古代航海理论和测绘的发展

假如你想当一名水手,你就得上一所专业学校,花几年时间学习怎样作这些必要的计算,然后,再经过二三十年的磨练,当你谙熟所有的工具、表格和海图,能够驾驭船员纵横四海之后,你也许会被船主聘为船长。当然,你如果无这样的雄心壮志,你就无需去学这些复杂繁琐的算术,所以,对这一章的简短,请勿介意,我只是谈了一些概况而已。因为航海学几乎完全是一种计算性的科学,所以,直至欧洲人重新发现了三角学,航海理论才有了巨大的突破。

尽管古希腊人曾给这门科学奠定了坚实的基础,但是在托勒密(古埃及亚历山大城的著名地理学家)逝世之后,三角学就被视为一门精密而复杂、又过分奢侈的学问,这门不易掌握的科学被人们抛到了一边,渐渐地遗忘了。

然而,印度人和后来北非和西班牙的阿拉伯人并无这样的顾虑,这份没人要的古希腊遗产被他们正大光明地保存了下来,并继续加以发扬光大。“zenith”和“nadir ”这两个阿拉伯语中的专业术语就充分说明,当欧洲学校再次把三角学排进学生的课程表时(大约在13世纪),它已不再是基督教的遗产,而变成了伊斯兰人的财宝。

但此后的300 年里,欧洲人急起直追,迎头赶超,后来居上。虽然他们这时再次懂得了怎样计算角度,如何解决三角形问题,但发觉自己又面临了另一个难题———如何寻找到一个远离地球的固定点,能取代教堂的尖顶来充当参照物。



这个崇高的荣誉戴在了北极星的头上,北极星变成了最值得信赖的航海参照物。因为北极星距离人类那么遥远,所以,它看上去好像就是静止不动的;另外,它很容易辨认出来,一旦迷失了方位,纵然是最笨的捕虾者也能找出北极星的方位来。只要沿着北斗七星最右边两颗星的直线方向去寻找,北极星就会进入人的视野。当然,太阳也是一个不变的参照物,可科学还没有把太阳的运行轨迹测算出来,因此,只有最博学的航海者才有能力求助于太阳。

在人们被迫接受了“地球是扁平的”这一理论的那个年代,很必然,全部的算术都无可奈何地同客观真实相背离。


(早期地球仪的制作过程是这样的:先印刷出狭长的三角形图块,然后将这些图块剪下来,粘贴在木球上。德国最有名的地球仪制作者,是纽伦堡学者琼汉恩斯·肖纳。他在16世纪早期制作的两个地球仪保存至今。以下所展示的三角形图块,是1540年从乔治·哈特曼制作的地球仪上复制下来的样品。)

到16世纪初,终于结束了这种尴尬局面,圆球理论取代了圆盘理论。地理学家也终于得以主持真理,让地理以本来面目示人。首先,地理学家用一个平面(这个平面同连接南北极的中轴线垂直)把地球平均划分成南北两部分,分界线就叫赤道,赤道至南北两极的距离一样长。

接着,他们又把赤道与两极之间均分为90等份,这样,90条平行线(由于地球是圆形的,所以,每一条平行线都是一个圆圈)平均地分布在赤道与两极之间,每条线之间的距离为极点至赤道距离的九十分之一,是69英里长。然后,这些圆圈被地理学家编上了号,从赤道起,直至极点,赤道是0 °,极点是90°。这就是纬度(如图所示)。所以,纬度的确立是地理学一大进步的标志。

不过,即使这样,航海仍然是很危险的。在所有船长都知道计算纬度之前,为了搜集与太阳运行有关的数据,为了把太阳每年每月每天在每一个地点的准确方位记载下来,一代又一代的数学家和航海者倾尽了心血。最终,任何一个较聪明的航海者,只要会读书识字,就能在极短的时间内判断出自己的位置在北纬几度(赤道以北的纬度称北纬,以南称南纬)或者南纬几度,简而言之,就是他距极点和赤道多远。过去,海船越过赤道到南半球航行很不容易,因为北极星在南半球是看不见的,这样,船就失去了导航的参照物。这一问题最终被科学解决了。

到了16世纪末,航海者就再不必为纬度问题而困惑了。但是,经度问题还悬而未决(你应当知道,经线与纬线垂直)。人类把这个谜团成功地解开又花了两个多世纪。在确定纬度时,科学家们是以南极点和北极点这两个定点为基准的。他们说:“它们是永远固定不变的,这就是人类的‘教堂尖顶’。”

但是,地球既无东极点也无西极点,地轴也不在那个方向。当然,子午线,即穿过两个极点,环绕整个地球南北方向的圆圈,人们能够画出无数个。但是,该把哪一条子午线定为“本初子午线”,作为东西半球的分界线呢?因为有了这条线,水手们就可说:“我现在位于本初子午线以东(或以西)100 英里。”

由于在许多人的传统念中,耶路撒冷作为世界中心是根深蒂固的,他们就要求把穿过耶路撒冷的经线定为本初子午线来划分东西半球,即纵向的“赤道”。但是,这个计划因民族的自尊而破产了,因为,各国都想把本初子午线据为己有,让世界从自己的首都开端。即使在现在,人类自认为自己的胸襟已开阔了很多,但分别把本初子午线定在柏林、巴黎和华盛顿,仍然分别在一些德国、法国和美国的地图出现。
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