《上帝的指纹》

第二十八章 天空的机制

作者:外国科幻

虽然现代读者并不期望,一篇讨论天体力学的文章读起来有如摇篮曲一般浅显易懂,但是,他们相信,他们能够立刻理解神话“意象”,因为在他们的观念中,只有那些长达一页的近似值公式和类似的东西才是“科学的”。

他们没想到,同样深奥的知识以往也可能通过日常语言来表达。这个可能性,他们从未考虑过,尽管古代文化一些显而易见的成就——诸如金字塔和冶金术——足以证明,当时有一群认真的、聪明的人在幕后主导这一切,而这些人肯定懂得使用科技语言……①

这段文字引自麻省理工学院已故科学史教授桑提拉纳(giorgio de santillana)的著作。在以下数章中,我们将探讨他对古代神话所做的革命性研究。简单地说,他的论点是这样的:远古时代,一群认真的、聪明的人设计出一套方法,把先进的天文学所使用的专门术语,隐藏在神话的日常语言背后。

桑提拉纳的看法正确吗?如果正确,那么,这些聪明认真的人——在史前的舞台后面默默工作的天文学家和科学家——究竟是谁呢?让我们从一些最基本的事实开始。

天空的热舞

每24小时,地球绕着自己的轴旋转一周;它的赤道周长24902.45英里。因此,当一个人一动不动站立在赤道上时,事实上他是在移动中,以大约每小时1000英里的速度跟随地球旋转。从外太空俯瞰北极,我们会发现,地球的自转是反时针方向的。

地球每天绕着自己的轴旋转,同时也绕着太阳运行(同样也是反时针方向);它的轨道略呈椭圆,而不是完整的圆形。地球以惊人的速度环绕太阳轨道,每小时运行666o0 英里,约莫相当于一般驾驶人在6 年中开车的里数。换言之,我们是以每秒钟18.5英里的速度飞驰在太空中,这比任何子弹都快得多。您读完这一小段文字时,我们已经沿着地球绕太阳运行的轨道航行了大约550 英里。

地球环绕太阳一周需要一年时间,因此,我们惟有通过四季的缓慢变化,才能察觉到我们参与的这一场惊人的太空轨道赛跑。在四季的循环更迭中,我们可以看出一股奇妙的、公正的力量在运作,把春、夏、秋、冬平均分配给世界各个地区,对南半球和北半球一视同仁,不偏不倚,年年如此,从未发生过偏差。

相对于轨道面,地球的自转轴略为倾斜(大约和垂直线成23.5度角)。这个倾斜造成季节的变化:每年6 个月,它将北极和整个北半球引离太阳,让南半球享受温暖的夏季,然后在剩下的6 个月中,将南极和南半球引离太阳,让北半球度过夏天。阳光照射到地球表面任何一个地点的角度每年一次的变化,以及那个地点接受阳光的时数在一年中的变易,是造成季节循环更迭的原因。

在天文学中,地球的倾斜被称为“斜交”(obliquity );它的轨道面向外延伸在天球中形成一个大圆圈,则被称为“黄道”(ecliptic)。天文学家常提到的“天赤道”(celestial equator ),是将地球的赤道延伸到天球。今天,天赤道和黄道之间大约成23.5度角,因为地球的自转轴和垂直线之间成23.5度角。被称为“黄赤交角”(obliquit of the ecliptic)的这个角度并不是一成不变的。一如我们在本书第11章讨论安第斯山帝华纳科城兴建日期时提到的,在漫长的岁月中,黄赤交角不断地改变,虽然速度极为缓慢,而改变的幅度也从未超过3 度——最接近垂直线时是22.1度,离垂直线最远时是24.5度。整个周期,从24.5度到22.1度,然后又回到24.5度,总共需要大约4.l 万年的时间才能完成②。

