第四節 其他的因素和條件(2 / 3)

磁針羅盤是遠洋航行最重要的導航儀器。指南針誕生於中國,它被譽為中國古代的四大發明之一。有了這個偉大的發明才可能有後來的大航海時代和地理大發現。最早記錄指南針的有沈括的《夢溪筆談》(11世紀末成書),最早記錄把指南針用於航海的有朱或的《萍洲可談》(成書於1119年)。一般認為,指南針發明後迅速外傳,經阿拉伯人之手傳入歐洲。12世紀下半葉歐洲也有了指南針並用於航海了。意大利南部西海岸海港城市阿馬爾菲(Amalfi)1187年的一份文獻提到了羅盤。意大利是海岸線極長的半島國家,是中世紀地中海世界的進行東西方交流的大國。羅盤在這裏首先出現是符合邏輯的。其後,12世紀末期的幾種歐洲文獻也都多次提到了航海羅盤(mariner's pass)的使用。歐洲的磁針羅盤術發展較快,到1380年,已出現先進的旱羅盤。一說13世紀時歐洲便有了盒式旱羅盤。15世紀時,它已裝在羅經櫃裏,有玻璃護罩,配置在銅的常平架上。旱羅盤的指針不像水羅盤那樣漂蕩不定,便於觀察,也免除了加水、打濕、濺水、漏水等許多麻煩。常平架則能使羅盤保持水平,指針不被卡住、震落。因而在船舶搖晃顛簸厲害時也能正常工作。羅盤上的標準羅經卡這時通常穩定在32個方位點的精度上。

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“圖說”圖2-5“/圖說”

“圖說”說明:用背測尺測太陽定緯度圖。圖為16世紀的背測尺(backstaff)和使用它的情景。圖中下部可見托住儀器的左手。背測尺的原理與星盤或十字尺類似,但加裝了一個反射器。這樣人眼不再直接瞄準太陽,可避免眼被刺花。從而減輕了工作強度,提高了觀測精度。它是中世紀的星盤、十字尺到近現代的象限儀、六分儀的過渡型儀器。後者的主要進步是加裝了望遠鏡。望遠鏡於1609年發明。圖中英文為“象限儀圖”。“/圖說”

“圖說”資料來源:17世紀版畫。取自John R。Hale:Age of Exploration,New York,1967,p。78.“/圖說”

通過觀測固定的日月星辰來確定緯度和船位的儀器和觀測術歐洲也已具備了。古希臘人便已能用一些簡單的儀器和一些方法來確定緯度。中世紀時那些器術經阿拉伯人保存和傳播而廣泛流行於地中海世界。一種是星盤(astrolabe,日語譯成測天儀)。這種星盤有一個圓環,直徑約30-60厘米(見圖2-7)。環上標有刻度(一般標刻半個圓環共180度)。圓環中心固定一根可轉動的星杆。把星杆對準日月星辰(星杆上若有瞄準孔的則視線通過兩孔瞄準日、星),便可以觀測到它們的高度、仰角。緯度便可以算出。在北半球,觀測北極星計算緯度最為方便,因為其高度角(與地平線的仰角)與地理緯度同值。15世紀中葉,葡萄牙人跨過了赤道,進入了南半球,北極星消失了。葡萄牙人的學術委員會榮塔(Jun-ta)便提出了觀測太陽中天高度(中午時的高度角)來計算緯度的方法。西歐人後來也常觀測南天的南十字星座來計算緯度。另一種觀測星辰確定緯度的儀器便是量天十字尺(Cross-staff,日語譯成交差棒)。它在本質上是一種原始的四分儀(象限儀)。十字尺的兩長臂有刻度。用十字尺測量精度更高,並很適合在能見度不好太陽星辰朦朧模糊時使用。觀測太陽的中天高度與觀測北極星不同,需把高度角值換算成當地的緯度,還要考慮太陽高度角的變化(因地球斜著身子繞太陽公轉,且公轉速度不一)。這樣就需要研編太陽高度衰減表(又稱太陽傾斜度表、日偏角表),以便快速查證對應換算。13世紀時這樣的表冊便從阿拉伯地區傳入歐洲。15世紀70年代,西班牙猶太人劄苦托(Zacuto)和德國人雷吉蒙塔魯(Regiomontanus)分別獨立地研編出新的表冊,其精度和方便性大大超過前人。

