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2012-10-14 18:50

来源: 上帝的指纹

其中最重要的一个事实是：十八世纪技术突破之前，制图家和航海家缺少精密的仪器，无法对经度做精确的判定。(图/商周出版)

史崔臣教授认为，种种迹象显示，这些地图是一个古老、神秘、科技上颇为先进的文明遗留下来的文物。

上文提到，一五六九年的麦卡托世界地图，对远古时代尚未被冰层覆盖的南极洲海岸，描绘得相当精确。有趣的是，对另一个地区——南美洲西海岸——的描绘，这幅地图却远不及麦卡托早些时画的另一幅地图（绘於一五三八年）精确。

原因可能是：这位十六世纪地理学家绘制前一幅地图，根据的是古老的蓝本；画後一幅地图时，他则依赖第一批前往南美洲西部的西班牙探险家的观察和测 量。由於这些探险家带回欧洲的是「最新」的资讯，麦卡托在绘制地图时，不得不充分加以利用。结果，他的作品在精确度上大不如前——毕竟，在一五六九年的时 候，欧洲还没有能够判定经度的精密仪器，而远古时代的制图家，却显然使用过这类仪器。他们绘制的地图被麦卡托当作蓝本，制作他那幅一五三八年的世界地图。

发现经度

我们不妨先探讨一下「经度」（longitude）的问题。所谓经度，指的是本初子午线（prime meridian）以东或以西的距离度数。目前国际公认的本初子午线，是一条虚构的曲线，从北极一直画到南极，穿过伦敦格林威治村的英国皇家天文台。因 此，在经度上格林威治是零度，美国纽约市位於西经七十四度左右，澳洲首都坎培拉则大约是在东经一百五十度的位置。

这儿，我们不必详细讨论如何精确判定地球表面任何一个地点的经度。我们关心的并不是技术细节，而是人类如何增进对经度的了解，如何逐渐解开经度之谜 的「历史事实」。其中最重要的一个事实是：十八世纪技术突破之前，制图家和航海家缺少精密的仪器，无法对经度做精确的判定。他们只能猜测，往往失之毫厘差 之千里。毕竟那时候的测量技术还没有成熟。

从赤道向南和向北起算的纬度（latitude），对制图家和航海家则未构成太大的困难——只消利用简单的仪器，以角度测量太阳和星辰的位置，就可 以判定地球任一地点的纬度。判定经度，则必须具备性能更加高超的、能够结合方位测量和时间测量的仪器。在已知的人类历史中，科学家一直没有能力发明这种仪 器。到了十八世纪初叶，随着海运日益兴盛，这种仪器的需求也变得日渐紧迫。研究这个时期历史的一位学者指出：「当时的人对经度的追寻，远超过对船舶安全和 水手生命的重视。精确的测量似乎是一个难以实现的梦想——在媒体记者笔下，『发现经度』不啻是『缘木求鱼』。」（注1）

当时航海界最需要的，是一个极为精密的仪器，在漫长的航程中，它能够精确地记录时间（出发自港口的时间）——尽管船舶不停晃动，天气不断变化。一七一四年，牛顿告诉英国政府设置的「经度委员会」：「这样的计时器至今犹未问世。」（注2）

牛顿说的没错。十七世纪和十八世纪初叶的计时器非常粗糙，每天误差达十五分钟，而一个有效的航海用计时器（chronometer），在好几年中最多也只能误差十五分钟而已。

一七二○年代，技术高超的英国钟表匠约翰·哈里森（John Harrison）开始设计一系列的航海用计时器，经过多年研究，终於创造出第一具精密的经线仪。当时，经度委员会悬赏二万英镑，徵求「能够在六星期航程 结束时判定船舶所在经度的仪器，误差不得超过三十海里」（注3）。哈里森的目标就是赢取这笔奖金。为了满足经度委员会的要求，计时器每天的误差绝对不能超 出三秒钟。哈里森花了将近四十年时间，试验过好几个原型後，终於达到经度委员会所订的标准。一七六一年，他设计的「经线仪四号」被放置在皇家海军兵舰「德 普特福号」（Deptford）上，离开英国，驶向牙买加。哈里森的儿子威廉随船操作经线仪。航行九天後，威廉根据经线仪计算的经度，向舰长报告：第二天 早晨他们肯定会看到马德拉群岛（Madeira Islands）。舰长以五比一的赌注跟威廉打赌，他们不会看到这座群岛。结果威廉赢了。两个月後，「德普特福号」抵达牙买加；哈里森设计的计时器误差仅 仅五秒钟。

