1421:中國發現世界-第38章

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以内—仅仅30秒的误差，制图者是如何取得这令人难以置信的成就的？　　　　　　迄今为止，没有发现中国人和经度计算之间有任何的联系。我们所能说的是早在1502年坎提诺海图传到意大利之前就已经能对经度进行精确计算了。　　　　　不靠时钟而发现经度的历史很长。关键是标记全球都能同时看到的天象发生的准确时间。最古老和最有效的方法之一便是观察日蚀及其消逝的时间。公元一世纪，托勒密在他的《地理学》中记载了希帕科斯（Hipparchos，约公元前190～公元前120年）提出这种方法，并给出公元前330年应用的例子。然而希帕科斯没有解释当地时间是如何发现的，这是因为在月蚀中（7）太阳一定在地平线下。直到1415年两个因逃避奥托曼人（Ottoman）威胁的拜占庭人（Byzantium）带着托勒密的《地理学》到威尼斯时，可能很少有欧洲人知道希帕科斯的方法。但阿拉伯人却毫无疑问曾知道希帕科斯的理论。　　　　　中国人建立的天文台和保留下来的记录表明他们通过太阳阴影的长度来计算时间。最著名的天文台，7个世纪前就建成的周公塔仍然屹立在洛阳东南80公里的地方。它是一个有楼梯从地面通到8公尺见方的平台的小型金字塔。平台中心有一个小建筑—一个用来观察当地最高的星星直杆和漏壶、水时计①。圭表—20公尺长的金属测量杆—被安放在延伸到两个平衡波谷间的塔北40公尺的石床上。石头铺得很平坦，犹如平静的水面。中国人通过圭表投到石头上的阴影长度来测量子午线。在赤道上的春秋分，太阳如期东升西落。正午（阳光）垂直照下根本没有投影，最长的投影出现在日出、日落时，这两点之间的阴影长度决定了那个特殊地区的精确时间。　　　　　让我们重回唐玄宗开元九年（公元722年），这时中国人已意识到太阳投影长度的变化不仅与白天的时间有关，而且与一年中的每一天以及观察点的纬度有关。用一个更小标准的8尺的圭表，他们在从现在越南（Vietnam）到北京北纬度上的几个不同地区同时测量夏至、冬至时太阳投影的长度。“每千里影长差三点五六寸”，这就允许他们在一个特殊时期在地球上任何一个地点都能得出正确的答案。　　　　　然而，一年中每天阴影的长度都在变化。在一次不寻常的测量中，他们计算出在（太阳）夏至投影的长度为一丈二尺三寸六分九厘五毫，冬至为七丈六尺七寸四分整。通过对以上描述的两个试验推断，中国人可以得出一年中每一天的正确值和地球表面的不同纬度。此外，通过中午投影的长度他们可以确立这一天在一年中的位置。而当时，无论阿拉伯人还是欧洲人除了使用沙漏外都没有其他测量时间的方法，当然不能得出任何一天的日期或粗略的时间估计。


