海生

中世紀(jì)出現(xiàn)的新型地圖

處于教會(huì)統(tǒng)治的中世紀(jì)，神學(xué)世界就是現(xiàn)實(shí)世界，所以人們?cè)诶L制地圖時(shí)，并不是依據(jù)地理信息繪制，大半是憑教義和想象畫出。當(dāng)時(shí)最流行的一種古地圖是T-O地圖，先畫一個(gè)圓，圓的中心擺上基督教的圣地耶路撒冷，這是O，上方半圓是伊甸園所在地——東方，左下方和右下方分別是歐洲與非洲，以尼羅河、頓河和地中海三大水系為分界，這就是T形，組成了一幅“上東右南”的基督教神學(xué)世界。

很顯然，T-O地圖的目的不是用于導(dǎo)航，而是為了再現(xiàn)《圣經(jīng)》描述的世界，所以它很不準(zhǔn)確，用現(xiàn)代人的眼光來(lái)看，甚至很荒誕（詳見(jiàn)大科技百科新說(shuō)2015年第4期《中世紀(jì)可笑的T-O 地圖》）。

不過(guò)，令歷史學(xué)家驚訝的是，在13世紀(jì)初期，有人發(fā)明了另外一種地圖——波特蘭海圖，這是一種新型的海洋地圖，一改中世紀(jì)神話現(xiàn)實(shí)混合在一起的概念化地圖，具備精確導(dǎo)航和定位的功能。研究者將這種地圖與今天的地圖對(duì)比，發(fā)現(xiàn)偏差竟然特別小，特別是地中海、黑海、紅海區(qū)域的海岸線、港口數(shù)量和形狀與今天航拍的相差無(wú)幾，十分準(zhǔn)確，就像當(dāng)時(shí)中世紀(jì)的神職人員曾飛到地中海上空俯視過(guò)一樣。

想象一下，在當(dāng)時(shí)的歐洲，沒(méi)有坐標(biāo)，經(jīng)緯度還不被人知，在波特蘭海圖之前，地中海的水手沒(méi)有什么導(dǎo)航的地圖，他們只能依靠星盤測(cè)量、經(jīng)驗(yàn)來(lái)航海。留給波特蘭海圖制作者的也就只有這些記錄了方向和距離的水手日記，他們是如何將這些日記轉(zhuǎn)化成可視化的地圖呢？

如何制作是個(gè)謎

現(xiàn)存最早的波特蘭海圖出現(xiàn)時(shí)間大概是1276年，最初繪制的海域集中在地中海一帶，隨著地理大發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)展到非洲好望角、馬六甲海峽和亞洲的日本海領(lǐng)域。波特蘭海圖曾被裝訂成冊(cè)，其中最著名的是1375年的《加泰羅尼地圖集》。此后幾世紀(jì)海圖采用的符號(hào)和顏色，就是從波特蘭海圖延續(xù)下來(lái)的。

大多數(shù)波特蘭海圖由上等的牛皮和羊皮手工繪制，由于它們都是手繪的，沒(méi)有兩個(gè)海圖或者地圖集是一樣的，但繪制的水域一般會(huì)包括整個(gè)地中海和黑海、大西洋海岸。地圖大小尺寸由羊皮大小決定，大概是100厘米×75厘米，地圖的比例接近1︰550萬(wàn)，這就意味著地圖上1厘米代表實(shí)際距離的55千米，這是自從托勒密地圖以來(lái)，最早的按照比例來(lái)繪制的地圖。

地圖上，港口的名字和海岸的名稱被標(biāo)在周圍，在陸地一邊呈直角對(duì)著海岸線。陸地信息非常模糊，夾雜著神話與傳說(shuō)。海岸線線條則很簡(jiǎn)潔清晰，從地圖內(nèi)容判斷，很明顯波蘭特海圖主要用于水手航行。

