第四章 地图和航海技术（第2页）

设想你站在一座塔下的一个圆球上，塔顶有一面旗在飘扬。这旗会在你头顶正上方，只要你保持立于塔下，旗子就会一直在你头顶正上方，不过如果你离开原处，想尽量看见这面旗，你就必须把双眼抬高到一定角度，这个角度取决于你与塔的距离。

地球说时期对于世界的构想

然而一旦这个“固定点”被找到，剩下的工作就相对简单了，因为这时就只剩下角度的事情了，即便古希腊人都知道如何测量角度，正是他们奠定了有关处理三角形边角关系的三角学的基础。

这样我们就到了这一章最困难的部分，确实如此，我甚至要说可能是全书中最难的部分——对我们现在所称的纬度和经度的研究。显示某人所处的纬度的正确方法要比经度早发现几百年。

经度（现在我们知道如何寻找它）看似比纬度简单很多，但对于我们没有时间观念的先祖来说，它成了一种几乎难以克服的困难。而纬度，作为一种仅靠仔细观察和更加仔细的计算就可以获知的事物，是我们的先祖在相对较早的时期就能解决的问题，现在的问题是，尽我所能简单地陈述出来。

你会注意到有许多平面和角度。在D点你会发现自己在塔顶的正下方，正如如果你碰巧在赤道上，正午十二点时你所站的位置几乎就是太阳的正下方一样。当你移动到E点，事情变得就复杂一些了。你所立足的地球是圆的，如果你要自由地进行任何角度的计算，你需要一个平面。因此你从地球想象的中心点——称之为A点——出发画一条线，这条线穿过你的身体并消失于你头顶正上方一点——称之为天顶，这是对位于观测者正上方的天空所在点的正统天文学的称呼，它的反义词是天底，是观测者正下方的天空所在点。

让我们尽量演示一下这个问题，以便你能直观地理解它，因为它确实很复杂。拿一根干净的缝衣针穿过苹果的中心，想象一下你自己坐在苹果的一侧上，背靠着缝衣针。缝衣针的顶部就是天顶，底部就是天底。然后设想一个与你所坐所站之处及缝衣针垂直的平面。当你站在E点，这个平面就是FGKH，BC就是平面上做观测的你所在的直线。更进一步，为了方便，且为了使问题简单一点，假想你的双眼在你的脚指头上——精确地位于你的双足与直线BC接触的那一点上。然后仰视旗杆顶部，测算由旗杆顶点（或L）、你的立足点（或E）和你设想的直线BC（直线BC是假想平面FGKH的部分，它垂直于从天顶到A点这条假想的直线，该直线把地心与在你这个观测者正上方的天空所在点连接起来）所构成的角度。如果你对三角学有所了解，这个角度会告诉你你与塔的距离。移动到W点，重复这一过程。W点会成为你与假想直线MN的接触点，直线MN属于假想平面OPRQ，该平面垂直于将地心A与新天顶（每次你移动一点，当然天顶也会跟着移位）——称之为天顶Ⅰ——连接起来的直线。测算角LWM，你会知晓你与塔有多远。

你都看到了，即便用了最简单的形式，这个问题还是十分复杂，这就是为何对于现代航海学赖以为基础的这些基本原理上，我只能给你一个大致概述。如果你打算成为一个航海家，你必须得在专业学校就读若干年，学习如何进行必要的计算；然后在你把你的械具与图表摆弄了二三十年后，你的上司可能提拔你做船长，并信任你能够带领一艘船从一个地方到另一个地方，如果你没有这样的雄心，无论如何你永远都不会理解这一切，因此如果我在这一章上讲述得简短而概括，你得原谅我。

既然航海学完全是一系列与角度有关的事情，故而直到三角学被欧洲人重新发现后，这门科学才有了进步的可能，古希腊人在1000年前奠定了三角学的基础，但在托勒密（来自埃及亚历山大城的著名地理学家）死后，三角学被当作一种多余的奢侈品——有些过于耍聪明而不十分保险的学问——被遗忘或丢弃。但印度人及其后来的北非的阿拉伯人，还有西班牙人都没有这种顾忌，他们把希腊人遗弃的东西豪爽地肩负起来。“天顶”和“天底”等词语（这两个词都是纯阿拉伯语）成为了一个事实的见证，即三角学再次被欧洲学校的课程承认（这发生于13世纪某时）。但在接下来的300年中，欧洲人为他们浪费的时光做出了补偿。因为尽管他们重新捡起了对角与三角的研究，他们仍旧面对一个问题，即寻找地球之外一个明确的固定点用来代替他们的教堂灯塔。

