地图：人们学会在地球上寻找道路(第2/3页)

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关于指南针的来历，就说这么多吧，还是让它继续充满着神秘色彩吧！自从这根灵敏的小针指引着第一批威尼斯人从他们的浅海峡地带来到尼罗河三角洲，我们对指南针的认识有了长足的进展。例如，人们发现，除了在某些地点外，指南针的指针并不总是指向正北的，有时略微偏东，有时略微偏西——这种差别就是专业术语所指的“磁差”。磁差的产生是由于南北磁极与地球的南北两极并不恰恰吻合，而是相差数百英里。磁北极位于加拿大北部的布西亚岛，1831年詹姆士•罗斯（1800—1862年，英国海军军官。曾在北极和南极进行过磁力测量）爵士首次确定了这个岛的位置。磁南极则在南纬73度、东经156度。

“教堂尖顶”航行年代

对一位船长而言，由于磁差的存在，仅有指南针是不够的，他还需要海图，以便告诉他世界各地指南针所表现的不同磁差。这就涉及航海学了。航海学是一门高深的学术分支，绝非三言两语就可讲清楚的。就本书而言，我只希望你能够记住，指南针是在13世纪和14世纪传入欧洲的，对于航海成为一门有据可循的科学起到了很大的作用，人们不必再依赖毫无把握的猜测和痛苦而复杂的计算。

这仅仅只是一个开端。

现在，人们能够清楚地知道自己所航行的方向了，或者是向北，或者是北偏东，或者北一北偏东，或者北一东偏北……或者是指南针上所指示的32个方向中的任何一个方向，而中世纪的船长则只有另外两种仪器来帮助他在茫茫大海中辨别方位。

第一种是测深绳。测深绳几乎与航船一样古老。它可以测出海洋的任何一点的深度。如果有一张标明了他们目前航行的这片海洋的深度的海图，测深绳就能告诉他附近水域的情况，并以此确定航船的方向。

还有一种是测速器。最初的测速器是一块木头，船员将它从船头扔到水中，然后仔细观察这块木头到达船尾要用多长时间，由于船头到船尾的距离是已知的，人们就很容易计算出船要通过某个地方需要多长时间，并由此（或多或少的）推算出航船的速度。

后来，木头逐渐让位于绳子。这是一种又长又细但很结实的绳子，在它的一端系了一块三角形的木头，这段绳子预先按照固定的相等长度打上了一个一个的绳结，被分成了很多截，在一个船员将绳子抛下船的同时，另一个船员将沙漏打开计时。当沙子从瓶中漏干之后（当然，人们要预先知道沙漏的时间长度，一般是三两分钟），船员就将绳子从水中拉上来，并数一数在沙子从一个瓶漏到另一个瓶中的时间，有多少绳结抛到了水中。只需要很简单的运算：每一个绳结代表一海里，知道船在这段时间里航行了多少海里，就能计算出航速。不过，船长只清楚航速和航向还是不够的，因为海流、潮汐和海风随时都会扰乱他最精心的计算。其结果就是，即使在指南针引进了很久之后，任何一次普普通通的航海旅行都可能是一次充满风险的经历。于是，那些苦思冥想，试图从理论上解决这一问题的人意识到，要改变现状，就必须找个东西替代原来的教堂尖顶。

我这样说绝不是开玩笑。在航海史中，那些教堂尖顶、高耸的海滩沙丘上的树冠、堤坝上的风车以及沿岸的犬吠都曾经扮演过重要的角色，因为它们是固定点，是参照物，无论发生什么事，它们总是固定不动的。有了这些参照物，水手们就能推算出自己的方位。他会告诉自己：“我必须再向东走。”因为他记起，这是自己上次到过的地方。当时的数学家（顺便说一下，他们是那个时期的天才，虽然他们掌握的材料不充足，仪器不精确，但他们却能够在数学领域取得出色的成就）十分清楚这个问题的关键所在，他们要寻找到一个能代替那些人工“参照物”的东西。