第六部分：杨庆的远航揭开谜底　3

　　　　　第三个调整是必须纠正地球无规律的环绕太阳运转，此乃起因于地球的偏心率，以及赤道与黄道（天体范围的大运动代表一年中太阳经过天空的明显路径）之间的差异。这些差异会导致绝对时间与相对时间的不同，2月时会差到正14分30秒，11月时会差到负16分30秒。中国人如此精确的计算来自“1277～1280年间对它们的高度精确的有价值的观察，并且证明黄道倾斜度的减小和过去、现在（8）的地球赤道的反常性是无可争辩的”。用门外汉的话说，在过去7个世纪里地球绕太阳的轨迹是变化的。　　　　　中国人先是在南京仿造周公塔，迁都以后，又在北京仿造。郑和的船队继续在世界范围内建造相似的观测塔。每一座都装置了设备用来放大太阳的阴影并观测其长度，识别天上的星辰，决定太阳和月球在发生日蚀现象中的准确位置，并观测北极星（9）。在罗德岛上的石塔（见第十三章）可以作为一个例证。每一个观测平台因而拥有测量纬度和经度的所有工具。　　　　　中国人早就知道圭表越高，所测的投影就越长，计算的时间也就越精确。但当其变长后，阴影也就变得更模糊更稀薄了。在明代早期，中国人通过在观测台的房顶上开小洞的办法，发明了“投影摄像”，结果出现了一条狭长的阴影，当阴影穿过放大型的玻璃时，清晰度加强。这条长阴影通过测量可以精确到百分之一。　　　　　中国人这种杰出的精确计量时间的方法说明通过他们计算月距的长度——两次新月之间的间歇长度——他们估计为29。530591天（10）。这个数字产生的误差为每月少于一秒。使用这些方法计算时间仅仅是太阳在地平线上时才能取得，天黑之后则用漏壶、水时计，不用圭表仍能按照白天同样的标准来测定（11）。通过他们的圭表和水钟，得出时间的流程，一天天、一分分、一秒秒，白天和黑夜，他们也能预测世界不一定什么地方，每半年就会发生一次月全蚀。　　　　　当太阳、月亮、地球彼此在同一条直线上，当月球的轨迹与地球绕太阳的轨迹相同时就会发生日蚀、月蚀。在日蚀中，月球的阴影通过地球的一小部分遮住了太阳，就会在非常短的时间内成为夜晚。黑点、本影，就像月球绕地球循环一样穿过地球。地球本身自转。观察者在不同的地点看日蚀的时间不相同。在月蚀中，地球在太阳、月球之间，因为地球比月球大，它的阴影也就遮住了月球。天文观测的最大不同在于观察者穿过半个地球能在同时发现这一现象；而日蚀任何时间只能在地球上非常小的范围内发生。精确计算月蚀的能力和在地球上不同的地方同时看到这一现象的事实证明是中国人尝试发现计算经度方法的关键步骤。　　　　　用月蚀来决定经度的关键是：首先，同时看清半个地球上（所发生的）事情；其次，当月蚀发生时，地球自转使星辰出现并在天空中移动。在一次月蚀中有四次引人注目的事件：U1—首次接触，当月球进入本影阴影时；U2—二次接触，当月球刚好完全进入本影并被全部遮住时；U3—三次接触，当月球首次开始出现时；U4—第四步，当月球刚好完全出现时，中国人关注U3并把它作为计算的依据。　　　　　当登上一片未知区域后，中国的航海者和天文学家开始指导观测月蚀，等待直到第三次（U3）现象出现时，接着测定什么星在夜晚刚好通过本地子午线，本地子午线是虚构的经线，从地平线开始直指向观测台的北方，穿过它的上空，消失在它南方的地平线上。当第三次月蚀现象被发现时，已知的星辰穿过那条线对新区的观测者而言是关键的，因为这些观测的数据要带回北京。　　　　　天文学家返航以后，他和他的队友们在北京比较所得的数据，利用他们的时间保持设备，通过圭表计算，他们计算出在月蚀发生时星辰经过观测新区与同一时刻北京的天文学家观测此星之间的时间差。地球在24小时自转360°，如果在两次运行之间消逝的时间为6小时，那么地球自转的时刻为1/4。在北京和新区经度的不同将是整个环绕地球经度的1/4—90°，360°的1/4。通过计算4次月蚀现象U1、U2、U3、U4的每一次时间差并求得平均值能够减少误差。环绕地球在不同的地区观测同一现象，并确定这次现象发生的准确时间，中国人接着对比他们的结果。通过测定这一现象发生的时间的不同，如在不同地区观察，他们当时便能够随之推算出经度的不同。　　　　　琼·欧利佛（John　Oliver）教授—佛罗里达州立大学的天文学教授，通过观测2000年7月16日至17日月蚀来证明这一理论。他成立了观测小组，穿过太平洋从塔希提岛到达靠近马六甲的新加坡，选择同一地点作为中国人的观测平台（附录四）。用这种方法产生的平均经度差是极小的：塔希提岛为1。1°，　新西兰（New　Zealand）为0。1°，墨尔本（Melbourne）为0。1°，新加坡为0°。这是让人吃惊的暗示。在欧利佛教授的试验中，在新加坡与新西兰之间有10公里的经度误差，在新西兰与澳大利亚之间则无。总体来看，经度距离超过13000公里即1/3的地球表面计算出来的最大的误差在任何地方都差不多超过150公里。欧利佛教授的观测者都是业余的，通过更多的训练或经历，误差会大大减小。在同一地点使用他们的观测平台，中国人所测定的经度正好与欧利佛教授的队伍同样精确，甚至更好。这个方法的伟大之处在于，与纬度的计算不同，六分仪和时钟是不需要的。