經度的測定則非常困難。古希臘人便已發明了通過觀察兩地同一日食月食所發生的時間差來求得經度的方法。但日月食發生的機會太少,更無法在航行中隨時觀測確定船位,且誤差也很大。15世紀時提出的在兩地觀測其他行星會合的時間差的辦法也是如此。盡管如此,從麥哲倫環航起,仍有了標出了經度刻度的平麵球體圖(planisphere)。1524年,本內威茲(Benewitz)在西班牙提出觀察月球在恒星之間的位置來測定時間,觀測月掩恒星來定出月球的方位,從而算出各地、各觀測點的相對經度。這個方法十分可取,但需要研編非常複雜的月球運行表,要求有高精度的望遠鏡。故此法也難以在航海中應用。所以地理大發現時代的經度定位,隻能靠測量掌握船舶的航行方向、時間、速度三大要素,通過幾何作圖和數學運算,即通過航跡推算求得,且比較複雜和粗糙。直到18世紀中葉,精密的航海鍾由英法兩國研製成功,在航海中測定經度、船位的問題才得以解決。

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“圖說”圖2-6

用十字尺瞄準小熊座(小北鬥)圖局部。

資料來源:原載1563年出版的《航海艦隊》;取自《文藝複興時期的藝術、科學和史學》,第202頁。“/圖說”

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“圖說”圖2-7

用星盤測量太陽高度角圖局部。

說明:腳下的陰影為太陽陰影。一般的星盤是滿圓環,但這裏的缺了1/8象限。可能是提醒觀測者在這個象限內最容易對準。

資料來源:取自《文藝複興時期的藝術、科學和史學》,第211頁。“/圖說”

1537年,葡萄牙猶太人魯恩斯(Nunes)編成《天體的解釋》一書。這是當時天文、星表、航海、製圖、地理等科學的集大成者。書中最新的貢獻是論述了恒向曲線(又稱斜駛線,Loxodmmic curve)的性質和特點,提出了地圖投影的新設想,從而架設了以前的地圖家與墨卡托之間的橋梁。魯恩斯發現恒向曲線不是一個大圓上的一段弧,而是一段螺旋線,扭曲的或雙曲的線。它與全部子午線成相同角度相交。這樣便為墨卡托1569年發明適用於繪製海圖的等角正軸圓柱投影鋪平了道路。這種地圖上麵沒有角度變形,經線為平行直線,所以等角航線(或稱斜航線)表現為直線。

不管是測航速、觀天體測緯度還是航行管理和日常工作,計時器都是比較重要的儀器。歐洲在地理大發現伊始仍在船上使用沙漏、水漏等原始的計時器。但在陸地上,歐洲在13世紀已開始製造依靠重錘的、用重力驅動的擺輪鍾。這種鍾很笨重,主要安放在教堂、市政廳、廣場等公共場所。13世紀時,在教堂安放鍾已成風氣。1500年前後,歐洲已發明了用發條的小鍾。機械鍾表的發明和發展在各方麵都有非常廣泛的用途。在計時器的研製方麵,西方也逐漸走到了東方的前頭。

三、信息術和熱兵器的發展

與航海、探險無直接聯係,但有密切關係的物質技術基礎還有兩項。其中一項便是造紙術和印刷術。8世紀中葉在中亞的怛邏斯戰役中,唐朝的高仙芝軍敗於阿拔斯朝的齊亞德軍。大批軍士工匠被俘,造紙術從此傳入阿拉伯,12世紀時傳入歐洲。14世紀時歐洲的造紙業已很普及。15世紀中葉,在造紙術的物質基礎上,在中國雕版印刷術的影響下,德國的古登堡(Gutenberg,1400-1468)獨立發明了歐式活字印刷術、油墨和印刷機。從此,用紙印刷的書籍迅速排擠和取代了羊皮手抄稿。印刷紙書較羊皮手抄稿便宜得多,也比中國通用的雕版刻印書成本低一些。這樣就創造了大量保存、廣泛傳播、迅速普及人類積累的各種知識的可能性。沒有印刷的紙書,就不可能有以後全部的文化發展,包括地理大發現的完成。