哈里森经线仪的精确度，超越了经度委员会制定的标准。然而，由於英国官僚体制从中作梗，直到他逝世前三年，也就是一七七三年，哈里森才领到二万英镑 奖金。当然，直到奖金拿到手後，他才将经线仪的设计诀窍公诸於世。由於这个延误，英国航海家科克船长（Captain James Cook，一七二八～一七七九）於一七六八年展开首度探险之旅时，并未使用经线仪。第三次出航（一七七八年到七九年），他却能以极高的精确度测绘太平洋海 域，不但确定了每一个岛屿和每一条海岸线的纬度，也标出了它们的经度。此後，「在科克的地图和哈里森的经线仪指引下，在浩瀚的太平洋中，每一个航海家都能 找到任何一座岛屿，不会再一头撞上突然出现眼前的海岸线。」（注4）

毫无疑问，以经度测量的准确性而言，科克的太平洋地图称得上是现代制图技术的最早典范。此外，这些地图也提醒我们，制作一幅好地图至少必须具备三个要件：伟大的探险旅程、高超的数学和绘图技能、精良的经线仪。

直到一七七○年代，哈里森经线仪大量上市後，上述先决条件中的第三项才真正被达成。这个突破性的发明，使制图家能够精确地绘出经线，而根据一般历史 学家的看法，古代的苏美人、埃及人、希腊人、罗马人和十八世纪以前的其他已知文明，全都未曾拥有这项技术。因此，当我们接触到一些年代极为古老、经纬线精 确度却具有现代水准的地图时，心中难免会感到讶异和不安。

精准出奇的古仪器

这些精准得出奇的经纬线，也出现在同一类的文件中。笔者在上文列举的先进地理知识，就是保存在这些图籍里头。

例如，一五一三年的「皮瑞·雷斯地图」，将南美洲和非洲放置在相对正确的经度上。以当时的科技水准而言，这在理论上几乎是不可能的。皮瑞·雷斯坦承，他的地图是依据更古老的图籍画成的。他那些精确度极高的经线，莫非也取自古老的图籍？

同样不可思议的是绘於西元一三三九年，以欧洲和北非为焦点的「杜尔瑟特航海图」（Dulcert Portolano）。在这幅涵盖面积非常辽阔的地图上，纬线毫无差误；从地中海到黑海的经线，误差也仅仅半度而已。

哈普古德教授认为，「杜尔瑟特航海图」所使用的蓝本地图，「在判定纬度和经度的比例上，表现出极高的科学准确性。它的绘制者显然拥有精确的资讯，对 分散在广大区域的许多地点——从爱尔兰的盖尔威（Galway）到俄罗斯顿河的东弯流域——的相对经度，皆了若指掌。」（注5）

西元一三八○年的「齐诺地图」（Zeno Map）是另一个谜团。它涵盖辽阔的北方区域，连格陵兰也包含在内，然而，它却能以「精确得出奇」的经纬度，标示分散在广大区域的许多地点所在的位置。哈 普古德教授指出：「在十四世纪，居然有人能够判定这些地方的正确纬度——更不必说正确的经度——实在令人难以置信。」（注6）

费纳乌斯的世界地图也值得注意。它精确地将南极洲海岸放置在正确的纬度和相对经度上，而整个南极大陆所在的位置，在经纬度上也相当精确。这幅地图所表现的地理知识，是二十世纪之前的西方人不曾具备的。

班札拉的航海图，在相对纬度和经度上也异常精确。从西边的直布罗陀到东边的亚速海，总经度仅仅误差半度，而整幅地图在经度上的平均误差也不到一度。

以上这些例证，只不过是哈普古德教授蒐集的大量证据中的一小部分而已。他不惮其烦，穷毕生精力搜寻这些资料，并加以详尽分析，为的是想证明一点：如 果我们以为，直到十八世纪，人类才发明测量经度的精密仪器，我们简直就是欺骗自己。皮瑞·雷斯和其他制图家所画的地图，样样都证实，这种仪器在远古时代早 就存在，十八世纪的西方人只是「重新发现」它。这些地图也显示，远古时代曾经有一个文明的民族（现在已经从历史消失）使用这种仪器，对整个地球进行探测。 此外，从这些地图我们可以看出，这个古老民族不但能够设计、制造在技术上非常先进的精密器械，同时也掌握了高度的数学知识。他们可说是一群早熟的数学家。

失落的数学家

探讨这个问题之前，我们必须先提醒自己：地球是圆的。因此，在绘制地图的时候，只有球形才能以正确的比例呈现地球的真正面貌。将地理资料从一个球体 转移到平面的纸张，难免会造成扭曲的现象；我们在纸张上绘制地图时，必须使用一种人工的、复杂的机械和数学装置，称为「地图投影」（Map Projection）。

