《地球的故事》第三章

童童

地圖和航海技術(shù) 導(dǎo)讀： 人類一開始并不知道自己生活在怎樣的星球上，隨著活動(dòng)范圍的擴(kuò)大，人類開始運(yùn)用幾何知識(shí)來確定方位。于是,地圖出現(xiàn)了,它的出現(xiàn),使航海拔術(shù)有了飛速的發(fā)展,人類對海洋的探索由此翻開了新的篇章。朗讀：廊坊市第十七小學(xué) 張卓文 我們太熟悉地圖了,如果沒有地圖,現(xiàn)代人的生活簡直是不可想象的。但在很久以前,人們并不知道地圖是什么。而且,地圖的發(fā)明和發(fā)展,是一個(gè)相當(dāng)漫長的過程。 古巴比倫人是極優(yōu)秀的幾何學(xué)家，大約在公元前3800年,他們曾經(jīng)對整個(gè)王國的土地進(jìn)行過一次測繪。后來,考古學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了他們留下的一些黏土塊,上面刻有她們的土地輪廓。不過以我們對“地圖”的定義,很難稱這些黏土塊為地圖。埃及人很早就掌握了一些實(shí)用數(shù)學(xué)知識(shí),但至今未在任何一個(gè)王公的墓葬中找到現(xiàn)代意義上的地圖。 希臘人作為古代世界中最有好奇心、最愛追問的民族,寫了無數(shù)有關(guān)地理學(xué)的文章,但據(jù)我們所知,還幾乎沒有和他們的地圖有關(guān)的文字。在希臘一些大商業(yè)中心似乎有過刻著航行最佳路線的銅塊,如果一個(gè)商人想要從地中海東部航行到西部就得參照它,可沒有一塊銅塊被發(fā)掘出來,我們也不知道它們是什么樣子。 羅馬人為了侵略鄰邦,行走四方,四海為家,到處修路,到處收稅,到處都有被他們絞死、釘死的人,到處都有他們廟宇和游泳池的遺址,他們似乎可以管理一個(gè)世界帝國而用不著依靠一張可與之媲美的地圖。的確,他們的作家和演講家非常頻繁地提及他們的地圖,且向我們保證這些地圖都是非常精確而又完全可靠的。但我們看到的唯一一張羅馬地圖在某種程度上非常粗糙而拙劣，以致這張地圖除了滿足當(dāng)代人對歷史的好奇心外,無任何價(jià)值。 歷史學(xué)家都知道普定格地圖,這是一張以康納德·普定格的名字命名的地圖?？导{德·普定格是奧古斯堡鎮(zhèn)的書記員,他最早有了用印刷術(shù)傳播地圖的想法,而當(dāng)時(shí)印刷機(jī)剛剛發(fā)明。不幸的是,普定格沒有用來復(fù)制的原件。他用的手抄地圖是一張13世紀(jì)時(shí)對3世紀(jì)原件的復(fù)制品,在這千年中,老鼠已經(jīng)將其中許多重要的細(xì)微之處啃噬掉了。即便如此,該地圖的大致輪廓無疑是來自羅馬時(shí)代的原件。 對于中世紀(jì)的地圖,無須任何特別評論我們即可跳過。教會(huì)對所有“無用的科學(xué)探索”大皺眉頭,地圖僅僅成了引人發(fā)笑的圖畫,它們充斥著無頭的怪物、喘粗氣的獨(dú)角獸、噴水的鯨、北海巨妖、美人魚、獅身鷲首的怪獸以及世界上其他被恐懼與迷信迷惑的居民。耶路撒冷當(dāng)然顯示成世界的中心,印度和西班牙是終極界線,蘇格蘭是一座孤島,而巴別塔有巴黎市中心的10倍大。 相對于中世紀(jì)繪圖家的這些作品,波利尼西亞人編制的地圖是真正出于航海家智慧的杰作,更不用說同時(shí)代的阿拉伯和中國人的作品了,然而它們反而被當(dāng)作可鄙的異教徒而被排斥在外。直到15世紀(jì)末,航海最終發(fā)展為一門科學(xué),地圖繪制才有了真正的進(jìn)步。 當(dāng)時(shí),土耳其人控制著連接歐洲與亞洲的橋頭堡,所以通往東方的陸路交通被完全阻斷了,在開放的海洋上尋找一條通往印度的新路突然間變得十分必要。 埃及人似乎去過克里特島,但不會(huì)比那兒更遠(yuǎn),且那時(shí)到這個(gè)大島的拜訪也不過是個(gè)偶然而已。腓尼基人和希臘人其實(shí)是“教堂燈塔航海家”,盡管有幾次他們甚至一直前行到了剛果河和西里群島。但那時(shí)他們無疑得盡量貼近海岸,并在夜晚把船系在干燥的陸地上以防被吹到海上。