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人类的智慧是一座开采不尽的宝藏，从蒙昧时代起，人类就从未停止过对身处其中的自然环境的探索与发现。世界是什么样的？天上为什么会有发光体？为什么太阳升起又落下？人们好奇的眼睛在观测，聪明的大脑在思考。在距今2500多年以前，古希腊哲学家给出了当时最为精辟的答案。
世界是个有限的球体
就像婴儿渐渐认识母亲，对我们身处其中的这个世界，在蒙昧无知的古代，人们只能靠简单的观察和想象来认识。数千年来，人类对自己生存的空间产生过各种遐想，编织成美丽的传说来解释尚不能从科学上来解释的自然规律。古代各民族对地球的认识和想象，有着显著的民族特点。如中国神话中的“盘古开天”、“女娲补天”，古希腊神话中的“混沌开初”、地神该亚。中国人认为天似穹庐，提出“天圆地方”的概念；古埃及人认为“大地像个盘子，漂浮在海洋之上”；古希腊人则认为大地下有支柱支撑着；古印度人想象大地是驮在大象背上的……在各文明古国中，古希腊学者最早跨出了神话传说与臆想的范围，开始试图通过理性、思辨和科学的观点来认识地球。
生活于公元前6世纪的古希腊数学家毕达哥拉斯最早提出了地为球体的说法。毕达哥拉斯学派主张“万物皆是数”，他们发现了圆球体的诸多优点，如在相同表面积的情况下，圆球的容积最大；圆球易滚动，摩擦系数小等等，因而，从球形是最完美几何体的观点出发，认为大地是球形的。毕达哥拉斯还制定了天体圆周运动的数学法则，提出了太阳、月亮和行星做均匀圆周运动的思想。地球沿着一个球面围绕着空间一个固定点处的“中央火”转动，另一侧有一个“对地星”与之平衡。这种思想对后世的哥白尼“日心说”理论有着重要的影响。演绎推理大师柏拉图则进一步发展了大地球形说的观点，他认为对称的形式是完美的属性之一，人类居住的地球应该是用最完美的形式创造的，所以一定是球形。他们的球形大地说在哲学思想的指导下具有一定意义上的实践依据。
真正对“球形大地说”从科学上给出有力证明的人是古希腊最博学的人亚里士多德。他的许多观测都证明了这一点，如越往北走，看到北极星离地面越高，而越往南走，看到北极星离地面越低，如果大地是平的，则不会产生这种情况；当月食出现时，地球投射到月球上的影子轮廓呈弧形；物体下坠时的直线与通过坠下点的切线相交构成同一角度等。这些实践精辟地证明了大地球形说。从此，这个理论在希腊化世界得到确立。
托勒密（约100～170），希腊裔埃及天文学家、地理学家。
在大地球形说建立起来以后，古希腊学者开始用数据来测算地球大小，取得了相当的成就。其中，最著名的是被称为地理学之父的埃拉托色尼（约前273～前192），他因相当精确地测定出地球的周长为25.2万希腊里（约等于39250千米）而闻名于地理学史，这个数字与今天的4万千米非常接近。且不说他计算方式的巧妙，令人惊奇的是他还继承和发展了亚里士多德的地球分带法，创造性地发明了地球经纬网格和较为精确的回归线，这无疑在人类地理史的发展上有着深远意义。此外，埃拉托色尼是古代“海洋论”的代表，他认为已知世界的周围是广阔的海洋，海洋大于陆地，彼此相连并包围着陆地。
以上理论对后来西欧国家的大航海探险计划有着至关重要的影响。因为从理论上来讲，大地既然是球体，那么如果从地球上的某一点出发一直前进，最后必然会回到原地；地球既然并不太大，并且由海洋联结，那么人们就可以在有限的时间和路程里乘船从这个国家到那个国家，如果不知道地球的长度，不知道存在着有限长的海路可以通行，人们便不可能做无目的的长途航行，更别提以后的大航海时代了。
托勒密和《地理学指南》