另一項物質技術基礎便是熱兵器的發展。13世紀的蒙古西征把火藥和火器傳入了各國和歐洲。此後歐洲的火器獨立發展,漸漸趕了上來。14世紀中葉西歐已能製造火槍。最初的歐式槍是從槍管後端的火門點火發射的火門槍。15世紀歐洲有了火繩槍。從槍口裝入黑火藥和鉛丸,用陰燃著的火繩頭移近火孔點火發射。16世紀以來歐洲逐漸用燧石槍取代了火繩槍。最初是轉輪式摩擦發火燧石槍,後來是撞擊式發火燧石槍。地理大發現時代,歐式槍械也是前裝滑膛槍。但15世紀時歐洲已知在槍膛內刻上直線形膛線以便裝彈。16世紀下半葉以後已知將膛線改為螺旋形,以提高精度,增大射程。15世紀時,歐洲有了裝黑火藥的手榴彈。17世紀時,歐洲還出現了“榴彈兵”部隊。14世紀上半葉,歐洲開始製造發射石彈的火炮,主要是大口徑短身管的臼炮。用作岸炮時這種炮隻能傷人不能毀艦。15世紀末,廉價的鐵炮出現開始排擠較昂貴的銅炮。16世紀前期,意大利數學家塔爾塔格裏亞(Tartaglia)發現火炮以45度射角射擊時射程最大的規律。16世紀中葉,歐洲出現了口徑較小的青銅長管炮,取代了以前的臼炮。16世紀末,歐洲出現了將子彈和金屬碎片裝在鐵筒內製成的霰彈,用於殺傷人馬。1600年前後,一些國家開始用藥包式發射藥,從而提高了發射速度和射擊精度。在地理大發現時代,歐洲火炮也是滑膛前裝炮。主要發射實心球彈、球形爆炸彈、霰彈。15世紀初,歐洲的軍艦開始裝備大炮。1500年前後,軍艦上的組合的鍛鐵炮又被青銅的或鑄鐵的前裝炮代替。以便減重,防止艦船肋材翹曲。在這期間,法國最先開始在主甲板以下的船幫上開炮眼,這樣可以多配備大炮和有利於船艦穩定。地理大發現時代,西歐艦船的載炮量從30多到300多門大小艦炮不等。作戰時集中火力進行舷炮齊射。西歐戰船成了海上的浮動炮台。火器的發展和普及還引起了戰略戰術、軍隊編製等的變化。

地理大發現時代,歐洲在軍事上已處於冷熱兵器混用的時期。需要指出的是,在15世紀和16世紀上半葉,歐洲火器並不一定比東方先進。不過比起用於征服隻有石器、銅器的黑非洲土著、美洲人、連銅器都沒有的澳洲黑人已綽綽有餘。沒有絕對的壓倒的武器優勢,歐洲人便不能迅速征服印第安人,也不能大量獵捕販賣非洲黑人和製服鎮住北亞人、澳洲人。地理大發現雖仍能發生,但歐洲人卻難以從中撈到更大的好處,那樣便不會投入很多,地理大發現也就不會較快地完成。1509年的第烏海戰,葡萄牙艦隊擊敗印度、埃及聯合艦隊,表明西歐火器已勝過印度人和阿拉伯人。1571年的勒頒多大海戰,西班牙、威尼斯、羅馬教廷聯合艦隊擊敗龐大的奧斯曼土耳其艦隊。是役表明西歐火器此時已全麵超過東方。中國史學界和科技界一般也認為從明朝中葉起中國火器開始落後了。“sup”70“/sup”所以才有明朝後期啟用耶穌會士引進西方火器和火器製造術的事情。

以上我們比較全麵、係統、深入地論述了地理大發現的基礎和背景,論述了歐洲人(特別是西歐人)得以進行和完成地理大發現的原因。正是由於眾多因素綜合起作用才使地理大發現在15世紀下半葉由西歐人發起,在17世紀末葉由歐洲人完成。

注釋:

1 亞洲陸地麵積占全球總麵積的29.50%。迄15世紀中葉,文明人類已知已達的地區約有2/3強,即占總麵積的約20%。非洲麵積占總麵積的20.26%,已知已達的地區約有2/3弱,即占總麵積的13%。歐洲麵積占總麵積的6.82%,已知已達的地區約有95%,即占總麵積的6.5%。尤卡坦半島及其周圍約占總麵積的0.5%。四洲已知已達地區相加,即20%+13%+6.5%+0.5%=40%=2/5.因為陸地是人類賴以生存的空間,生息的地方,所以發現陸地是地理發現最主要的內容。各大洲的陸地麵積數和所占全球總麵積的百分比數,取自林先盛、陳鼎常、秦權人、劉茂真編:《簡明地理手冊》,廣西人民出版社1984年版。另外,西方學界認為,歐洲知識界對地球表麵的了解情況(即地理發現的進度為):1400年:11.2%(21%陸地,7%的水域);1500年:22%(25%陸地,20.9%水域);1600年:49%(40%陸地,52.5%水域);1700年:60.7%(50.6%陸地,64.7%水域);1800年:82.6%(60%陸地,92.1%水域);1950年:100%。參見維爾納·斯泰因:《人類文明編年紀事、科學和技術分冊》,中國對外翻譯出版公司1992年版,第63-64頁。需指出的是,1492年以前,歐、亞兩洲知識界所分別了解的地區大部分也為對方了解,小部分不為對方知道(至少阿拉伯-伊斯蘭學術界是這樣);1492年以後,歐洲知識界所了解的地區,大部分暫時不為亞洲知識界知道。所以16世紀中葉以後歐洲知識界所了解的範圍基本上相當於全世界知識界所了解的範圍。