作為中世紀(jì)的商人,他們離不開地中海,離不開北海和波羅的海,他們?nèi)淌懿涣诉B續(xù)幾天看不到遙遠(yuǎn)山脈的日子。如果他們在大海上迷失了方向,尋找最近陸地的可能方位就只有一個(gè)方法。為了這個(gè)目的,他們總是帶上幾只鴿子,他們懂得鴿子會(huì)選擇到達(dá)最近的干燥陸地的最短途徑。當(dāng)搞不清該怎么走時(shí),他們就放飛一只鴿子并觀察它的飛行方向。然后他們就循著鳥兒的方向前行,直到他們看見了山頂并到達(dá)最近的港口,再問問他們所在的方位湊巧是什么地方。 當(dāng)然,在中世紀(jì),即便普通人也要比今天的我們更加熟悉星星。他們不得不這樣,因?yàn)樗麄儧]有年歷和日歷。因此較為聰明的船長可以依據(jù)北極星和其他星座來設(shè)定他們的航程。但在北方地區(qū),天空經(jīng)常陰云密布星星也不再有多大幫助了。 如果不是有13世紀(jì)上半葉后不久傳入歐洲的指南針,航海就一直會(huì)是痛苦且代價(jià)高昂的,因?yàn)楹叫兄荒芸可系刍虿孪搿?lt;/p> 成吉思汗在13世紀(jì)上半葉統(tǒng)治著一個(gè)帝國,這個(gè)帝國比之前存在過的任何國家都要大,當(dāng)他穿越遼闊的中亞沙漠地帶,向歐洲這塊肥肉進(jìn)發(fā)時(shí),他似乎隨身攜帶著某種指南工具。這種在世界范圍內(nèi)具有重要性的指南工具,起源非常模糊,一直被神秘緊緊包圍著。但對于指南針自身而言,自從第一個(gè)敏感的指針引導(dǎo)了第一個(gè)威尼斯人從他們的潟湖，順利到達(dá)了尼羅河三角洲至今,我們關(guān)于指南針的認(rèn)識(shí)已經(jīng)提高了許多。例如,我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)地球上除了少數(shù)幾處以外,指針都不是指向正北,它不是稍稍偏西就是稍稍偏東--該偏差技術(shù)上稱之為“磁差”。這是因?yàn)榇艌鲋械谋睒O和南極,與我們行星上的北極和南極不符,磁北極和磁南極與地理上的北極與南極相距幾百英里。磁北極位于在西亞半島,這是加拿大北部的一個(gè)島嶼,詹姆斯·羅斯于1831年最早發(fā)現(xiàn)了它;磁南極位于南緯73℃東經(jīng)156℃。 因此一個(gè)船長在出海時(shí)僅有一個(gè)指南針自然是不夠的。他必須同時(shí)有航海地圖,以便顯示世界上不同地區(qū)的磁差。這就與航?？茖W(xué)有關(guān)了,而本書不是航海學(xué)手冊。航海學(xué)是一門極為困難而復(fù)雜的學(xué)科,不是只言片語所能說清的。你只需要記住指南針在13世紀(jì)或14世紀(jì)進(jìn)入歐洲,它在使航海學(xué)成為一門可靠的科學(xué)上有巨大貢獻(xiàn),那就夠了。但這僅僅是個(gè)開始。 現(xiàn)在任何一個(gè)人都能告訴你他的航行方向,因?yàn)橛兄改厢榿盹@示。至于剩下的事情,中世紀(jì)的船長只用兩樣別的工具就能壽助他確定自己位于海洋的哪一部分。 首先是測深索。測深索幾乎與船只一樣古老。它可以在任何指定地點(diǎn)顯示海水的深度,如果一個(gè)人有一張標(biāo)記他正緩緩航行處的海水不同深度的圖表,測深索就會(huì)給出這個(gè)人所在的海域的一些表征。 然后還有測速器。測速器原本是一小塊木頭,將它從船首扔下,然后近距離觀察它要用多長時(shí)間越過船尾。而從船尾到船頭的船長距離自然已知,輪船渡過某特定地點(diǎn)所需的時(shí)間自然就可以計(jì)算出來,這就會(huì)顯示輪船每小時(shí)航行多少英里。 后來,本質(zhì)測速器逐漸被測速線所取代,測速線是一根細(xì)長但非常結(jié)實(shí)的繩子,尾部有一塊三角形的木頭。之前這根繩子就被若干“繩結(jié)”分成很多段,每段長度皆特定而等同,一名船員將其拋下船,同時(shí)另一名船員開始用鈔漏計(jì)時(shí)。當(dāng)所有沙子流過沙漏，將測速線拖回來,數(shù)一數(shù)在沙子從一個(gè)球形容器流向另一個(gè)球形容器的過程中,有多少個(gè)繩結(jié)從手中滑過。