作者 高关中（德国汉堡）2025/6/7 古希腊文化发达，群英荟萃，在许多领域都涌现出领军人物，其中地理学泰斗埃拉托色尼（Eratosthenes，又译厄拉多塞、埃拉托斯特尼，约前276-前194）就是杰出的一位。他最早应用西文“地理学”（Geographica）一词写成专著《地理学》，设计出经纬度系统绘制地图，被誉为“地理学之父”。他最惊人的成就是测定了地球的大小。这在两千多年前是了不起的成就。 

 知识宝库的“掌门人” 

埃拉托色尼约前276年生于希腊殖民地昔兰尼 (Cyrene)，当时属于希腊人所创建的托勒密王朝。昔兰尼位于今利比亚东北部沿海，在班加西以东约200公里，距今贝达不远，由来自锡拉岛（Thera，又名圣托里尼或桑托林岛Santorin）的希腊殖民者于公元前7世纪建立。它位于绿山高地上的一个繁茂山谷中，是绿山地区五个希腊城市中最古老和最重要的一座。公元262年和365年，这里经历了两次大地震，繁华的城市遭到毁灭，不过也有许多遗迹留存至今，如阿波罗神庙、露天大剧场、体育场等。1982年，昔兰尼考古遗迹被联合国教科文组织列入《世界遗产名录》。 

埃拉托色尼年轻时曾到雅典就读于亚里士多德的吕刻昂学园，可能还进过柏拉图学园，接受广博的教育，成为学富五车的著名学者，被人称为“柏拉图第二”。 约在公元前244年，他受埃及国王托勒密三世（Ptolemaiosy III Euergetes)之邀来到亚历山大，担任亚历山大图书馆的一级研究员，从此一直生活在该城。在职期间他深入钻研数学，和阿基米德成为好友，并出版与数学、测量学有关书籍，他之后对地理的精确研究奠基于此。国王还聘请他担任太子的宫廷教师。公元前234年埃拉托色尼又受命担任该图书馆馆长。馆长之职在当时是希腊学术界最有权威的职位，通常授予德高望重、众望所归的学者。埃拉托色尼担任馆长直到前194年辞世（享年80多岁）。这也说明了他在古希腊学术界享有很高的声誉。 

亚历山大图书馆非同小可，它曾经同亚历山大灯塔一样驰名于世界。它是古代规模最大、影响最深远的图书馆，是全世界图书馆事业的荣耀和骄傲。在它的鼎盛时期，各国学者云集与此，充分利用这里的藏书，使这里成为当时世界科学文化研究的中心。 筹建这所巨大图书馆首先要归功于埃及国王托勒密一世（前305-前283在位）。他原是亚历山大大帝的部将，但立国后却醉心于古希腊文化，希望自己的王国成为最有实力，在学术和文化上最有声望的国家，为此他招募了许多学者到他的王国来，其中一位是法莱雷奥斯的德米特里（Demetrius of Phaleron，约前350-？）。这位学者对雅典的学园制度和亚里士多德的私人图书馆（希腊最早的私人图书馆）非常熟悉。他热心地向国王建议，在亚历山大城建立一所博学园和图书馆。所得博学园，即Museion一词，来源于希腊语，原意为专司科技与艺术之女神缪斯的神庙，后来在欧洲诸语言中演变为Museum，即博物馆。但当时的博学园更像是一个组织宽松的学院，供教学和研究之用，包括讲演厅、研究室、动物园、植物园及星象观察台等等，其中最主要的设施则是图书馆。托勒密一世对德米特里的建议欣然赞许，并立即拨巨款动工修建。这些设施大约在公元前290年建成，德米特里被委任为首任图书馆馆长。 