第六部分：杨庆的远航揭开谜底　4

　　　　　精确测出临近新加坡的马六甲的经度，例如，中国船队可能当时用满剌加作为基地重复在印度洋周围其他基地上使用观测平台和圭表的过程：苏门答腊（Sumatra）、安达曼海（Andamans）、斯里兰卡（Dondra　Head）、柯枝以及印度马拉巴尔海岸的古里，东非的麻林地（Malindi）、和桑给巴尔岛，塞舌尔、马尔代夫，所有的都在《武备志》中出现过。如果能供应充足的大船队调度，那么穿过整个印度洋的经度没有理由也不应该仅仅建立在月蚀的基础上。人员应该被派往不同的区域迅速取得月蚀的数据，所有这些都在同一晚上完成。然后他们回到基地对比测量结果。　　　　　可以想象这支大船队的船只被分遣横跨印度洋去采取数据，太监长官是如何急切的希望在最好的时间到达。毫无疑问，水手们对以美貌性感出名的当地妇女更感兴趣，她们张开双臂欢迎远道而来的水手们。正如马可·波罗所记述的：他们皮肤黝黑，不管男女都赤裸着上身，他们不以肉体上的放纵为罪恶。他们的婚俗是一个男人可以同他的堂姐妹或者父亲兄弟的遗孀结婚。这些风俗在整个印度洋地区普遍存在（12）。但是，所有船员都不得不抑制他们的欲望，直到船队的生意做完或月蚀测量工作结束。中国人测量的结果可以在1502年的坎提诺地图上看得到，东非海岸被描述得如此精确是在仆从导航的援助下绘制成的。惟有中国人能够在欧洲人发明时钟的两个世纪前，知道怎样从迷幻的极地中分辨出南极。早4个世纪绘制出如此伟大的地图，如果不是中国人所为，难道还有更早的不为人知的葡萄牙人的航海记录吗？　　　　　葡萄牙人没有计算经度的精确方法。在坎提诺绘出地图39年后的1541年，一个葡萄牙人试图通过将它放到西部1500英里远的地方的日蚀测量中推断出墨西哥城的经度，但坎提诺能在绵延数千里的海岸线上将精度准确地保持在30英里以内，原因就是葡萄牙人利用日蚀，中国人利用月蚀。葡萄牙人没有足够的船只来通过三角学测定经度。　　　　　在坎提诺地图绘制前已经有3次在印度洋的探险船队回到葡萄牙。达·伽马在1498～1499年到访过索法拉、基卢瓦（Kilwa）和蒙巴萨（Mombasa），在麻林地（Malindi），他雇了一名阿拉伯领航员带他到古里，因此他不可能绘出麻林地的北部海岸。佩德罗·阿勒瓦雷斯·卡伯拉勒的第二次探险开始于1499年；于1501年6月返回。在航行之初，他的船队被一次可怕的暴风雨袭击，损失了4艘船。一艘由迪埃格·迪亚斯（Diego　Dias）带领沿马达加斯加（Madagascar）东海岸航行，从那里到木骨都束）。他的船只严重受创，失去了很多船员。在回航时，迪亚斯面海而立；他能够绘出的仅仅是东非海岸即木骨都束（