之后一個(gè)簡單的計(jì)算會(huì)顯示輪船的航行速度是多少,或像船員所習(xí)慣說的“多少個(gè)繩結(jié)"。 但即使船長知道了他的船速和航行的大致方向,洋流、潮水和風(fēng)他會(huì)使他的哪怕最精確的計(jì)算變得不準(zhǔn)確。結(jié)果一次普通的航海仍舊是一項(xiàng)冒險(xiǎn)的事業(yè)。該問題的理論研究者們意識(shí)到為了從根本上解決這個(gè)問題,他們需要找到一種舊式教堂燈塔的代替品。 教堂燈塔、高聳的沙丘頂上的樹、堤防上的風(fēng)車、看家狗的吠叫聲在航海領(lǐng)域內(nèi)般為重要,因?yàn)樗鼈兪枪潭c(diǎn),無論發(fā)生什么事情都不會(huì)改變自身位置。給定一個(gè)這樣的“固定點(diǎn)"，船員就可以做出自己的推算。當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)家非常清楚他們必須在大自然中找到“固定點(diǎn)",以代替人工的“固定點(diǎn)"。 經(jīng)過人類不斷的觀察和研究,這個(gè)崇高榮耀最可能的候選者是北極星。北極星離我們?nèi)绱诉b遠(yuǎn),它看似絕不會(huì)改變位置,而且是易于辯識(shí)，以至于最無知的小漁民在看不見陸地時(shí)都可以找到它。這個(gè)漁民要做的全部事情就是畫一條穿過大熊星座中最右側(cè)兩顆星星的直線,他不可能找不到大熊星座。當(dāng)然還有太陽，但其運(yùn)行路線從未被科學(xué)地描述出來,只有最聰明的水手才可以利用它的幫助。 只要人們相信地球是平的,探討這一理論就是毫無意義的。但在16世紀(jì)早期, “圓盤”理論被“球形”理論所拋棄,地理學(xué)家最終開始了自己獨(dú)立的探索。 地理學(xué)家們做的第一件事是用一個(gè)平面將地球分成兩個(gè)相等的半球,而該平面與地球南北極之間的連線垂直,分割線被稱作“赤道”。赤道上各處與南北極點(diǎn)的距離都相等,從極點(diǎn)到赤道間又被分割為90段相等的距離。接下來的90條平行線分布在極點(diǎn)與赤道間,線與線間相隔大約69英里,而69英里就代表了從極點(diǎn)到赤道間這段設(shè)想的距離的1/90。 地理學(xué)家給這些圓圈編號(hào),從赤道開始向上(或下)直到極點(diǎn)。赤道自身為0°,極點(diǎn)就是90°這些線稱作“度”或“緯度”,還有個(gè)符號(hào)",位于數(shù)字的右側(cè),這是單詞“度”的縮寫符號(hào),否則“度”在數(shù)學(xué)計(jì)算中就會(huì)太煩瑣而不方便使用。 所有這些意味著一個(gè)巨大的進(jìn)步。但即便如此,出海仍舊是一種危險(xiǎn)的經(jīng)歷。為了能給出太陽在每一年中的每一天及每種氣候下的精確位置,從而使每個(gè)船長有能力處理緯度問題,十幾代數(shù)學(xué)家和航海家為此耗盡了畢生心血。 最終,任何一個(gè)理性的、聰明的航海者,只要他能讀能寫,就能夠知道他離北極和赤道有多遠(yuǎn),或用術(shù)語說,可能在北緯或南緯多少度。一旦他越過了赤道,事情就不是這么簡單了,因?yàn)楸睒O星在南半球是看不見的,他無法繼續(xù)依靠北極星了。但這個(gè)問題最終也被科學(xué)解決了,在16世紀(jì)末之后,緯度不再是出海者關(guān)注的事情了。 然而確定某人所在的經(jīng)度仍舊很困難,成功地解決該問題耗費(fèi)了兩個(gè)多世紀(jì)。為了確定一系列不同的經(jīng)線,數(shù)學(xué)家們是以兩個(gè)固定點(diǎn)-北極點(diǎn)和南極點(diǎn)為準(zhǔn)的。但是沒有東極也沒有西極,因?yàn)榈剌S湊巧不那樣旋轉(zhuǎn)。人們可以繪出無數(shù)條環(huán)繞地球且穿越兩極的子午線，可這數(shù)百萬條線中哪一條可以被選為劃分東西半球的“子午線”呢? 當(dāng)時(shí),每個(gè)國家都想讓0℃經(jīng)線穿過自己的首都,這一點(diǎn)上多少有點(diǎn)自由主義的意味,德國、法國和美國的地圖上仍分別將0℃經(jīng)線顯示為穿越柏林、巴黎和華盛頓。