历任亚历山大图书馆馆长，包括埃拉托色尼，都是才高八斗的学者，对藏书和图书整理工作十分重视，要求“遍搜天下书籍”。他们经常派专人到各国，支付很高的价钱购回图书，还借来不少书籍，抄成副本保存。历代国王为了搜集图书甚至采取巧取豪夺的手段。例如，托勒密三世曾下了一道征用令：凡进入亚历山大港的船只，必须把船上的书籍统统“借给”亚历山大图书馆。该馆把这些书籍用廉价的纸草纸抄写，然后不是把原书，而是把抄写本予以“退还”！为了购买著名希腊哲学家们的著作，国王甚至不惜动用国库的大量黄金。在这样的收书热情下，亚历山大图书馆的藏书急剧增加，最高时达70万卷。这样的藏书规模即使拿今天的标准看也是大馆，更何况当时印刷术尚未发明，造纸术也未西传，能收藏这么多书籍的确是难能可贵的了。 由于汇集了古代世界各种学派的科学著作，当时的亚历山大图书馆成为世界最大的科学中心，馆长无疑都是学术界威望最高的人。作为馆长，埃拉托色尼还是一位善于利用图书资料的天才人物，他博览群书，从中汲取营养，取得了从事科学研究的必需资料。 

 丈量地球，经纬绘图第一人 

埃拉托色尼长期担任亚历山大图书馆馆长，十分出色地利用馆藏的丰富资料，做出科学的创新，在地理、天文、数学等多个领域都取得杰出的成就。 埃拉托色尼奠定了数理地理的初步基础。他认为地球是个椭圆体。他第一个想到于夏至日分别在两个地点观察太阳的位置，进行测量，从而计算地球的大小。约前240年，这位学者选择了阿斯旺和亚历山大两地。阿斯旺几乎位于北回归线上，夏至这一天，正午的阳光可直射到深井之底，即日影为零度，而夏至日亚历山大图书馆外方尖塔的日影却测得7度多偏差。我们知道圆的一周为360度，大约是这两地夹角7度多的50倍。假定这两地处在同一子午线上（实际上略有偏差），那么地球的周长也应该是两地直线距离（近800公里）的50倍。从而得出地球周长为252000希腊里，合39690公里。这个数字与今日实测数（赤道周长40076公里，子午线周长40009公里）相差不到1%，的确难能可贵。而当时的东方人仍相信“天圆地方”的说法，更不要说测量地球周长了。埃拉托色尼坚持地圆学说，坚信一直向西航行可以到达东方。他的理论和他绘制的世界地图，鼓舞了“地理大发现”时代许多航海家勇敢地闯入大西洋，去发现新的世界。 

埃拉托色尼最早把物理学的原理与数学方法相结合，创立了数理地理学。他的另一个重要功绩是：设计出经纬度系统。根据坐标原理，利用经纬线、用等距离圆柱投影，绘制出人类第一张世界地图，这对地图学的贡献尤为卓著。 他在这幅根据经纬线网绘制的世界地图上，比较正确地标注出当时已有人迹的地理区域。在该图上，他选择了一条基准纬线和一条基准经线，它们相互正交在图的中央，成为坐标控制轴线。纬线从大力神石柱（Columnae Herculis，又译赫克勒斯之柱，今直布罗陀）起，穿过地中到向东延伸到西亚，经线则从亚历山大港经罗德岛、拜占庭而向北。他将基准经线当作本初子午线，作为计算和绘图的主要根据。绘制那时以地中海为中心的希腊人已知的世界，从不列颠群岛到斯里兰卡、从里海到埃塞俄比亚。围绕这个已知世界周围的区域是广阔的海洋。在他的地图上，可看出世界已被划分为欧洲、亚洲和利比亚（即非洲）三大地区。在图上，已正确地推测出大西洋和印度洋相连通，人们可以从海上绕过非洲。1700年后，葡萄牙人达·伽马正是沿这条海路开辟了通往印度的航线。但埃拉托色尼错误地把里海当成了北冰洋的一个海湾，并设想可以由此沿海路环绕亚洲。当然由于时代的局限，对于东亚、北亚及非洲西部、南部的真实形状，他是无法知晓的。 埃拉托色尼绘出的这张地图，尽管不甚准确，但开创了利用经纬网绘制地图的正确途径，使人们对于整个地球在建立起系统概念方面迈出了一大步。 