就这样,我们脆弱的地球在沿着轨道环绕太阳快速运行时,还得一面旋转,一面摆荡。运行一圈费时一年,自转一周只消一天工夫,完成摆荡的周期则需要4.1 万年。一场狂热的舞蹈仿佛在太空中进行;我们不断跳跃旋转,飘过永恒的时空,时时刻刻感受到两种相反的慾望在心中交战——有时我们渴望投入太阳的怀抱,有时却想逃遁入外太空的黑暗中。

玄秘的影响

现在我们知道,太阳的引力范围延伸到太空中广达15兆英里,几乎是前往最近的恒星的一半路程,而地球就是被困在这个引力范围的内圈。因此,它对我们这个行星的吸力大得不得了。同时影响我们的,还有太阳系其他行星的地心吸力。这些星体竞相发挥吸引力,试图将地球导离它环绕太阳运行的正常轨道。由于这些行星大小不等,绕太阳运行的速度也不同,它们发挥的共同引力,会以复杂但可预测的方式随着时间改变,而地球绕行太阳的轨道也会不断改变形状,作为回应。轨道是椭圆形,因此,这些改变影响到它的伸长程度——这在天文学上称为“离心率”(eccentricity)。离心率有时低到近乎零(当轨道的形状接近完整的圆形时),有时高达6 %(这时轨道的形状显得最修长,最像椭圆形)。

此外,地球还得遭受其他形式的星体影响。学者指出,当木星、土星和火星排成一列时,地球上的短波无线电周率就会受到干扰,但原因至今不明③。关于这个现象,我们已经掌握有明确的证据:

木星、土星和火星绕太阳运行时的位置,与电波在地球高层大气所遭受的强烈干扰之间,显然存在着某种奇异的、出人意料的关联。这似乎显示,行星和太阳共享一个宇宙性的、从太阳系中心向外延伸10亿英里的电子平衡体系。这样的一种平衡,在目前的天体物理学理论中还找不到解释④。

撰写这项报道的《纽约时报》记者,并未深入探讨这个现象的意义。他们也许不晓得,上述这段文字听起来很像公元前3 世纪巴比伦历史家、天文学家与预言家贝洛苏斯(berosus )说过的话。他对“世界末日”来临之前出现的预兆,做过“深刻”的研究。值得注意的是,对玛雅人预言的“第五太阳纪”结束日期素有研究的现代占星家指出,在那一天,行星将以极为奇特的形式排列——奇特到“45200年中只会发生一次……我们可以预期,这种不寻常的排列肯定会产生不寻常的效果”⑤精神正常的人难免会对这种预言抱持怀疑的态度。但是,无可否认的,各种各样的影响力——其中有很多我们到现在还不完全理解——在太阳系中竞相发挥作用。这些影响力,最强劲的要数我们自己的卫星:月亮。例如,地震通常发生在(一)满月的时候,或地球位于太阳和月亮之间时候;(二)新月的时候,或月亮位于太阳和地球之间的时候;(三)月亮穿过受影响地区子午线的时候;(四)月亮在运行的轨道上最接近地球的时候⑥。第四种情况出现时——学者管它叫“近地点”(perigee )——月亮对地球的引力作用增强约6 %。每隔271/3 天,这种情况就会发生一次。在这个时候,月亮产生的潮汐作用不仅影响到地球海洋的起伏,也影响到禁锢在脆弱地壳内的炽热岩浆的动静。(有位学者形容,地壳就像“一个纸袋,里头装满蜂蜜或糖蜜,以赤道旋转的1000多英里时速,加上地球绕太阳运行的6 .6万多英里时速,一路摆荡前行”。)⑦

一颗畸形行星的摆荡

这种圆周运动当然会产生强大的离心力,使得地球的“纸袋”在赤道部位向外膨胀,一如牛顿在17世纪证明的。其必然结果就是两极的扁平化。故此,我们的地球实在不算是一个完整浑圆的球体;严格说,它应该被称为“扁球”(oblate spheroid)。地球的赤道半径是3963.374英里,比两极半径(3949.921英里)多出约14英里。