到了最后,因?yàn)橛?7世紀(jì)對航海事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)最大,且那時(shí)所有航海事務(wù)皆在皇家天文臺(tái)的監(jiān)測之下,所以格林尼治子午線最終被確定為將世界分為東西半球的特殊子午線。 就這樣,航海者最終有了自己的“經(jīng)線教堂燈塔”,但他仍要面對另一個(gè)困難。一旦他進(jìn)入深海時(shí),如何確定自己是在格林尼治子午線以東或以西多少英里?為了全面而完整地解決這個(gè)問題,英國政府于1713年專門成立了“海上經(jīng)度測算委員會(huì)”,提出對“在深海測算經(jīng)度”的最佳方法都予以重獎(jiǎng)。兩個(gè)世紀(jì)前，10萬美元可是一大筆錢,每個(gè)人都躍躍欲試。到19世紀(jì)上半葉委員會(huì)最終解散為止,它已經(jīng)為獎(jiǎng)賞那些有價(jià)值的發(fā)明花費(fèi)了50多萬美元。 他們的大部分辛苦付出已被遺忘很久了,他們的工作也被棄了。但是在重獎(jiǎng)的引誘下,有兩項(xiàng)發(fā)明被證明有持久的價(jià)值。其中之一是六分儀。 六分儀是一種復(fù)雜的儀器,它是一種可以隨身攜帶的微縮航海觀測臺(tái),航海者可以用它測量各種角度的距離。它是陰暗中世紀(jì)的星盤、十字桿和16世紀(jì)的象限儀的直系后裔。 但六分儀在航海領(lǐng)域激起的興奮程度,根本無法與4年后(1735年)忠實(shí)可靠的精密計(jì)時(shí)器出現(xiàn)時(shí)的狀況相提并論。由鐘表天才約翰·哈里森發(fā)明的計(jì)時(shí)器是種極為精準(zhǔn)的鐘,無論在什么氣候條件下,它都可以將格林尼治時(shí)間帶到世界上任何地區(qū),這確實(shí)很方便。約翰·哈里森通過給他的鐘表加上一種他稱作“補(bǔ)償曲線”的東西而得以成功。由于溫度變化,熱脹冷縮, “補(bǔ)償曲線”就會(huì)以一定比例改變平衡彈簧,這樣計(jì)時(shí)器實(shí)際上就成了天氣變化的證明。 如今無論一艘船在哪兒,只要攜帶一個(gè)計(jì)時(shí)器,就總會(huì)知道當(dāng)時(shí)的格林尼治時(shí)間。既然太陽24小時(shí)繞地球轉(zhuǎn)一圈，且每個(gè)小時(shí)沿經(jīng)度前進(jìn)15℃，為了確定我們向本初子午線以東或以跨出多遠(yuǎn),我們要做的就是首先確定我們目前所在地區(qū)的時(shí)間,然后將當(dāng)?shù)貢r(shí)間與格林尼治時(shí)間進(jìn)行比較,記下差異。 　　總之,人類為了能夠平安、舒適地穿越地球表面,經(jīng)過了漫長的探索,嘗試了許多辦法,終于取得了航海技術(shù)的進(jìn)步。這2000年來的努力沒有白費(fèi),這些努力是國際合作最早的成功經(jīng)驗(yàn)的一部分。中國、阿拉伯、印度、腓尼基、希臘、英國、法國、荷蘭、西班牙、葡萄牙、意大利、瑞士、丹麥、德國,每個(gè)國家都對這項(xiàng)重要工作的進(jìn)展貢獻(xiàn)了自己的一份力量。 到這里,國際合作史上這特殊的一章就結(jié)束了,但還有許多其他內(nèi)容在等著我們。 成長啟示： 地圖的出現(xiàn)使得人們能穿越茫茫的大海,走得更遠(yuǎn)。一點(diǎn)兒小小的誤差,往往也會(huì)造成非常大的差別,為了能得出更精確的結(jié)論,十幾代數(shù)學(xué)家和航海家耗盡了畢生心血,才有了我們現(xiàn)今的地圖和航海技術(shù)。這就提醒我們在做任何事時(shí),嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真和不懈探索的精神都是必不可少的。要點(diǎn)思考：1.0℃經(jīng)線是如何確定的,為什么?2.人類為了能夠平安、舒適地穿越地球表面都進(jìn)行了哪些有益的探索?