这个崇高荣耀最可能的候选者是北极星。北极星离我们如此遥远，它看似绝不会改变位置；而且它是如此易于辨识，哪怕是最无知的小渔民在看不见陆地时都可以找到它，这个渔民要做的全部事情就是画一条穿过大熊星座中离其右侧最远的两颗星星的直线，他不可能找不到大熊星座。当然还有太阳，但其运行路线从未被科学地描述出来，只有最聪明的水手才可以利用它的帮助。

只要人们被迫相信地球是平的，所有的计算对触及事情真相都是无用的。在16世纪早期，这些勉强凑合的方法结束了。“圆盘”理论被“球形”理论所抛弃，地理学家最终开始了自己独立的探索。

地理学家们做的第一件事是用一个平面将地球分成两个相等的半球，而该平面与地球南北极之间的连线垂直。分割线被称作“赤道”。赤道上各处与南北极点的距离都相等。接下来从极点到赤道间被分割为90段相等的距离。接下来的90条平行线（当然是圆圈，要始终记住地球是圆的）分布在极点与赤道间，线与线间相隔大约69英里，而69英里就代表了从极点到赤道间这段设想的距离的190。

地理学家眼中的地球

地理学家给这些圆圈编号，从赤道开始向上（或下）直到极点。赤道自身为0°，极点就是90°。这些线称作“度”或“纬度”（图中的纬度会让你记住它们如何工作的），还有个符号“°”位于数字的右侧，这是单词“度”的缩写符号，否则“度”在数学计算中就会太烦琐而不方便使用。

所以这些意味着一个巨大的进步。但即使如此，出海仍旧是一种危险的经历。十几代数学家和航海家将生命奉献给了对太阳的各种数据的汇编，他们尽力给出太阳在每一年中的每一天及每种气候下的精确位置，从而使每个船长有能力处理纬度问题。

从而，最终任何一个理性的、聪明的航海者，只要他能读能写，就能够知道他离北极和赤道有多远，或用术语说，可能在北纬（赤道以北的纬度）或南纬多少度。不过他越过了赤道，事情就不是这么简单了，因为北极星在南半球是看不见的，他无法继续依靠北极星了。但这个问题最终也被科学解决了，在16世纪末之后，纬度不再是出海者关注的事情了。

然而确定某人所在的经度（这个词让你轻松记住经线是垂直方向延伸的）仍旧很困难，成功地解决该问题耗费了整整两个多世纪。为了努力形构一系列不同的经线，数学家们已能从两个固定点出发——北极点和南极点。“这里，”他们可以声称，“矗立着我的教堂灯塔——北极点（或南极点），它会永远存在，直到世界末日”。

但是没有东极也没有西极，因为地轴凑巧不那样旋转。当然人们可以绘出无数条环绕地球且穿越两极的子午线，可这数百万条线中哪一条可以被选为划分东西半球的“子午线”呢？以至于此后航海者可以宣称“我在‘子午线’以东或以西100英里”？耶路撒冷作为世界中心的古老观念依旧很牢固，这使很多人要求将穿越耶路撒冷的子午线称为“0°经线”或我们的“纵向赤道”。

但是国家荣誉阻止了这个计划。每个国家都想让0°经线穿过自己的首都，甚至今天，即便大家都在这一点上已经开放了不少，德国、法国和美国的地图上仍将0°经线显示为穿越柏林、巴黎和华盛顿。到了最后，因为英国在17世纪（此时经线问题得到最终的解决）对航海事业的发展贡献最大，且那时所有航海事务皆在皇家天文台（于1675年建于伦敦附近的格林尼治）监测之下，所以格林尼治子午线最终被确定为将世界分为东西半球的特殊子午线。

