牛頓定律解釋了許許多多事情--海洋里潮水的飛濺和翻騰;行星的運(yùn)動(dòng);為什么炮彈著地前沿著一條特定的彈道飛行;雖然我們腳下的行星在以每小時(shí)幾百公里的速度旋轉(zhuǎn),為什么我們沒有被甩進(jìn)太空--這些定律的全部意義要費(fèi)好大工夫才能領(lǐng)會(huì)。但是,它們揭示的事實(shí)幾乎馬上引發(fā)了爭議。
這意味著,地球不是滴溜滾圓的。根據(jù)牛頓的學(xué)說,地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,造成兩極有點(diǎn)扁平,赤道有點(diǎn)鼓起。因此,這顆行星稍稍呈扁圓形。這意味著,1度經(jīng)線的長度,在意大利和蘇格蘭是不相等的。說得確切一點(diǎn),離兩極越遠(yuǎn),長度越短。這對那些認(rèn)為地球是個(gè)滴溜滾圓的球體,并以此來測量這顆行星的人來說不是個(gè)好消息。那些人就是大家。
在半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里,人們想要測算出地球的大小,大多使用很嚴(yán)格的測量方法。最先做這種嘗試的人當(dāng)中有一位英國數(shù)學(xué)家,名叫理查德·諾伍德。諾伍德在年輕時(shí)代曾帶著個(gè)按照哈雷的式樣制作的潛水鐘去過百慕大,想要從海底撈點(diǎn)珍珠發(fā)大財(cái)。這個(gè)計(jì)劃沒有成功,因?yàn)槟抢餂]有珍珠,而且諾伍德的潛水鐘也不靈,但浪費(fèi)一次經(jīng)歷的也不止諾伍德一個(gè)人。17世紀(jì)初,百慕大在船長中間以難以確定位置著稱。問題是海洋太大,百慕大太小,用來解決這個(gè)差異的航海儀器嚴(yán)重不足。連1海里的長度還都說法不一。關(guān)于海洋的寬度,最細(xì)小的計(jì)算錯(cuò)誤也會(huì)變得很大,因此船只往往以極大的誤差找不到百慕大這樣大小的目標(biāo)。諾伍德愛好三角學(xué),因此也愛好三角形,他想在航海方面用上一點(diǎn)數(shù)學(xué),于是決定計(jì)算1度經(jīng)線的長度。
諾伍德背靠著倫敦塔踏上了征途,歷時(shí)兩年向北走了450公里來到約克,一邊走一邊不停地拉直和測量一根鏈子。在此過程中,他考慮到土地的起伏、道路的彎曲,始終一絲不茍地對數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。最后一道工序,是在一年的同一天,一天的同一時(shí)間,在約克測量太陽的角度。他已經(jīng)在倫敦做完第一次測量。根據(jù)這次測量,他推斷,他可以得出地球1度經(jīng)線的長度,從而計(jì)算出地球的整個(gè)周長。這幾乎是一項(xiàng)雄心勃勃的工作--1度的長度只要算錯(cuò)一點(diǎn)兒,整個(gè)長度就會(huì)相差許多公里--但實(shí)際上,就像諾伍德自豪地竭力聲稱的那樣,他的計(jì)算非常精確,相差"微乎其微"--說得更確切一點(diǎn),相差不到550米。以米制來表達(dá),他得出的數(shù)字是每度經(jīng)線的長度為公里。
1637年,諾伍德一部在航海方面的杰作《水手的實(shí)踐》出版,立即贏得一批讀者。它再版了17次,他去世25年以后仍在印刷。諾伍德攜家人回到了百慕大,成為一名成功的種植園主,空閑時(shí)間便以他心愛的三角學(xué)來消遣。他在那里活了38年。要是對大家說,他這38年過得很幸福,受到了人們的敬仰,大家一定會(huì)很高興。但是,實(shí)際上并非如此。在離開英格蘭以后的航行途中,他兩個(gè)年幼的兒子跟納撒尼爾·懷特牧師同住一個(gè)船艙,不知怎的讓這位年輕的牧師深受精神創(chuàng)傷,在他余生的許多時(shí)間里會(huì)想方設(shè)法來找諾伍德的麻煩。
