宇宙是什么？天与地的形状是怎样的？古埃及人设想宇宙像一个箱子，稍凹的箱底是大地，箱盖是天，其形状有人说是圆的，有人说是方的。古巴比伦人认为天像个圆罩，地是个圆形平面。天空之上、地面之下全都被水包围着。天空上有一个天窗，天窗打开，就会下雨。太阳每日沿着天穹东升西落，然后又在夜里通过地下管道再回到东边，而天穹本身是不动的。
中国古代的宇宙理论也对天地的形状问题提出了许多不同的看法。这些看法是观测经验的总结，同时又具有一定的思辨色彩。
在中国古代各种宇宙理论中，盖天说最早始于周代，主张“天圆如张盖，地方如棋局”。人们看到头顶上的天很高，而四周的天都在远方同大地接触，很像一个圆盖。为什么要设想地是方的呢？这是因为古人不能上天，也不能入地，人们活动的范围，从根本上说是个二维平面，所以东西南北四个方向比上下两个方向有更重要的意义。《尸子》说“四方上下曰宇”，把四方与上下加以区分，就是这种实际状况的反映。
盖天说认为大地不动，天穹旋转，日月星辰则在天穹之上，随天穹旋转。天穹绕本身的一个极点旋转，就像车牯辘绕轴旋转一样。起初人们以为天顶就是天的中心，后来发现北斗星绕不动的北极星旋转，就认为北极星是天的中心。实际上天穹上这个极是地球自转轴正对的一点，所以成为天体周日视运动的不动的极。
中国最早的盖天说实质上是天拱地平说、天曲地直说。天圆地方说是中国古代最早的一个宇宙模型，能对某些现象作出某种解释，又符合天尊地卑、天动地静的哲学观念，所以在历史上曾产生过广泛的影响。
由于最初的盖天说不能解释实际问题，所以天圆地方说就逐步演化为“天地双拱”的学说。新的盖天说主张：“天似盖笠，地法覆盘。天地各中高外下。”天穹犹如一个斗笠，大地像一个底朝天倒放着的盘子。《周脾算经》说天穹与大地的中央都比四周高六万里，天与地相距八万里，可见天的曲率与地的曲率相同。这种学说的实质是：天拱地拱，天曲地曲，这在“圆则俱圆”的道路上迈出了可喜的一步，天地也显得比较和谐了。从平直大地到拱形大地，是古代中国人对大地形状认识的一个重大发展，是向球形大地观念前进的过渡形态。对拱形大地的认识，在大海中航行时比较容易获得直观印象。许多生活在地中海流域的古希腊罗马的学者都乘船到过埃及，而生活在黄河流域的中国天文学家，却很少能横渡重洋，直接获得水面弯曲的印象。
从平面大地到拱形大地，再往前发展，就必然会得出球形大地的结论。“方则俱方，圆则俱圆”，这既定于由和谐性的一个表现，也是宇宙理论本身的逻辑一致性的要求。广义的方，包括平直的意思；广义的圆，包含球形的形状。天与地一圆一方，一是半个球，一是一块平面，这无论如何是不能说服人的。那么出路是“方则俱方”吗？想象方形的天，这同人的直观完全抵触。想象平面的天吗？平天说证明这条道路也很难走得通。因此出路只有一条：沿着“圆则俱圆”的道路前进。
但是，要做到这一点，必须先扫清一个思想障碍——抛弃半个天球的观念，承认天是个完整的球，确立“球则俱球”的原则。这个工作的确有人做了。战国时的慎到就一反半个天球的说法，明确提出“天体如弹丸”，为浑天说提供了一个重要的思想来源。
浑天说的主要代表人物是东汉时的张衡。他在《浑天仪》中提出了明确的浑天说观点。他写道：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小；天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”“天盖地”变成了“天包地”。这是一种地心说。他肯定了天球的存在。但这个天球不是正球形，而是椭球形。
浑天说的实质是彻底贯彻了“方则俱方，圆则俱圆”的原则，提出了天球套地球的思想，简单讲来就是“球则俱球”。盖天说是上下二维结构，浑天说则是内外三维结构。这就是浑天说的精华所在。这样在人们看来，宇宙就完美和谐了。在这一点上，浑天说的确比盖天说前进了一大步。但浑天说也有一些理论上的困难。
第一，若大地为球形，则水面也应当是球形，可是这同水成平面的直观印象不一致。所以许多浑天说者也不得不承认，虽然大地是球形的，但水面还是平的。这显然是不和谐的。第二，球形大地是个庞然大物，为何能悬在空中？浑天说的核心是球中套球，因此这个问题也就成了浑天说的要害。有的浑天说者就解释说，地球之所以不下落，是因为天球内盛满了水，地球就浮在水上。第三，既然天球的下半部盛满了水，那么天体运转到水平线以下时，就要在水中通过了。太阳是个大火球，怎么能穿水而过？王充就曾提出这个问题：“天行地中，出入水中乎？”
浑盖二家进行了长期的争论，总的趋势是浑天说占优势，因为它同天象观测较为一致。汉代的扬雄从盖天说转向浑天说，并提出了“难盖天八事”，生动体现了浑天说的生命力。综观浑盖二家，各有长短。盖天说没有地心说的错误，却否认了大地的运动；浑天说往往承认大地的运动，却又有地心说的味道。
（摘编自林德宏《科学思想史》）
