上，指的是离开中心，向下则是指到达中心”。“‘重’就指自然地朝向中心而移动的东西，‘轻’则指离开中心而移动的东西。”也许在那个时代这就是最好的理论、最好的解释了。
几乎与此同时，古希腊人还认识到地球与天球相比非常之小。认识到这一点很不容易，但又很容易，因为只要稍微有一点几何常识就能理解下面的证明：我们任何时候、任何地点所能够看到的都正好是半个天球，也就是说，在地球上任何地方所作的地平圈总是平分整个天球（天赤道），如果地球和天空的比率不是很小，那么通过地表任何一点作的平面只会使得天球的下面部分大于上面部分。而只有地球几乎成为一个点，我们才能在任何地方所看到的都正好是半个天球，从图4.4可以清楚地看出这一点。所以地球与天球相比一定非常之小，亚里士多德还据此认为，地球必然在宇宙的中心。
最终，直接证明大地是球形的，是将近两千年后麦哲伦船队的环球航行。公元1519年9月麦哲伦船队往西航行，历经千辛万苦，于1522年9月从正东面返回了西班牙，用事实证明了大地是球形的，而且没有发现有任何东西拖住地球。
麦哲伦船队的环球航行路线
在已经知道大地是球形的今天，再看看上面这些证明，你觉得“简单”还是“艰难”呢？月食时的阴影、北极星高度的变化、远航船只的消失等现象是当时的很多人都知道的，但是有几个人能由此联想到大地是什么形状呢？同样是没有任何特别的仪器，也从未离开过大地，为什么有人就能凭借想象的翅膀飞到那样的高度来俯瞰大地，敢断言大地是圆球，并且无依无靠地悬在宇宙空间呢？
人与地球相比极其渺小，古代的人类活动范围也极其有限，能够认识自己脚下的大地是圆球，认识到这个圆球与天球相比非常之小，这是早期天文学上的重大突破，没有这个突破，对天地的猜想就永远只是在黑暗中摸索，这是天文学史上的一个重要的里程碑，只有在这个基础上，对于宇宙结构的探索才有可能真正开始。
假如没有古希腊那些哲学家、天文学家的杰出证明，人类要等到什么时候才能真正知道大地是球形的呢？要等到麦哲伦环球航行结束那一天吗？但是如果没有先前对大地是球形的认识，哥伦布、麦哲伦敢贸然一直往西航行吗？他们会愿意“一去不复返”吗？
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