古代西方世界最后一位集天文学、地理学之大成者托勒密，全名为克劳迪亚士·托勒密（约100～170）。他出生的时代，正是古罗马最辉煌的时期，在当时这个超级帝国极大地促进了欧、亚、非三大洲各民族之间的了解和交流，无数军人、官吏、僧侣、商人的远方见闻，使古代地理学向一个新的高度迈进。生于埃及的托勒密，父母都是希腊人。如同许多古代学者一样，托勒密青年时期求学于亚历山大城，在那里学会了天文及地理测量。关于他的生平，历史记载得很少，只能从他的首部著作《至大论》中获悉他所有的天文测量都是在亚历山大城所作，可知他长期居住在亚历山大，并活跃于古罗马哈德良皇帝与安东尼皇帝时期。
托勒密是一个奇才，他上知天文下知地理，还擅长于光学和占星学。青年时期，他就完成了集古希腊天文学之大成的著作《至大论》。在这部著作中，托勒密继承了亚里士多德的地心说，构筑了影响深远的地心宇宙体系。他认为，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月总是围绕地球运行，物体总是落向地面。在此后一千余年内，这个宇宙体系成为欧洲和阿拉伯天文学普遍遵循的理论基础，它除了符合基督教信仰的因素以外，还较为完满地解释了当时观测到的行星运动情况，在航海中具有实用价值。在书中，托勒密还构造了完备的几何模型，以描述太阳、月亮、五大行星、全天恒星等天体的各种运动。人们能够在任何给定的时间点上，预先推算出各种天体的位置。在那个没有望远镜的年代里，《至大论》无疑是具有进步意义的。在他身后不久，《至大论》就成为古代西方世界学习天文学的标准教材，被奉为西方天文学的“圣经”。可以说在16世纪之前，没有任何西方的星历表不是按托勒密的理论推算出来的。
希腊地理学家托勒密绘制的世界地图。1482年欧洲出版。
《地理学指南》中的世界地图 这是托勒密《地理学指南》早期版本中的插图，图中绘有经纬度和周围以人的形象出现的风。
托勒密在本书中的重要性乃在于他的另一本重要著作《地理学指南》。据说，伟大的航海家哥伦布在横渡大西洋之前，曾细心阅读过托勒密的《地理学指南》，因此，可以说托勒密的地理学说是指引哥伦布发现新大陆的航标图。在对世界的认识上，托勒密继承了希帕库斯的“大陆优势论”，认为地球表面的陆地包围或封锁了海洋，又接受了希腊学者波昔多尼对地球周长的偏小的错误估计（为3.2万千米）。因此，在他绘制的地图上，陆地面积远远超过了实际面积。哥伦布也因为错误地估算了航海路程的单位长短而阴差阳错地认为自己到达了印度，实际上，地球人后来都明白，那是新大陆美洲。
在《地理学指南》一书中，托勒密创立了将球体图形投射到平面上的技术，为后人提供了世界上最早的有数学依据的地图投影法。直到1400年后，才有人作出改进，这是地图投影学历史上的巨大进步。沿袭希腊天文学家希帕库斯，托勒密在书中确定了地球的经纬线，把地球分成360度，将每一度分成60分，每一分分成60秒。其次，他还发展了弦的体系，通过将其展现在平面上，使地图绘制者能够精确地确定物体在地球上的位置。托勒密把他眼中的世界分别画在27张地图上。画每张地图时将地图正上方定为正北，便是我们现在确定地图方向的上北下南、左西右东的由来。最后，他列出了地图上所有的地名以及它们的经度和纬度。这些制图方法为以后航海地图的制作提供了典范，人们按着他的地图制定法则，一直沿用了近2000年。
托勒密的论著之所以伟大，是因为它对人类历史发展具有直接的推动作用。当他在撰写著书时绝对不会想到，在15世纪初期欧洲文艺复兴的浪潮下，《地理学指南》于1410年从阿拉伯语译成拉丁语在西欧出版。这部堪称古老的著作，即便距当时已经1200多年之久，仍是对已知世界总的地理情况的最佳指南，流行于西欧各国。几乎西欧所有的航海家都研究过他的著述。
这些一起为即将到来的大航海时代做好了理论上的准备。