印尼爪哇三宝垅三宝庙郑和下西洋大型浮雕 □ 宋正海 ◆中国古代地图学很发达。晋代裴秀创立平面测绘的"制图六体"和缩制、拼接地图的"计里划方"法,均以平面大地为基础。这种方法适用于绘制大比例尺小范围地图,保证地形、地物平面位置的精度。如西汉马王堆汉墓出土的地形图,图幅的中心部分的精度是相当高的。 尽管中国古代有着灿烂的科学技术,但近代科学却没有在中国诞生是一个严酷的事实。这有着复杂的政治、经济原因,但也与传统科学存在某种缺陷有关。近代科学直接动摇了封建统治的思想基础,它一出生曾遭到残酷的镇压。近代科学生长的历史,也是那些科学先驱者前仆后继,用自己的生命谱写成的可歌可泣的历史。其中,最令人惊心动魄的是围绕着哥白尼的(日心)地动说的斗争。中国传统地球观是地平观,而传统地平大地观严重阻碍了中国科学近代化。
球形大地观在中国传播不畅
1543年,波兰天文学家哥白尼临终时出版了他的《天体运行论》,向被教会奉为神圣的以地球为中心的宇宙观提出严重的挑战。1543年可以说是自然科学开始从神学的禁锢中解放出来宣告独立的一年,也可以说是近代科学诞生的一年,开始了宇宙观、地球观的革命,这场革命被历史学家称为"哥白尼革命"。
1543年是中国明朝嘉靖二十二年。在此前,西方球形大地观已传入中国,但未得到有效传播。1267年(元至元四年),阿拉伯人札马鲁丁来中国北京建观象台,制造七种天文仪器,其中有地球仪,球面正确标出七分水,三分陆地,直观介绍了大地球形观。但这在中国学术界毫无影响,只作为一件趣事记录在《元史·天文志》中。
1543年后,西方地球观更多冲击中国的地平观,但均被击败。1584年(明万历十二年),意大利传教士利玛窦在中国用地球观和小比例尺地图技术绘制《坤舆万国全图》,当时并未在中国制图界、航海界产生明显影响。清代杨光先与西方传教士汤若望发生激烈的争论,杨光先反驳、嘲笑了大地球形观。
郑和航海没有导致"地理大发现"
世界近代史上的"地理大发现"最杰出成果是:1492年哥伦布领导的西班牙船队发现美洲；1497年达·伽马领导的葡萄牙船队发现绕过好望角通往印度的航路；1519—1522年麦哲伦领导的西班牙船队第一次环球航行。
地理大发现,使西半球和东半球、新大陆和旧大陆联系起来。古代人有关大地球形的天才猜测得到航海的证实。中世纪狭小的世界观被彻底打破,人类真正发现了地球。地理大发现对世界的社会历史作用是十分巨大的,它推动资本主义世界性崛起,封建主义全球性崩溃,进而有力地推动着科学技术的进步,由古代阶段迅速上升到近代阶段。地理大发现成功是建立在大地球形观基础上,西班牙女王伊萨伯拉一世也是相信地球是圆的才资助了哥伦布。
在地理大发现前半个多世纪,从明代永乐三年(1405)到宣德八年(1433),中国航海家郑和领导的庞大船队,七下西洋,经由南海横渡印度洋,最远到达红海沿岸和非洲东部赤道以南海岸,前后经历30多个国家。
郑和远航船队,不仅当时世界上任何国家所没有,也是后来地理大发现时代的任何船队所望尘莫及的。就船队的规模、装备、技术等航海科技和能力而论,当时中国人完全能完成地理大发现,这已为中外史学界所公认。
但郑和航海壮举没有导致中国人去完成地理大发现,造成这件历史憾事科学上的主因正是中国人当时所持的地平大地观。正由于中国人没有完成地理大发现,中国失去了比西欧更早科技近代化的强大动因。
小比例尺制图体系未能建立
全球化重大科技成就是指促进对全球的了解和联系的科技成果。绘制大范围地图的小比例尺制图体系和帮助船舶穿越大洋的天文导航体系就是典型例子。由于地平大地观影响,这样的科技成就未能在近代中国产生。
