序言：人类眼中的地球

1957年10月4日，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星，人类历史进入航天时代。此时人类在地球上已经生存了三百万年，进入文明时代也有了三千年。在漫长的历史长河中，探索地球一直是人类文明史的重要主题。

作为人类的基本生存空间，地球是人类最早了解也最为熟悉的天体。这个自西向东自转的蓝色星球，现在已经有四十六亿年的历史。地球表面百分之七十以上为海洋，陆地面积不到三分之一；内部由地核、地幔和地壳的结构组成；外部由水圈、生物圈、大气圈等众多圈层构成……然而，这些当代人了如指掌的信息，是人类经历了三千年才逐步掌握的。直到步入航天时代之后，人类才真正看清了地球的全貌。

第一颗人造卫星升空二十年之后的1977年9月5日，美国国家航空航天局（NASA）发射了“旅行者1号”。它是第一个提供了木星、土星及其卫星详细照片的探测器，也是目前唯一一个走出太阳系的人造卫星。1990年2月，“旅行者1号”在进入星际空间、向银河系中心前进之前，在距离地球60亿千米外拍下了太阳系的第一张“全家福”。在这张照片上，地球只是太阳系广袤空间中的一个点。1994年，美国天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan，1934—1996）出版了著名的科普著作《暗淡蓝点：展望人类的太空家园》。当看到照片中地球只是一个微小的点时，他感叹道：

这是家园，这是我们。你所爱的每一个人，你认识的每一个人，你听说过的每一个人，曾经有过的每一个人，都在它上面度过他们的一生。我们的欢乐与痛苦聚集在一起，数以千计的自以为是的宗教、意识形态和经济学说，每一个猎人与粮秣征收员，每一个英雄与懦夫，每一个文明的缔造者与毁灭者，每一个国王与农夫，每一对年轻情侣，每一个母亲和父亲，满怀希望的孩子、发明家和探险家，每一个德高望重的教师，每一个腐败的政客，每一个“超级明星”，每一个“最高领袖”，人类历史上的每一个圣人与罪犯，都在这里——一粒悬浮于阳光中的尘埃小点上生活……我们虚构的妄自尊大，我们在宇宙中拥有某种特权地位的错觉，都受到这个苍白光点的挑战。1

自然地球&人文地球

进入文明社会以后，地球有了另外一种容貌，即人类根据自身的观察与思考，用文字描述、图像绘制、科学归纳、数据统计出来的形象。与自然地球相对，我们称之为“人文地球”。自然地球有着四十六亿年的历史，人文地球却只有三千年的岁月。

在历史长河中，自然地球的演化是缓慢的，而人文地球则随着科技的进步日新月异。她的容貌不仅在不同的历史时期不一样，即便是同一历史时期，在不同地域和不同文化当中，也存在着巨大的差异。人文地球更像是万花筒，在历史长河中不断变化、丰富多彩。

文明的延续离不开地球，因此关于她的知识显得至关重要。在漫长的历史长河中，人类从未停止过认识、探索的脚步。自从三百万年前出现人类以后，出于生存的本能，人类就开始观察、认识周围的世界。但是在漫长的三百万年的时间里，99%以上的阶段，人类对于地球的认识都处于原始、朴素的描述状态，关于地球的知识在缓慢地积累着。

大约一万年前，农耕活动开始了，人类对环境的观察逐步深入。无论在哪个民族、哪个文明国度的知识体系中，都存在着大量对于环境的记述。这种记述，有些流传于神话当中，有些保存于宗教活动当中，有些存在于器物与绘画当中，有些反映在生产实践当中。

大约五千年前，文字出现了。文字让地球知识得以记录，并以书籍等形式留存并广泛传播。尽管早期的书籍大多已经佚失，但是书籍加速了人文地球知识在空间和时间上的流传，促进了知识的进步。