这样航海者最终有了自己的“经线教堂灯塔”，但他仍要面对另一个困难。一旦他进入深海时，如何确定自己是在格林尼治子午线以东或以西多少英里？为了全面而完整地解决这个问题，英国政府于1713年专门成立了“海上经度测算委员会”，通过对提出“在深海测算经度”的最佳方法者予以重奖的途径解决了此问题。两个世纪前，10万美元可是一大笔钱，每个人都跃跃欲试。到19世纪上半叶委员会最终解散为止，它已经为奖赏那些有价值的发明花费了50多万美元。

他们的大部分辛苦付出已被遗忘很久了，他们的工作也被废弃了，但是在重奖的引诱下，有两项发明被证明有持久的价值。其中之一是六分仪。

六分仪是一种复杂的仪器（一种可以随身携带的微缩航海观测台），它允许航海者测量各种角度的距离。它是阴暗中世纪的星盘、十字杆和16世纪的象限仪（用来测量天体纬度的一种早期工具）的直系后裔，但是正如经常发生的情况——整个世界在同一时间寻找同一件东西——一样，有三个人宣称是其原始发明者，并为这份荣誉争夺得不可开交。

但六分仪首次出现在航海领域时激起的兴奋程度无法与4年后（即1735年）忠实可靠的精密计时器出现时的状况相提并论。由钟表天才约翰·哈里森（在成为钟表匠之前，他是个木匠）发明的计时器是一种极为精准的钟，无论在什么气候条件下它都可以将格林尼治时间带到世界上任何地区，这确实很方便。约翰·哈里森是通过给他的钟表加上一种他称作“补偿曲线”的东西而得以成功。由于温度变化，热胀冷缩，“补偿曲线”就会以一定比例改变平衡弹簧，这样计时器实际上就成了天气变化的证明。

在针对奖金进行无休止而不体面的争论之后，哈里森获得了他的10万美元（于1773年，三年后他即去世），如今无论一艘船碰巧在哪，只要它携带一个计时器，它就总会知道当时的格林尼治时间。既然太阳24小时绕地球转一圈（实际并非如此，我仅是为了表达方便），且每个小时沿经度前进15°，为了确定我们向本初子午线以东或以西跨出多远，我们要做的就是首先确定我们目前所在地区的时间，然后将当地时间与格林尼治时间进行比较，记下差异。

例如，如果我们发现（须经过仔细计算后方能“发现”，这是每个船员都可以做到的）我们所在地时间是12点，但比我们的计时器（它为我们显示准确的格林尼治时间）慢两个小时，已知太阳每小时划过15°（这意味着每一度需4分钟），那么我们一定已经航行了整整2×15°=30°，然后我们就在航海日记（在纸张被广泛应用之前，所有这些数据是用粉笔记在一片木头上的，故而航海日记如此称呼）上记下“某月某日正午，我们的船位于西经30°”。

如今，1735年那个令人吃惊的发明已经在一定程度上丧失了其重要性。每天正午格林尼治天文台向全世界广播准确时间，计时迅速成为多余的奢侈品。的确，如果我们信任我们的航海家，无线电将会废弃我们所有的复杂图表和勤勉的计算与估测。现在，讲述人们如何在那茫茫的大海上——在那里一个波浪紧接一个波浪、而波浪彼此间如此相似，以致即便最优秀的航海者还没来得及说完这句感慨就会迷失了方向——寻找路途的漫长的一章要结束了，这关乎勇气、坚忍与高级智慧的伟大的一章也会结束了。拿着六分仪的表情坚毅的人会从桥上消失。他会坐在他的小屋里，话筒扣在耳朵上，他会问道：“你好，楠塔基特（美国马萨诸塞东南一岛屿）！（或，你好，瑟堡[法国西北部城市，位于英吉利海峡上。]！）我在哪？”于是楠塔基特或瑟堡会回答他。事情就是如此。

但在人类能够平安、舒适地穿越地球表面这一点上，为了取得进步，这两千年来的努力没有白费。因为这些努力是国际合作最早的成功经验的一部分。中国人、阿拉伯人、印度人、腓尼基人、希腊人、英国人、法国人、荷兰人、西班牙人、葡萄牙人、意大利人、瑞士人、丹麦人、德国人，其中每个国家都对这项重要工作的进展贡献了自己的一份力量。

国际合作史上这特殊的一章至此已经结束，但还有其他内容要让我们忙上相当长的一段时间。