地球是球形,表面是一个在平面上不可展开的曲面,绘制地图时,由曲面变成平面,地表面各点(地形、地物)的相对位置必然与实际不同,这就是地球曲率半径引起的的制图误差。这种误差的大小在不同比例尺的地图中是不同的。大比例尺地图图幅反映的地面近似平面,制图中可以忽略这种制图误差。反之,小比例尺地图图幅反映的是大范围地面乃至全球,地球曲面十分明显,就不能忽略这种制图误差了。小比例尺大范围地图为了减少这种误差,需要采用有经纬度、经纬网和地图投影的技术系统。
古希腊学者认为大地是球形,所以他们的地图学发展出小比例尺地图(技术)系统。托勒密总结古希腊地图学的成就,他的《地理学》一书中搜集有800多个地方的经纬度,建立起地球经纬网,并创立两种地图投影法。他用正轴圆锥投影法编制了世界地图。古希腊传统地图学属于小比例尺地图系统,托勒密是该系统的奠基人。
中国古代地图学也很发达,达到相当的水平。晋代裴秀创立平面测绘的"制图六体"和缩制、拼接地图的"计里划方"法。这些制图理论和方法均以平面大地为基础,根本没有考虑大地是球形。这种制图理论和方法适用于绘制大比例尺小范围地图,保证地形、地物平面位置的精度。一个明显的例子是西汉马王堆汉墓出土的地形图,图幅的中心部分的精度是相当高的。
中国古代地图学虽发达,但没有发展起小比例尺制图技术。不仅小范围的区域图是这样,就是现存的全国地图《华夷图》、《禹迹图》等,尽管范围很大,也没有采用小比例尺地图技术。正因为此,古希腊出现不少世界地图,但中国古代一幅也没有过。
1584年,利玛窦在广东肇庆绘制了《山海舆地图》,后修改称《坤舆万国全图》。此是用小比例尺地图系统在中国绘制的世界地图。但此系统在此后很长时期仍没有被中国制图所采用。
缺少精准的地图,使多学科的发展受到限制。
没有全球性航线设计
在选择远洋航线时必须考虑到大地为球形,以及东行可以西达、西行可以东达的问题,甚至推测新大陆的存在。古希腊的迪凯亚科,首次确立一条通过直布罗陀海峡的地球基本纬线。埃拉托色尼根据基本纬线推断,从西班牙沿此线向西航行可以到达东方的印度。斯特拉波曾明确预言新大陆的存在。即使在黑暗的欧洲中世纪,古希腊的球形大地观也并未销声匿迹,中世纪有关"对跖地"是否存在的长期争论,正可说明这一点。长期争论不断激发着人们远航冒险的欲望。1483年法国彼埃尔·达伊的《世界面貌》一书出版,证明自西班牙海岸向西到印度东海岸之间的海洋比较狭窄,是一条到印度的近路。1474年意大利托斯卡内利把送给葡萄牙神父的一张世界地图的副本和一封信交给哥伦布,阐述了经大西洋到达东方"盛产香料和宝石的最富庶的地方"的航线,哥伦布由此决心向西航行去东方。
中国古代远洋航行发达。汉武帝时中国楼船已进入印度洋,到达印度和斯里兰卡；唐代中国海舶在东西洋航线颇有名气,外国商人来中国往往愿意搭乘中国海船；明初更有伟大的郑和七下西洋。但是,中国古代的远洋航行没有一次考虑到大地是球形的,没有全球性的航线设计,看不到有关东行西达和西行东达的任何议论。中国古代有通向西洋的持续努力,然而尽管海陆两条"丝绸之路"自然条件都十分恶劣,却从来没有人提出要向东穿越太平洋以便到达西洋。
大洋茫茫,远洋航行常常没有地物可以参照,因而只能发展天文导航系统。西方远洋航行主要靠天文导航体系。中国航海用对景图,如明代《筹海图编》中的图或《郑和航海图》等。用对景图导航,没有目的港的经纬度,无论在开始还是中途,均不知目的港的确切方向,只是利用航线各处的山形、水势、海底泥等来判别船舶的位置,这样一步步地前进。
有记录,却未能发现哈雷彗星