这项工作从哥伦布（我提到他的名字，因为1492年是一个人人皆知的年份）横渡大西洋之前两个世纪就开始了，但是时至今日这种探索仍没有结束。即使今日的航运已经具有了无线报时系统、水下通信系统和机械驾驶舵装置。

假如你站在一个建立在一个巨大的球体表面的高塔脚下，塔顶部正飘扬着一面旗帜，你会发现，只要你一直站在那里，这面旗子就在你的头顶正上方。如果你离开高塔，你看旗子的视线就会出现一个角度，正如图所示，这个角度要取决于你距离高塔的长度。

一旦人们确定了拿这个“固定点”作为参照物，问题就简单多了。这不过就是一个角度的问题，而早在古希腊时期，人们就已经知道该怎样测量角度了。他们熟练掌握了三角形的边角关系，奠定了三角学的发展的坚实基础。

角度问题将我们引入这一章中最困难的部分，实际上，这是本书中最深奥的一段——关于探索我们所谓的经度和纬度。确定某人所在的纬度的方法比确定经度的方法早好几百年。确定经度看起来似乎要比确定纬度简单得多，可是对于没有计时仪器的古人来说，确定经度几乎是无法克服的困难。至于纬度，只需仔细的观察和细心的计算就可以了，所以这是人类在较早的时候就已经解决的问题。

以上是经纬度的基本概况，下面我将尽可能简要地讲述一下经纬度的问题。

在这幅图中，你会看到几个平面和角。在D点，你发现自己处在塔的正下方，就像你在亦道线上时，中午12点时正处于太阳的正下方。当你移到E点，情况就有所变化。由于你所处的下方是个圆球，所以在计算角度的时候，你需要画一个平面。你从地球的假想中心点A画一根直线，经过你的身体，直达天顶（zenith，这是天文学中的正式名称，专指观察者正上方的天空一点；观察者正下方的天空一点则称为天底，nadir）。

这是一个复杂的问题，需要实验来说明。将一根毛衣针穿过苹果的中心，假设你是在这个苹果的一个侧面上，背靠着毛衣针。毛衣针的上端是天顶，下端是天底。然后，假定有一个平面与你所处的位置以及毛衣针的方向垂直，如果你站在E点，这个平面就是FGKH，而直线BC就是你进行观察的这个平面上的一条线。为了使问题简单明了，再假设你的眼睛是长在脚趾上的，恰好是你双脚踩踏直线BC上的一点。然后你抬眼看塔顶的旗杆，计算一下旗杆的顶端L点、你所处的位置E点以及直线BC与平面FGKH的交叉点之间的角度（该平面与天顶到地心的直线呈垂直角度），如果你懂得三角学，你就会通过这个角度计算出你与高塔之间的距离。如果你移到W点，那么就再按照这种办法计算。W点是你在直线MN上的位置，该线是平面OPRQ上的一条直线，与地心到当前天顶（天顶自然随观察者移动）的直线成直角。只要计算出角LWM的角度，你就会知道你离高塔有多远。

“地心说”时代的世界

你瞧，即使用最简单的方式说明，问题看上去仍很复杂。因此，关于现代航海学的基础理论，我只给你讲个大概。如果你想做一名水手，你需要上一所专业学校利用几年的时间学习如何进行这些必要的计算。之后，再经过二三十年的磨炼，当你熟练使用所有的工具、表格以及海图，具有领导船员、纵横四海的能力之后，也许你的船主才会选你当船长。当然，如果你没有这个志向，你就不必去了解所有这些复杂繁琐的计算了，所以请别介意这个问题的简短，我只是介绍一些概况而已。

由于航海学几乎完全是一种和角度有关的学问，所以在欧洲人重新发现三角学之前，航海理论一直没有取得巨大的突破。虽然在1000年前，古希腊人曾为这门科学打下了坚实的三角学基础，但是在托勒密（埃及亚历山大城著名的地理学家）死后，三角学就被当成一门精密复杂而又无用的学问，人们将这门他们认为浮华无用的学科渐渐遗忘了。可是印度人，还有后来生活在北非和西班牙的阿拉伯人却没有这些顾虑，他们堂而皇之地将这份没人要的古希腊遗产保存了下来，并将之继续发扬光大。