大约三千年前，人类对于地球的认识进入理性发展阶段。从地中海到西亚，从尼罗河到两河流域，从印度到中国，关于地球的知识与哲学的思辨交织在一起，开启了由感性认识向理性认知的过渡。公元前10世纪至公元3世纪前后，东西方各文明古国均出现了大量描述地球的著作，人文地球的历史拉开了序幕。

观测，是认识地球的基本手段。面对宏大、复杂的地球环境，观测具有表面性和局部性的特点。哪怕只是面对一座高耸的山峰、一片辽阔的平原、一条奔流的江河，每个人看到的景象也不会完全相同。我们每个人只能察看到大千世界的某个角落，无法掌握全部特征，但是这也无法阻挡人类探求知识的脚步。人们可以在一定的空间尺度上，观察各种地理现象的分布及其空间格局，并借助不断进步的技术手段，通过分析与思考，对地球上的各种现象作出解释、尝试寻找其中的规律，并最终建立起人文地球的全貌。

人类在观测基础上尝试作出的各种解释，呈现出纷繁多样的特点。在地球上生存的所有人都会以各自的方式观察并记录周围的环境，由于其认知水平基于各自的知识体系、文化结构和理论方法，因此，历史上关于自然现象的解释也多种多样。关于地球的解说不但一直存在着争论，而且由此产生了多种假说，多种理论、定律甚至模型，最终形成了多种学科。人文地球就是在新假说否定旧假说的过程中，不断变化、进步且愈加丰富多彩的。

地球表面由多个圈层组成。人类从出现开始，就不断地改变着各个圈层。从刀耕火种，到兴修水利，到城镇建设，到环球航行，再到飞向太空，人类对环境的影响越来越大。在人类对地球的认知愈发接近于“自然地球”时，却突然发现自身对环境的影响日益显著。地球元素中开始包含了人的因素，“自然地球”不复存在，地球最终进入了“人类世”。当人们欢呼着即将到达知识的巅峰时，才发现远处还有更高的山峰。路漫漫，不断求索的人类正在开启探索人文地球的新航程。

人文地球的知识树

与蓝色星球的自然容貌相比，人文地球的容貌更加丰富多彩且变幻莫测。中国著名历史学家钱穆（1895—1990）曾经谈到，如果我们把历史比作演戏，地理就是舞台，人物便是角色。2人文地球就是人类以地球为舞台，在漫长的历史长河中上演的一出出大戏。人类一次次的探险与征服，造就了众多史诗级的英雄人物；一次次的技术进步与理论创新带来的认识飞跃，把这场剧目推向了高潮。

历史上人文地球的恢宏画面，通过多种形式展现在我们面前。古代的哲学著作，让我们体验了人类的观察与理性思辨；丰富的游记文学作品，让我们看到了古人眼中的新世界；浩瀚的地图典籍，以图像的形式生动展示了不同历史时期人文地球的面貌；通过地理信息系统、网络和虚拟现实等高新技术建立起来的全球数据模型，让我们看到了一个建立在海量数据之上、多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维虚拟数字地球；全球化视角下的众多大科学计划，为我们准确地理解地球的生存状态提供了综合自然与人文的集成性蓝图。

伴随着知识的积累，以科学方法和技术手段构建起来的理论模型开始完善，最终形成了系统化、理论化的知识体系，这种知识体系我们称之为科学。人文地球的科学容貌直到19世纪才逐渐显露出来，并在20世纪逐步丰富和完善，至今仍在发展与变化之中。

人文地球的内容异常丰富，从地球内部的地核、地幔、地壳、矿床、古生物化石，到其表面的河海、湖泊、冰川、沼泽、沙漠、平原、山脉、高原，再到风、雨、雷、电和大气层。除了上述自然因素之外，还需要研究人类自身及其与社会、经济和环境的关系，范围之广已非一门学科所能容纳。于是，人文地球逐步由各自独立的学科，演化为学科群，我们称之为学科体系。