多少亿年以来,地球扁平的两极和膨胀的赤道,就一直跟奇妙的引力展开一场隐秘的数学互动。一位专家解释:“由于地球是扁平的,月亮的引力总是把地球的轴引到一边,使它倾斜,与月亮的轨道形成一直角。在较小的程度上,太阳也发挥类似的作用。”⑧同时,赤道的膨胀——赤道周边地区体积的增加——促使地球稳定在自身的轴上,如同回旋器(gyroscope )的边缘所发挥的作用一样。

年复一年,在星际互动中,这种回旋器效应防止太阳和月亮之间的“拔河”剧烈改变地球自转轴的方向。然而,这两个星体共同发挥的引力作用毕竟相当强大,足以迫使地球的轴“进动”(to precess)——在天文学上,这意味着地球的轴以顺时针方向缓慢地摆荡前进,与地球的旋转方向相反。

这样的一种运行,是地球在太阳系中所表现的特征。玩过陀螺的人不难理解这点;陀螺毕竟只是另一种回旋器。充分地、持续不断地旋转时,陀螺是直立的。可是,一旦它的轴偏离垂直方向,它立刻就表现出第二种行为:绕着一个大圈子缓慢地、固执地反向摆荡。这种摆荡——天文学上称为“岁差”(precession)——改变地球的轴所指的方向,同时使它新近取得的倾斜角度保持稳定。

第二种比喻方式略为不同,但也许能进一步帮助读者理解这个复杂深奥的天文现象:①、想象地球漂浮在太空中,略为倾斜,和垂直线形成大约23.5度角,每24小时绕着自己的轴旋转一次。

②、把地球的轴想象成一根粗大的坚实的枢轴(pivot )或轮轴(axle):它穿过地球的中心,两端从地球的南极和北极凸出来,一路延伸进太空中。

③、把你自己想象成一个巨人,肩负特殊的使命,跨着大步走过太阳系。

④、想象你朝着倾斜的地球走过去(由于你是一个巨人,在你眼中,地球这个行星比水车的轮子大不了多少)。

⑤、想象你伸出两只手,抓住那根轴子凸出的两端。

⑥、接着,在你想象中,你开始缓慢地旋转轴子的两端:一只手推轴子的一端,另一只手拉轴子的另一端。

⑦、你抵达时,地球自身已经在转动中。

⑧、你的任务并不是干扰地球自身的旋转,而是赋予它另一种运动:被称为“岁差”的缓慢、顺时针方向的摆荡。

⑨、为了完成这个任务,你必须把轴子的北端往上推,在北半球绕着一个大圈子旋转,同时,把轴子的南端往下拉,在南半球绕着同样大的一个圈子旋转。你必须使用双手和肩膀,完成这个缓慢的回旋动作。

⑩、提醒你:在你这个巨人眼中,地球虽然只不过是一只“水车轮”,但它比你想象的要沉重得多——事实上,它是那么的沉重,你必须花25776 年时间,转动地球轴子的两端,完成一个“岁差周期”。(任务完成时,你会发现,轴子的两端在天球中所指的方向,跟你抵达时一模一样。)

⑾、哦,顺便一提,既然你已经开始执行你的任务,我们最好跟你说清楚:你永远不得离开工作岗位,因为当一个岁差周期结束时,另一个周期必须马上开始,然后另一个……另一个……值到永远永远。

⑿、你可以把这一切看成太阳系的基本运作机制之一,也可以将它视为上帝的旨意。随你便。

在整个过程中,当你缓慢地绕着天空推动地球的轴子时,它的南端会顺序指向围绕南天极的不同星体(有时候,当然会指向空无一物的太空),北端会顺序指向围绕北天极的不同星体。