大陸輪廓的細(xì)節(jié)畫在一個(gè)網(wǎng)格線中，這些網(wǎng)格線由地圖上的16個(gè)中心圓發(fā)射，16個(gè)圓圈顯示了16個(gè)方向，圓上引出32條放射線，朝向32個(gè)方向，組成了一個(gè)等量線的有規(guī)律的圖形，這種繪制手法為首創(chuàng)，現(xiàn)代地圖上的經(jīng)緯網(wǎng)布局模式也可能受到波特蘭海圖的啟發(fā)。

然而，盡管波特蘭海圖在長(zhǎng)達(dá)4個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里被廣泛使用，但地圖上的網(wǎng)格線有什么用？地理輪廓又到底是怎么繪制出來(lái)的呢？地圖的制造者沒(méi)有留下制作方法的線索：沒(méi)有草稿，沒(méi)有草圖，沒(méi)有他們的工作的描述。美國(guó)國(guó)會(huì)圖書(shū)館現(xiàn)代地圖學(xué)專家約翰·赫斯勒轉(zhuǎn)向地圖本身尋找答案，他用了歷史學(xué)家們不會(huì)使用的方法——數(shù)學(xué)模型分析。

相當(dāng)一致的旋轉(zhuǎn)角度

為了分析波特蘭航海圖和現(xiàn)代航海圖之間的差異，赫斯勒采用了一種形態(tài)測(cè)量技術(shù)。首先，赫斯勒挑選了一幅1300年左右的海圖進(jìn)行研究，他通過(guò)扭曲點(diǎn)的方式，將現(xiàn)代地圖地中海區(qū)域的每個(gè)點(diǎn)與古老的波特蘭海圖上的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。研究結(jié)果表明，與現(xiàn)代地圖上的點(diǎn)的位置相比，在波特蘭海圖上的點(diǎn)都有一些輕微的扭曲，這并不奇怪，因?yàn)椴ㄌ靥m海圖的制作者曾經(jīng)使用了一些不精確的航海數(shù)據(jù)，但這些點(diǎn)的扭曲方式很一致，差不多都是經(jīng)過(guò)了8.5度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這是為什么呢？

赫斯勒查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)度數(shù)正好是當(dāng)時(shí)的磁偏角。由于地球外核層的鐵水移動(dòng)，磁感應(yīng)羅盤會(huì)與地球磁場(chǎng)發(fā)生作用，指南針指向的北方，是地磁北方，不是真正的北極。地磁的北方與地理北方產(chǎn)生的夾角叫做磁偏角。由于鐵水的流動(dòng)變化，隨著時(shí)間和地點(diǎn)的變化，磁偏角會(huì)稍有不同?，F(xiàn)代地圖制作者通過(guò)添加或減去度數(shù)來(lái)校對(duì)位置。當(dāng)時(shí)在中世紀(jì)地中海區(qū)域，人們還不知道磁偏角現(xiàn)象，依靠指南針測(cè)量又不糾正磁偏角正是波特蘭海圖扭曲的原因。

隨后更詳細(xì)的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。根據(jù)歷史記錄，在1300年至1350年間，地中海的磁偏角下降了2度，與這種變化相一致，這個(gè)時(shí)期末，這個(gè)地方的位置旋轉(zhuǎn)度數(shù)減少了兩度。在接下來(lái)的150年里，磁偏角再次變成11度，地圖的偏離度數(shù)也與之對(duì)應(yīng)。這就為波特蘭航海圖的制作方法找到了一個(gè)線索——使用指南針定位和測(cè)量方位角。這一研究結(jié)果也與指南針傳入歐洲的時(shí)間一致，公元12世紀(jì)末到13世紀(jì)初，中國(guó)的指南針由海路傳入阿拉伯，再由阿拉伯傳入歐洲，13世紀(jì)初，也是波特蘭航海圖出現(xiàn)的時(shí)間。

波特蘭海圖上的網(wǎng)格線也與羅盤使用有關(guān)，研究者們認(rèn)為32條射線與羅盤上的方位線相吻合，水手們就是按這些線條來(lái)決定羅盤方向，讓他們把海岸線尤其是地中海附近的海岸線畫得非常準(zhǔn)確。

