地球像橘子還是像西瓜？

升龍

↑1.1671年，法國天文學(xué)家里歇爾到圭亞那首府卡宴觀測火星大沖，發(fā)現(xiàn)所帶的鐘每天慢了2分28秒。他將鐘擺調(diào)短了2.8毫米，才重新校準(zhǔn)了時間。但1673年回到巴黎后，他把擺長再度復(fù)原。

↑2.牛頓在1687年出版的開山巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中以此為據(jù)，判定地球自轉(zhuǎn)的離心力引起赤道膨脹兩極扁平，地球因此成為一個“橢球”。赤道附近的圭亞那比北半球的法國距離地心更遠(yuǎn)，所以鐘擺受到重力減小的影響而頻率變慢。

↑3.不過，巴黎天文臺臺長卡西尼的認(rèn)識恰恰相反，他根據(jù)笛卡爾學(xué)派的信條和自己的測量，宣稱地球形狀是赤道收縮、兩極伸長。伏爾泰大為感慨：“巴黎說像西瓜，倫敦說像橘子。”

↑4.地球的形狀究竟如何，成為事關(guān)重力理論和航海實踐的大問題。法國國王路易十五決定派出兩個科考隊，遠(yuǎn)赴北極圈內(nèi)的拉普蘭和赤道附近的秘魯進(jìn)行測量，通過大地曲率的對照，徹底了斷這樁舉世矚目的科學(xué)公案。

↑5.科考隊的成員均為一時之選。前往拉普蘭的領(lǐng)軍人物是法國最早的“牛頓主義”數(shù)學(xué)家莫佩爾蒂，他后來創(chuàng)建了著名的“最小作用原理”；另一位是瑞典烏普薩拉大學(xué)的數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家攝爾西斯，他日后發(fā)明了攝氏溫標(biāo)。天文學(xué)家克萊羅、莫尼爾等也先后加盟。

↑6.他們于1736年4月離開巴黎，分別沿陸路和水路北上，經(jīng)過兩個月舟車勞頓到達(dá)圣誕老人的故鄉(xiāng)，開始丈量北緯65度50分和66度50分之間的經(jīng)線長度。

↑7.近代三角測量法是荷蘭天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家斯涅耳1615年首創(chuàng)的。知道一條邊和兩個角，便能推算出三角形的另外兩條邊。而通過相依相生的連環(huán)三角，就可以丈量出廣袤大地，繪制出精確地圖乃至推算出地球的圓周。

↑8.莫佩爾蒂以托尼奧河口半島上的教堂鐘樓為起點向北推進(jìn)。雖然河流方向正好和經(jīng)線一致，但沒有理想的標(biāo)記物可供參照，科考隊只能鉆進(jìn)人跡罕至的吉蒂斯瓦拉山脈。他們伐倒古松剝掉樹皮，在遙遙相望的峰頂搭起醒目的圓錐狀窩棚作為觀測點。

←9.露營生活幕天席地，蚊蟲、吸血蠅輪番叮咬，狼群和熊頻繁出沒，甚至山火燒掉了建起的觀測目標(biāo)。當(dāng)嚴(yán)冬來臨時，他們在托尼奧河封凍的冰面上開出一條14千米的基線，夜間憑借微弱的極光繼續(xù)工作。

↑10.零下45℃的嚴(yán)寒，只有白蘭地保持液態(tài)，但喝上一口就會把嘴唇和舌頭凍在金屬杯子上而扯破皮肉。莫佩爾蒂和同伴靠滑雪板和馴鹿雪橇在銀色世界穿行，窩棚經(jīng)常被大雪封埋。

↑11.漫長的極夜中，他們?nèi)杂锰祉攦x和望遠(yuǎn)鏡觀測星座鎖定緯度，并發(fā)現(xiàn)時鐘每天比巴黎快59秒。1737年6月，科考隊完成經(jīng)線長度測量，取道丹麥返回巴黎，歸途乘坐的商船在波羅的海風(fēng)暴中遇險漏水，科學(xué)家們奮不顧身地?fù)尵扔^測資料和儀器設(shè)備。

↑12.在法國科學(xué)院1737年8月28日召開的專題會議上，莫佩爾蒂報告了測量結(jié)果：在拉普蘭地區(qū)測得1度經(jīng)線長為111950米。比皮卡德1668年和卡西尼1701年、1718年在法國測量的1度經(jīng)線要長出約700米。由此足以證明牛頓的斷言——地球的形狀是北極回縮。