这种情况有点像孩子们玩的“大风吹”游戏。使一切不断移动的,是地球的轴向岁差(axial precession)——巨大的引力和回旋力造成的运动,具有规律性,利用现代仪器很容易推测出来。例如,现在的北极星(polaris )是小熊座a 型星(alpha ursae minoris ),但是,通过电脑我们可以精确计算出,公元3000年时占据北极位置的却是天龙座a 型星(alpha draco nis )。在古希腊时代,北极星是小熊座β型星(beta ursae mi noris );到了公元14000 年,它将变成织女星(vega)。

往昔的一大秘密

关于地球在太空中运行和定位的一些基本数据,我们不妨重温一下:●球轴略为倾斜,和垂直线大约成23.5 度角。在41000 年的周期中,角度的改变每一边可达1 .5 度。

●每25776 年,地球完成一个岁差周期。

●每24小时,地球绕轴自转一次。每365 天(实际是365 .2422天),地球绕太阳运行一次。

●影响地球季节最大的是,地球沿着轨道运行时,太阳光线在不同的轨道点照射到地面上的角度。

我们也必须记住,每一年有四个关键性的天文时刻,正式宣告春、夏、秋、冬季开始。这些时刻(或称“基点”)是冬至、夏至、春分、秋分,对古时候的人十分重要。在北半球,冬至在12月zi日来临,是一年中白昼最短的一天,夏至则在6 月21日出现,是一年中白昼最长的一天。南半球正好相反:冬季从6 月zi日开始,夏季在12月21日来临。

春分和秋分则是一年中全球各地白昼和黑夜等长的两天。一如夏至和冬至,北半球春季来临之日(3 月2o日)正好是南半球秋季的第一天;北半球秋季的第一天(9 月22日),南半球的春季正好开始。

如同季节的微妙变化,这一切都是地球的倾斜角度造成的。地球沿着轨道,运行到北极直接对准太阳时,北半球的夏至就来临;6 个月后,当北极背向太阳时,北半球的冬至就出现。春分和秋分这两天,全球各地白昼和黑夜长度相等,因为地球沿着轨道运行到这个阶段,它的自转轴正好侧向太阳。

现在,让我们看一看天体力学的一个奇妙现象。

这个现象被称为“分点岁差”(the precession of the e quinoxes)。它具有严谨的、一再重复的数学特质,可以精确地加以分析和预测。然而,若是缺乏精密的仪器,我们就很难观察它,更不用说精确地加以测量了。

解开历史一大谜团的线索,也许在这里可以找得到。

注释:①桑提拉纳与戴程德《哈姆雷特的石磨》,57~58页。giorgio de santil lana and hertha von dechend hamlet‘s mill,david r.godine,boston,1992,pp 57-8

②海斯、英相端与沙克登《地球轨道的变化与冰河时代的进程》,《科学》,第194 卷第4270期,1125页。j .d hays,j0hn imbrie and n.j .shackton,“variations in the earth”s orbit ,pacemaker of the ice ages ,”science,volume 194,no.4270,10december 1976 ,p .1125 .

③伊曼纽尔·维里科夫斯基《变中的地球》,266 页。lmmanuel ve likovsky,earth.in upheaual ,pocket books,new york,1977,p.266.

④《纽约时报》,1951年4 月15日。

⑤罗伯妲·史克洛华《预测行星位置》,附录于法兰克·华特斯《墨西哥秘密》,285 页及其后各页。roberta s.sklower ,“predicting planetary positions,"appendix to frank waters ,mexico mystipue ,sage books ,chica go,1975,p.285ff.

⑥《剧变中的地球》,138 页。

⑦唐纳·派登《圣经洪水与冰河时代:科学史的一项研究》,49页。donald w.patten,the biblical flood and the ice epoch:a study in scientifc history,pacific merdian publishing co ,seattle ,1966,p .49.

⑧《大英百科全书》,1991年版,第27卷,530 页。

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