結(jié)合這些研究，人們認(rèn)為當(dāng)時(shí)的航海家已經(jīng)知道如何用指南針確定方向測(cè)算位置，測(cè)量船速的航位推算方法和三角數(shù)計(jì)算方法也早就發(fā)明了，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得出航行過(guò)程中兩個(gè)點(diǎn)的方向和距離，這就是波特蘭航海圖的數(shù)據(jù)來(lái)源。

由于地中海一直是貿(mào)易的中心地區(qū)，這一地區(qū)包括方向和距離的海岸數(shù)據(jù)也會(huì)更詳實(shí)，記載這些數(shù)據(jù)的水手日記曾經(jīng)被集中整理，形成了大西洋海岸、地中海和黑海的大量幾何數(shù)據(jù)，繪圖者正是根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制地圖。不過(guò)，當(dāng)時(shí)的歐洲人雖然知道地球是個(gè)球體，但不知道如何計(jì)算曲率，不知道如何在一張平面的地圖上描繪地球彎曲的表面。因此，如果在地中海，這些圖是非常實(shí)用的，因?yàn)橐粋€(gè)港口到另一個(gè)港口的距離相對(duì)很小，誤差也很小，但在廣闊的大洋上航行時(shí)，波特蘭海圖就派不上用場(chǎng)了。

到底是誰(shuí)制作的？

這個(gè)推測(cè)似乎很合理。然而，考慮到洋流和風(fēng)向的影響，每個(gè)水手的船只會(huì)中途偏離既定航向，他們記錄的位置數(shù)據(jù)會(huì)有差異，繪圖者們?cè)趺催x擇剛好比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)呢？而且當(dāng)時(shí)的指南針得達(dá)到多么精準(zhǔn)，才會(huì)讓整幅地圖和現(xiàn)在地圖對(duì)比，偏差度數(shù)恰好是磁偏角？

2014年荷蘭烏特勒支大學(xué)的一名大地測(cè)量學(xué)博士推翻了這個(gè)假設(shè)。他發(fā)現(xiàn)在最古老的波特蘭海圖中，運(yùn)用了類似墨卡托投影法的方法，比起墨卡托投影法的發(fā)明早了近三個(gè)世紀(jì)。地中海和黑海的海岸線也過(guò)于準(zhǔn)確，是中世紀(jì)歐洲的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不可能做到的，實(shí)際上要到19世紀(jì)，歐洲的制圖技術(shù)才能達(dá)到這種準(zhǔn)確度。而地圖顯然與古希臘地理學(xué)家托勒密用的古典地圖制法完全不同，所以，他推測(cè)地圖的制造應(yīng)該不屬于歐洲。同時(shí)，該博士還推翻了來(lái)自阿拉伯世界和東方的可能。阿拉伯人雖然航海知識(shí)豐富，天文學(xué)、數(shù)學(xué)也很發(fā)達(dá)，但現(xiàn)存的最早的伊斯蘭地圖來(lái)源于15世紀(jì)，量性分析顯示它們比波特蘭海圖精確性低。

同時(shí)期，東方能與之匹敵的地圖大概就是《鄭和航海圖》，繪制于明朝1425至1430年間，時(shí)間大概在鄭和第六次下西洋之后。但《鄭和航海圖》采用的是中國(guó)傳統(tǒng)的山水畫立體寫景形式繪制的，并沒(méi)有達(dá)到波特蘭航海圖抽象制圖的水準(zhǔn)。

烏特勒支大學(xué)的這位博士提出了可能的來(lái)源：君士坦丁堡。但是，另外一些歷史學(xué)家認(rèn)為這更不可能，自西方古典時(shí)期以來(lái)，君士坦丁堡并沒(méi)有為科學(xué)知識(shí)的發(fā)展做出什么貢獻(xiàn)，他們大多部分知識(shí)繼承自古希臘和阿拉伯。而且，波特蘭海圖精確地繪制出了英國(guó)和法國(guó)的海岸線，當(dāng)時(shí)君士坦丁堡感興趣的是東歐，西歐并不是他們感興趣的領(lǐng)域。

那么，究竟是誰(shuí)制造了這些航海圖呢？這個(gè)謎題也許只能等待著考古學(xué)家們更多的考古發(fā)現(xiàn)。