諾伍德的兩個(gè)女兒的婚姻都不盡如人意,給她們的父親帶來了額外的痛苦。有個(gè)女婿可能受那位牧師的唆使,不斷為了小事去法院控告諾伍德,惹得他非常氣憤,還不得不經(jīng)常去百慕大的那一頭為自己辯護(hù)。最后,在17世紀(jì)50年代,百慕大開始流行審訊巫師,諾伍德提心吊膽地度過了最后的歲月,擔(dān)心自己那些帶有神秘符號(hào)的三角學(xué)論文會(huì)被看做在跟魔鬼交流,自己會(huì)被可怕地判處死刑。我們對諾伍德的情況知之甚少,反正他在不愉快環(huán)境中度過了晚年,實(shí)際上也許是活該。肯定沒錯(cuò)的是,他的晚年確實(shí)是這樣度過的。
與此同時(shí),測定地球周長的勢頭已經(jīng)到達(dá)法國。在那里,天文學(xué)家讓·皮卡爾發(fā)明了一種極其復(fù)雜的三角測繪法,用上了扇形板、擺鐘、天頂象限儀和天文望遠(yuǎn)鏡(用來觀察土星衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng))。他花了兩年時(shí)間穿越法國,用三角測繪法進(jìn)行測量;之后,他宣布了一個(gè)更加精確的測量結(jié)果:1度經(jīng)線為公里。法國人為此感到非常自豪,但這個(gè)結(jié)果是建立在地球是個(gè)圓球這個(gè)假設(shè)上的--而現(xiàn)在牛頓說地球不是這種形狀的。
更為復(fù)雜的是,皮卡爾死后,喬瓦尼和雅克·卡西尼父子在更大的區(qū)域內(nèi)重復(fù)了皮卡爾的實(shí)驗(yàn)。他們得出的結(jié)果顯示,地球鼓起的地方不是在赤道,而是在兩極--換句話說,牛頓完全錯(cuò)了。正因?yàn)槿绱耍茖W(xué)院才派遣布格和孔達(dá)米納去南美洲重新測量。
他們選擇了安第斯山脈,因?yàn)樗麄冃枰獪y量靠近赤道的地方,以確定那里的圓度是否真有差異,還因?yàn)樗麄冋J(rèn)為山區(qū)的視野比較開闊。實(shí)際上,秘魯?shù)拇笊浇?jīng)常云霧籠罩,這個(gè)小組常常不得不等上幾個(gè)星期,才等得上一個(gè)小時(shí)的晴天來進(jìn)行測量。不僅如此,他們選了個(gè)地球上幾乎最難對付的地形。秘魯人稱這種地形是"非常少見"的--這話絕對沒錯(cuò)兒。兩個(gè)法國人不僅不得不翻越幾座世界上最具挑戰(zhàn)性的大山--連他們的騾子也過不去的大山--而且,若要抵達(dá)那些大山,他們不得不涉過幾條湍急的河流,鉆過密密的叢林,穿越幾公里高高的卵石沙漠,這些地方在地圖上幾乎沒有標(biāo)記,遠(yuǎn)離供給來源。但是,布格和孔達(dá)米納是堅(jiān)忍不拔的人。他們不屈不撓,不怕風(fēng)吹日曬,堅(jiān)持執(zhí)行任務(wù),度過了漫長的九年半時(shí)間。在這個(gè)項(xiàng)目快要完成的時(shí)候,他們突然得到消息,說另一個(gè)法國考察隊(duì)在斯堪的納維亞半島北部進(jìn)行測量(面對自己的艱難困苦,從寸步難行的沼澤地,到危機(jī)四伏的浮冰),發(fā)現(xiàn)1度經(jīng)線在兩極附近果真要長,正如牛頓斷言的那樣。地球在赤道地區(qū)的測量結(jié)果,要比環(huán)繞兩極從上到下測量的結(jié)果厚出43公里。