后来担任亚历山大图书馆长的学者喜帕恰斯（Hipparchus，又译希帕库斯、依巴谷，约前190-约前120）创立了三角学和球面三角学，著有三角学12卷，并作成弦表。他首先把球面三角原理用于确定地球上任一点的位置，进一步完善了经纬线网络。他确定经度为通过赤道到两极的子午线，共360条（今东经、西经各180度）。赤道是个大圆环（0度纬线），纬线愈接近两极愈短。希腊人早就知道用日晷测量纬度，喜帕恰斯发明一种星盘，挂在船帆上，航行时可以通过观察北极星的角度来测量纬度。量经度比较困难，他提出可以把各地日月食开始的地方时相互作比照，真正测准经度要到发明精确的航海钟才行，这是后话了。

 埃拉托色尼不仅熟知地理，而且通晓天文，他发现一年的长度是365天多一点儿，需要每四年在日历上再增加一天以保持日历和自然节律一致，这就是闰年。他还非常精确地测量了黄赤交角，首先测算出黄道和赤道的交角为 23°51'19''。黄赤交角也就是地轴倾角。今测量值约为23°26'，相差不到半度。 地轴倾角与地球的气候带有关，结合天文地理的研究；他提出热带、温带和寒带的概念，建议将全球划分成五个气候带，一个热带、两个温带、两个寒带，以南、北纬24°（今以23度半为回归线）为热温带分界线。寒带从两极向赤道延伸24度（今取值23度半，即北纬、南纬66度半）。 

是埃拉托色尼，首先采用希腊语Geographica一词来表示研究地球的学问。从此这个词在西方语言表示“地理学”。他撰写了三卷关于地球和世界的著作，取名为“Geographica”，在希腊语中是“描述世界”的意思。这就是现在英语中“Geography”（地理学）一词的由来。他在这部书中，清除了先前地理学的神话和传说，用自然地理的成分取代。并且正确地主张在地理学中运用数学和物理学的原理。他在书中描述了地球的形状，认为人类居住的大地呈球状，以及地球大小和海陆分布。第一卷概述了当时希腊的地理学研究情况和他关于地球性质的推测，第二卷为数理地理学。第三卷是关于政治地理方面的，列举了各个国家，并附有世界地图。但他的著作都已佚失，仅在斯特拉波（Strabo，约前64-约公元23，著有《地理志》17卷，为地方志）等人著作的引文中保存了一部分。 埃拉托色尼在地理学上的这些研究成就，为自然地理学奠定了基础。他不愧为西方古代第一个卓越的地理学家。 

 素数筛法 

埃拉托色尼还在数学方面做出了贡献，著名的“埃氏素数筛法”（sieve of Eratosthenes）就是他的首创。这是一种寻找素数的算法。就像筛沙子一样，按顺序从整数表中筛除掉每个素数的倍数，从最小的素数2开始，划掉2的倍数（即合数），然后是3的倍数……最后剩下的数就是一定范围内所有素数。如寻找10以内的素数，不算1，2是第一个素数，去掉其倍数4、6、8、10，接着是3，再去掉其倍数9(前面已去掉6)，那么10以内的素数就是2、3、5、7这四个数。如果用计算机来做筛法，即使是一亿以内的所有素数，瞬息可以求出。 