学科是构成知识体系的细胞。它的划分是人为的，是人类为了便于理解和掌握复杂多样的知识信息，对一种知识领域和知识系统的分类方法。其目的就是明确方向，以便更加深入地研究。现在的人文地球究竟由多少学科构成？其实大家的认识并不一致，因为依据的划分标准不同，结果会不一样。简单来说，根据研究对象，地球科学基本上可以分成四大部分：地理学、地质学、大气科学、海洋科学。当然，每一部分下面是更加庞大的分类体系，比如地理学下面的分支学科现在就有几十个，而且新的分支学科还在不断产生。

小贴士

对地球科学的不同分类

《地球科学大辞典·基础学科卷》（《地球科学大辞典》编委会编，地质出版社，2006）：地质学、地理学、海洋学、气象学及其相关技术学科的总称。

《地学思想史》（涂光炽主编，湖南教育出版社，2007）：广义的地学理论囊括了地表地球科学（地理学、土壤学等）、固体地球科学（地质学、地球物理学、地球化学等）、大气科学和海洋科学。

《未来10年中国学科发展战略·地球科学》（国家自然科学基金委员会、中国科学院编，科学出版社，2012）：地球科学分为6个学科组：大气科学、地理学、地质学、地球物理学、地球化学和地球系统科学。

在众多学科当中，地理学是最古老的一门学科，也被称为“科学之母”。我们先来看看地理学涉及的学科内容，从中感受一下人文地球科学体系的丰富内涵。右图是20世纪50年代英国中学课本中绘制的一棵“地理树”，生动地展示了这门学科需要关注的各种要素。

树的主干包括区域和人文的地理学，它的根深植于地势、构造和土壤等自然基础之中，并受到风、雨、雷、电等气候现象的影响；树的枝干则是由历史、政治和经济等组成的。图中展示的每一项都需要人们去探索、去研究。由这棵“地理树”，我们可以推想出人文地球关注的领域十分庞大。

历史上，以知识体系呈现出来的人文地球的容貌在不断演变。这里仍然以地理学为例，下页图展示了中国学者在20世纪30年代和90年代绘制的学科树，从中我们可以看到，仅仅五六十年间，人文地球的学科面貌已经发生了巨大的变化。地理学从30年代两个层级的十几门分支学科，在五十多年中就演化成为多层次的几十门分支学科，而且这种演化至今没有停止。

学科分类利于研究的专深，也方便人们更好地理解各门学科的特点、掌握不同的思维方式。19世纪到20世纪上半叶，人文地球在不断的分化中形成了学科边界，这是学科建立的基本前提。人们也把这种变化看作是科学的不断进步、不断深入。可以想见，人文地球已经变成了一个非常庞大的树状体系了。

进入20世纪下半叶，情况发生了改变。人们发现，许多重大的科学突破往往发生在学科边界地带，或者说跨学科的交叉领域。新的科学生长点纷纷在跨界地带产生，学科边界逐渐模糊，并开始了新的交融，出现了地球系统科学、环境科学、全球变化学等新兴交叉领域。随着全球观测与研究的大科学计划的不断产生，新的科学模式正在形成。这令人想起了生长在南方的榕树，大气生根，独木成林。

人文地球的历史语境

知识树的扩张有利于研究的深入，但同时也造成了学科之间交流的障碍。随着科技的不断进步，学科分类不断细化。为了巩固学术地位，各门学科通过定义、概念、原理等筑起了各自的知识之墙，令专业以外的人士望而却步。初学者往往需要花费巨大的精力去掌握这个知识体系，而没有更多的时间去思索学科的本质与思想。

在过去的历史时期，人们认识地球时并没有学科的约束，在解决问题的过程中也没有各种学术边界和条条框框，更没有规定必须要由哪一门学科发挥主要作用。但是学科的存在又是那样重要，至今仍然是推动科学进步的重要力量，以及制定科技政策、培养专业人才和组织科技管理的重要依据。