地图投影法有很多种。现在仍被广泛使用的「麦卡托投影法」也许是大家最熟悉的。其他投影法名称稀奇古怪，诸如「方位角投影」 （Azimuthal）、「球极平面投影」（Stereographic）、「日晷仪投影」（Gnomonic）、「方位角等距投影」 （Azimuthal Equidistant）和「心形投影」（Cordiform）等等。这些玩意，我们不必在这儿详细讨论。我们只须指出一点：有效的投影法都必须使用精细 的数学技巧，而这种技巧，在一般学者看来，不可能存在於古代世界（尤其是在西元前四千年前的远古时代，据说，当时地球上根本就没有人类文明存在，更不必说 能够发展和使用先进数学和几何学的文明）。

哈普古德将他蒐集的古代地图送到麻省理工学院，请求史崔臣教授监定。他想知道，绘制这些原始地图，究竟需要具备何种程度的数学知识。一九六五年四月 十八日，史崔臣教授提出答覆：绘制这些地图，必须具备层次非常高的数学知识。例如，其中有些地图似乎使用「麦卡托投影法」，而那时麦卡托根本就还没有出生 呢。这种投影法牵涉到纬度的扩张，相当复杂，必须使用三角座标转换法才能解决相关问题。

还有其他理由足以证明，这些古地图绘制家具备高超的数学技能：

1要确定一块大陆上任何地点的位置，至少必须使用几何三角测量术。测量辽阔的地面（一千英里以上）时，必须根据地球的弧度随时进行修正，这就得使用球面三角学（spherical trigonometry）的方法。

2要确定几个大陆彼此之间的相对位置，就必须了解地球的球形结构，使用球面三角学的方法解决相关问题。

3具备这种知识的文明，如果拥有能够测量地理位置的精密仪器，必定会使用他们的数学技能，绘制地图和航海图。（注7）

史崔臣教授认为，尽管这些地图经过世世代代的制图家一再传抄，种种迹象显示，它们是一个古老、神秘、科技上颇为先进的文明遗留下来的文物。美国空军 的侦察专家，也曾检视哈普古德呈送的证据。他们也赞同史崔臣教授的看法。麻州魏斯欧佛空军基地，美国空军第八侦察中队制图组组长罗伦佐·勃洛斯 （Lorenzo Burroughs），特别对「费纳乌斯地图」进行严密的检验。他断定，这幅地图依据的一些原始地图，是采用类似现代「心形投影法」的技术绘制成的。勃洛 斯指出：

这显示，「费纳乌斯地图」使用先进的数学技能。此外，它对南极大陆形状的描绘也显示，这些原始地图采用的，可能是一种牵涉到球面三角学的「球极平面投影法」或「日晷仪投影法」。

我们相信，你和你的同事对古地图的研究结论是正确的。我们也相信，这些结论会引发一些极为重要的问题，影响地质学和古代史的研究……。（注8）

哈普古德教授後来又有一个重大的发现：一幅雕刻在石碑上，绘於西元一一三七年的中国地图（注9）。这幅地图呈现的精确经度，跟上面提到的西方地图完 全相同。它也有类似的座标方格，采用球面三角学的方法绘成。经过仔细检视，我们发现这幅中国地图和欧洲及中东地图有太多相似点，以至於我们不得不承认，这 些地图全都脱胎自一个共同的根源。

再一次，我们又看到一个科技相当进步，如今已经失落的文明遗留下来的痕迹。至少在某些方面，这个文明跟我们的文明一样先进；它的制图家「能够使用充分发展，体系完备的科技、方法、数学知识和精密仪器，对几乎整个地球进行探勘和测量。」（注10）

这幅中国地图也显示，这个古文明留给我们的文化遗产是「全球性」的——一笔价值难以估计的遗产，不仅仅包含先进的地理知识而已。

【注释】
1.摘自贝松与罗宾森《世界的形貌：地球的绘测和发现》，页一一七。Simon Bethon and Andrew Robinson, The Shape of the World: The Mapping and Discovery of the Earth, Guild Publishing, London, 1991, p.117.
2.同上，页一二一。
3.摘自《大英百科全书》，一九九一年版，卷三，页二八九。
4.摘自《世界的形貌：地球的绘测和发现》，页一三一。
5.摘自《古代海王的地图》，页一一六。
6.同上，页一五二。
7.同上，页二二八。
8.同上，页二四四～二四五。
9.同上，页一三五。
10.同上，页一三九及页一四五。

摘编自《上帝的指纹》增订版，商周出版提供

关键字: 古代科技经纬度数学