素数（prime number），又称质数，指在大于1的自然数中，除了 1和该数自身外，无法被其他自然数整除的数。素数在数论中很重要，但在日常有什么用呢？还真有用，譬如素数最主要的应用在密码学-RSA加密，它在网络安全领域中相当重要，利用素数对信息进行加密可以保护国家情报和战时的军事机密，使安全性大大提高。素数之间的分布规律也有其它用处，例如机械齿轮的齿数，一大一小两个齿轮之间的设计和素数有很大关系。大小齿轮的齿数都是素数，可以增加两齿轮内两个相同的齿相遇次数的最小公倍数，说的简单一些就是能使磨损更均匀一些，可以增加耐用度减少机械故障，汽车齿轮的齿数就是按照这个规律设计的，这和人类生活紧密相关。 “筛法”被后人不断完善，将它发展到极致的，是我国著名数学家陈景润（1933-1996）。他以高超的技巧将“哥德巴赫猜想”推进到了“1＋2”（即证明了任何一个充分大的偶数，都可以表示为两个数之和，其中一个是素数，另一个或为素数或为两个素数的乘积），被称为“陈氏定理”。 

 重生的亚历山大图书馆 

埃拉托色尼担任馆长多年的亚历山大图书馆（Library of Alexandria）作为希腊文化的研究中心发挥了独特的作用，公元前4-3世纪，可以说是亚历山大图书馆的黄金时代。但是随着希腊文化的衰落，这座传奇式的图书馆也渐渐退出了历史的舞台。公元前47年，凯撒率罗马军队远征埃及，据说亚历山大图书馆在战火中毁掉了一部分。公元273年，罗马皇帝奥勒利安（220-275年在位）再次占领埃及，烧毁了这座图书馆的大部分。最后，图书馆的残卷在645年穆斯林征服者手中被彻底毁尽，据说士兵们曾用纸草纸和羊皮纸的书卷来烧洗澡水。其实，到公元3世纪以后，人们就很少再提及这座图书馆了，但它始终保留在中世纪学者的记忆里，人们长时期以来只能在文献和传说中重温它昔日的辉煌。 

20世纪80年代，以埃及总统夫人苏珊·穆巴拉克为首的一批埃及知名人士发起了重建亚历山大图书馆的倡议。这个倡议得到了埃及政府和联合国教科文组织的大力支持。它们从一开始就认为，亚历山大图书馆是属于世界的，因此重建计划也是国际协作的。1987年，在巴黎举行的联合国教科文组织大会通过了埃及代表团提出的决议草案，向全世界发出重建亚历山大图书馆的呼吁。一些国家和组织响应呼吁，主动捐款。 1988年，由国际建筑师联合会、埃及政府和联合国教科文组织联合宣布举办国际亚历山大图书馆设计竞赛。由国际建筑师联合会批准的国际竞赛，通常都是世界最著名的建筑设计，这次也不例外，最后有来自58国的524件设计提交评选。国际竞赛指南要求设计者提交的设计，应该能表现出亚历山大城及其图书馆的光荣岁月及其在保存和传递知识中所起到的重要作用。通过竞赛，组委会最后选中了三位挪威建筑师集体设计的方案。新馆被设计得非常宏伟壮观，仿佛一轮旭日初升，照耀着人类的文明世界。 

新图书馆1995年动工，2000年落成，耗资2亿美元。它建在东港东侧的岬角上，与亚历山大大学文学院为邻。占地4.5万平方米，其中图书楼占地约2万平方米，外形是一个直径160米，高35米的斜切矮圆柱，楼分8层，地上5层，地下3层。屋顶为圆形斜切面，全部由玻璃大窗钢架拼装，偏向大海。它像圆形日轮，既是埃及太阳神的标志，又包含着照亮现代文明世界之光的意思。 新建的亚历山大图书馆起了个典雅的拉丁文名称Bibliotheca Alexandrina。它的书架总长240公里，可容纳800万册图书，阅览室坐位达3500个，是中东和非洲最大的图书馆。人们期待，它将继承古代的亚历山大图书馆再现辉煌。 站在这座凤凰涅槃的图书馆前，人们不禁会想起曾长期担任馆长的地理学之父埃拉托色尼。为了纪念他，人们还把月球上的一座环形山命名为埃拉托色尼。

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