人文地球是自然与人文的融合体，直到现在两者之间的交叉融合仍显不足，真正的综合性成果仍然乏善可陈。我们正在学习的各门科学知识，基本上是以学科的知识框架为基础，而不是以问题为导向。而现代的知识生产，已经对传统的学科体系和思维模式提出了挑战，人们呼唤着新的知识生产模式、新的问题意识的出现。

回顾人文地球的发展过程，我们不难发现，它的成长就是发现问题、分析与解决问题、促使认知不断深化的过程。在漫长的历史时期，一代又一代的学者通过对问题的分析思考，提出概念、讨论修正、发展完善，才形成了今天公认的科学概念或者原理，并最终促成一门学科的建立。

我们现在面对的知识体系，是在漫长的历史时期中逐渐形成的。我们现在习以为常的概念、理论、方法，是历史上与我们一样的前辈在漫长的过程中不断修订完成的。重走一遍人类对地球的认识、探讨、质疑、完善的路程，不但利于我们更好地理解人文地球，也有助于我们思考科学的本质和思想，激发科学研究中的创造力。在历史中理解现实，才能够真正触及事物的本质。

人文地球的各门分支学科成为科学意义上的学科体系的时间很晚，它们都是19世纪后期才陆续建立起来的。但是，如果我们阅读其中任何一门学科的历史，就会发现它们都能追溯到三千年前的古代文明时期，甚至更早。因为自从有了文字，人类就开始记录周围的环境，就积累着对于各种自然现象的观察和思考。

早期的地球知识几乎存在于所有的著作之中，比较集中地存在于被称为“地理（学）”的著作中。因此，地理学就成为关于地球知识最古老的学科，在这类著作中，我们能够找到与地球有关的各种知识的萌芽。地理学家在叙述这门学科的历史时，往往会认为与地球有关的新学科，都是从地理学的母体中分离出去的。三千年中，人文地球科学体系经历了“融合—分离—再次融合”的发展过程。本书的内容也相应地分为三个不同的阶段。

叙述的思路与结构

人类通过“观测—思考—解释—创造”的路径，形成了关于地球的知识体系。这些知识大多通过书籍、地图、数据等形式保存下来。虽然只有三千年的历史，但这些书籍、地图等内容之丰富、数量之庞大，已非本书所能囊括。本书通过知识的演进脉络，尝试着了解其全貌。

在漫长的历史时期内，人文地球知识贯穿着一个重要的主题，即人类与环境之间的关系，也称为人地关系。对人地关系的认识，是地球认识史，乃至思想史上的核心内容之一。它的主导思想随着各个时代生产水平的变革而发展。

历史上对于人地关系的讨论，包括经验事实的搜集与理论系统的建立两条主线。观察具体的经验事实与穷追抽象的理论系统，人类对于人地关系的认识过程永远徘徊、纠缠于两者之间。在文明的历史进程中，地球知识就是在这种纠结中不断变化的。在不同的历史时期、不同的地理环境、不同的文化传统之中，地球知识经历了不断积累的过程，具有多种多样的特点。这种演变，构成了长达三千年的人文地球历史。

不同的历史时期产生了多种人地关系的理论，即便是同一历史时期，也有不同的理论，并由此产生了争论。从某种程度来讲，人文地球的历史也是一部人地关系理论的争论与演变的历史。地球上各种现象的复杂性和多样性，与人类认识水平的有限性和局部性之间的矛盾，并没有阻挡人类认识地球的脚步。相反，随着观测方法和技术手段的不断进步，人类的认识在不断深入。本书考察不同历史时期，经验事实的搜集与理论系统的建立这两条主线之间的对立、交叉与融合，分析人类在观测、思考、解释、创造的过程中形成的关于地球的各种知识，以及各种观点、理论及其演化过程。