近代科学中一些重大成果本来在中国古代最有基础,但由于没有大地球形观,真理碰到鼻子尖未能抓住。
中国古代注重彗星观察,记录异常丰富,直到1911年,关于彗星近日记录不少于2583次。哈雷彗星也是中国人早已记载的,最早可上溯到武王伐纣的殷商时代。从公元前240年(战国秦始皇七年)起,哈雷彗星每次回归,中国均有记录,有些记录是很详细的。
哈雷是英国天文学家、数学家。他发现哈雷彗星与开普勒行星运动三定律和牛顿万有定律是分不开的。
德国开普勒推翻了古希腊同心球宇宙体系和本轮均轮说中所建立的行星作匀速圆周运动的图景。1687年牛顿《自然哲学的数学原理》问世,在开普勒行星运动三定律的基础上发现了万有引力定律。哈雷和牛顿是学术上的挚友。万有引力定律建立的关键性一步是牛顿推导出了平方反比定律。哈雷也推导出了此定律并资助《自然哲学的数学原理》一书出版。牛顿力学体系最惊人处是把天上运动和地上运动第一次联系起来,并证明是符合统一的力学法则的。彗星轨道十分扁,在当时欧洲被称为"天空中的逃犯",但其运行轨道与行星轨道只有量的差异并无质的区别,发现哈雷彗星在当时欧洲已无理论困难。
1703年哈雷被任命为牛津大学的几何学教授,他在牛顿的帮助下编纂彗星记录,并全力以赴从事彗星轨道计算。1705年他发表《彗星天文学论说》一书,阐述了1337—1698年间出现的24颗彗星轨道。其中1682年出现的彗星他亲自观测过,很快他发现此轨道与1531、1607年两颗彗星的轨道极其相似。于是他认为,这可能是同一颗彗星在其封闭的椭圆轨道上的三次近日回归,周期约为75—76年。他还预言,1758年底或1759年初这颗彗星将再度近日回归。结果在哈雷死后16年的1758年的圣诞之夜,人们发现了这颗彗星。这颗彗星果然如期归来,而且后来又按75—76年周期归来。虽然哈雷早已逝世,但由于他的杰出工作和科学预言,这个"天空中的逃犯"一劳永逸地被驯服了,天文学界把这颗彗星命名为哈雷彗星。
哈雷出版《彗星天文学论说》的1705年,在中国是清康熙四十四年。当时中国传统地球观仍是地平大地观。虽然中国传统天文历算善长周期的观察和计算,制订了精密的历法。但是不了解行星运动定律,不了解万有引力定律,不了解新太阳系图景,就根本无法了解彗星轨道要素。所以中国古代只把彗星的出现作为一种上天示警的奇异天象,称它为"孛星"、"妖星"、"星孛"、"异星"、"奇星"等,这与当时西方称它为"天空中的逃犯"是完全不同的两个概念。
传统潮论未能走向近代潮论
1687年牛顿《自然哲学的数学原理》系统论证了万有引力定律并解释了潮汐的成因,建立起近代潮论。近代潮论揭示,海洋潮汐成因是由两个因素组合而成的。首要因素是万有引力,天体特别是月球对地球大洋水体的吸引,即引潮力。在引潮力作用下,大洋水体在月地连线方向上的地球两端隆起,形成大洋椭球体。但如果地球没有自转,大洋椭球体隆起部分停留在原地,就不会形成潮汐现象。
第二个因素便是地球自转。地球自西向东自转,隆起水体就在大洋中自东向西相对流动,形成潮流。潮流到达河口海岸处因地形骤然狭窄变浅,就迅速上涌形成潮汐。太阳对地球水体也有引潮力,只不过太阳离地球远,引潮力小得多,故在潮汐周期上太阳引潮作用不明显。
中国古代的潮汐研究不仅早已涉及引潮力即元气自然论潮论,也早已涉及到日、地、月三者的相对位置变动即天地结构论潮论,并应用天文历算在潮汐周期计算上十分精确。虽然在两个成潮因素上均有成果,但中国古代潮论仍没有进化出近代潮论。
近代潮论是建立在开普勒行星运动定律、哥白尼日心地动说、大地球形观基础上。所以中国古代浑天论潮论和元气引潮力是无法真正结合产生近代潮论的。