↑13.消息傳出，舉世轟動。但科學(xué)界并沒有立刻接受莫佩爾蒂的結(jié)論?？ㄎ髂岵粌H攻擊北極測量的薄弱環(huán)節(jié)，還抓住莫佩爾蒂帶回兩個土著姑娘大做文章，將拉普蘭考察嘲諷為一樁桃色事件。

←14.伯努利也對測量結(jié)果表示懷疑，聲稱“先入之見和預(yù)設(shè)結(jié)果很容易找到支持的數(shù)據(jù)”。蘇格蘭數(shù)學(xué)家斯特靈代表了多數(shù)人的態(tài)度：“秘魯科考隊馬上回來，一切都將真相大白?！惫妼h(yuǎn)征秘魯?shù)目瓶缄狅@然過于樂觀了，他們比拉普蘭科考隊早一年出發(fā)，原計劃3年完成任務(wù)，卻不料一去就是悠悠10年。

↑15.事情還要從1734年4月6日路易十五寫信給他的叔叔——西班牙國王費利佩五世說起。根據(jù)這兩位波旁家族要員的協(xié)議，法國和西班牙共同派人和出資組成科考隊，前往赤道附近的西班牙殖民地秘魯測量子午線。

↑16.法國的陣容是科學(xué)院院士戈丁、拉康達(dá)明和布格，外加4位科學(xué)家和3個助手。他們于1735年5月16日乘坐“潑特菲克斯”號商船從羅切爾港出發(fā)，于11月15日到達(dá)加勒比海的卡薩根那。

↑17.西班牙海軍軍官胡安和烏略亞已在那里恭候多時。雙方人員會師后，再穿過巴拿馬地峽沿太平洋南下，1736年5月29日抵達(dá)厄瓜多爾。這是科考史上首次正式的國際合作。

↑18.秘魯科考隊兵分兩路互相策應(yīng)，向“美洲的脊梁”安第斯山發(fā)起挑戰(zhàn)。背負(fù)著沉重的儀器和測桿，攀援在披云戴雪的群峰之間，他們創(chuàng)造了人類“最高”的科考紀(jì)錄。嚴(yán)重的缺氧讓這些歐洲科學(xué)家不斷昏倒、嘔吐、牙齦出血。登上海拔4791米的皮欽查山克拉松峰時，每人的衣帽和須眉都掛滿了冰凌。

←19.活火山的噴發(fā)如雷霆萬鈞，崩巖巨石從山上滾落，狂風(fēng)、驟雨、冰雹則常常突發(fā)。遍布叢林的蚊蟲、蝎子、毒蛇更防不勝防。加上經(jīng)費拮據(jù)，供應(yīng)阻滯，科考隊不斷陷入困境。1736年9月19日，年僅18歲的庫普萊患瘧疾一病不起，長眠在秘魯?shù)目▉喣卤冉烫谩?p>

↑20.當(dāng)巴黎傳來拉普蘭科考隊已經(jīng)搶先完成了測量，并證實了牛頓理論的消息時，秘魯科考隊受到巨大的心理挫折。有人提議打道回府，有人主張各奔前程，多虧拉康達(dá)明以科學(xué)的榮譽穩(wěn)住軍心。

↑21.當(dāng)?shù)赝林鵁崃覛g迎持有西班牙國王護(hù)照的科考隊，但逐漸開始疑竇叢生：這些歐洲人舍命跑到安第斯山，難道就為了弄清地球的形狀？“他們是來探礦尋寶，拿走秘魯財富的?！敝T如此類的流言使科學(xué)家遭受敵意。

↑22.科考隊的外科醫(yī)生桑尼爾古斯介入當(dāng)?shù)貨_突后，在一次公眾集會中被暴民刺傷，4天后不治身亡。布格在混亂中被石頭擊中，躲進(jìn)教堂里才得以逃生。

↑23.科考隊每個成員返回法國的旅途可謂九死一生。1744年5月28日，布格首先搭乘販運奴隸的“特雷頓”號雙桅帆船從法屬圣多明戈歸航法國；畫師莫雷維拉和儀表師雨果特分別于1764年和1781年客死在南美大陸……

←24.秘魯科考隊付出10年心血和沉重代價，以南緯1度31分為中點，總共丈量了3度07分經(jīng)線，測出每度長為110655米，證明赤道確實是“鼓起”的。通過將秘魯和拉普蘭的測量結(jié)果進(jìn)行綜合比較，當(dāng)時的科學(xué)界一致認(rèn)定地球扁率為1∶310，校正了牛頓計算的1∶229，地球形狀的百年爭論最終塵埃落定。