本书的目标是梳理三千年来人类认识地球方法和手段的演变，以人的视角描述地球，让读者看到与自然地球完全不同的人文地球。通过对不同历史时期的分析，为读者提供关于地球的更为恢宏的自然与人文的结合图景，并关注知识在历史长河中的成长过程。希望以此扩大读者的视野，使他们用动态的眼光去观察这个世界、理解其变化。

全书内容始于文明古国繁盛时代、自然哲学发展之际，重点关注中国的春秋战国和西方的古希腊罗马时期，终于目前的全球化时代，即“人类世”概念的普及时代。本书分为三个部分，其结构大体上按照三个时段展开。三个时段之下按照专题进行叙述。为了保证各专题叙述的连贯性，有些内容会跨越时段界线进行回溯与展望。

第一个时段有2500年左右的历史，始于古希腊罗马与春秋战国时期，止于16—17世纪的科学革命。在如此巨大的时间跨度内，知识在缓慢地积累着，理论存在着很大的主观性。地球知识分别在实地观察和哲学思辨两条主线的影响下推进。在这个时段的群英谱中，没有职业地学家的身影。人们或沉思于哲学，或迷恋于数学；或为军事目的远征，或为黄金贸易远航；或为批判宗教理论寻找证据，或为国家治理出谋划策……地球知识是实现他们目标的工具，但他们却在无意之间推动了科学的进步。

第二个时段近300年，重点关注18—19世纪。这个时期进入了科学时代，人文地球迅速分化为多门独立的学科，并最终成为一个知识体系。人文地球有了理论内核、科学方法和学科边界。职业化时代来临了！在职业化时代，有了科学家共同体，有了体制的保障，有了人才培养的可能。当然硬币总是两面的，职业化在保障科学理性的同时，也限制了自由和感性的认知。科学的狂热不见了，代之以理性的分析与思考。

第三个时段只有短短的100多年。这是距离我们最近的20世纪至21世纪初期，也是人文地球发展最快的时段。新的技术手段迅速扩大着人们的视野，改变了人类对于地球的认识。在新的技术手段促进了科学理论体系的进步和新学科产生的同时，重大环境问题摆在了人类的面前。面对突发的、重大的自然灾害，各门学科从不同的角度、用不同的方法交叉合作，共同研究解决方案，学科开始走向交叉与融合。

在梳理人文地球知识的基础之上，本书在三个部分均对各自时段展示出的总体面貌作了概括性的“小结”，以利于读者了解各个时段的总体面貌。全书的“结语”部分，则从“人类世”的角度对人文地球的现状和未来作了初步的探讨和展望。

任何一部书都是从作者的专业视角出发，本书也不例外。为了弥补专业的局限性，本书的三个部分分别给出了“延伸阅读建议”。向读者推荐的阅读书单中，包含了两类书籍：A类是拓展阅读著作。主要涉及与地球知识有关的、不同专业学者撰写的科普图书。这些图书不但可读性强，而且可以让读者从不同的专业视角看人文地球的知识进步。多角度的观察和广泛的阅读，是提高鉴赏力和辨别能力的有效途径。B类是深度阅读著作。它们多是与本书涉及的专题有关的学术型著作。此类著作或许可读性偏弱，却为本书奠定了坚实的学术基础，同时也利于读者深入了解相关专题，为那些希望在某个专题领域深入研究的读者提供专业参考。

人文地球的神秘面纱被层层揭开。但是时至今日，大自然仍然有很多未解之谜。探索地球，我们不仅需要借助科技的进步，更需要新的思维方式和宽阔的历史视野，这便是本书希望带给读者的。

1 ［美］卡尔·萨根：《暗淡蓝点：展望人类的太空家园》，叶式、黄一勤译，上海科技教育出版社，2000，第13-14页。

2 钱穆：《中国历史精神》，九州出版社，2016，第109页。

3 王成组：《地理学》，商务印书馆，1933。

4 《中国大百科全书·地理学》，中国大百科全书出版社，1990。