大科学家:天文台的作用

十六世纪丹麦天文学家第谷所使用的墙象限仪

提到天文台,你是不是立刻会联想到穹顶建筑,以及巨大的望远镜?

不过,望远镜是伽利略那个时代才出现的发明,距今不过四百多年。这是否代表在此之前,世上根本没有天文台?

答案当然是否定的。例如目前仍完好的韩国庆州“瞻星台”,就比伽利略早了一千年。而在中国境内与阿拉伯世界也曾出现过许多“欠缺望远镜”的古代天文台,但如今只剩下一堆遗址,甚至连遗址也找不到了。

话说回来,既然古代天文学家使用肉眼观测星空,还需要天文台做什么?或者我们可以这么问:既然没有望远镜,这些天文台里有些什么呢?

最简单的答案就是测量天体位置的仪器。比方说,如果你要测量北极星的仰角,用一个量角器应该就行了,但是误差在所难免,而且恐怕不小。可想而知,量角器越大,精确度就越高;如果量角器像房子那么大,精确度一定非常高。

事实上,古代天文台几乎都建有这样的“巨型量角器”,正式名称是“墙象限仪”(mural quadrant)。比方说,位于伊朗马拉盖的古天文台,其中的量角器就真的好像一堵高墙。

这座建于公元1259年的古代天文台,背后有个相当传奇的故事,必须从蒙古西征的历史讲起。

根据历史记载,蒙古帝国总共发动过三次西征,路线各有不同。若以成吉思汗御驾亲征的首次西征为基准,大致来说第二次路线偏北,第三次则偏南。

第三次西征(1252-1260年)由成吉思汗的孙子旭烈兀领军,从中亚一路打到地中海岸。公元1258年,大军攻陷阿拉伯帝国的首都巴格达,结束了伊斯兰世界的黄金时代,乃是这次西征最深远的影响。不过在此之前,还有一项相当重要的战果,那就是消灭了神秘的“木剌夷国”。

严格说来,木剌夷并不算是一个国家,而是神秘的宗教团体。这个名叫阿萨辛派(Hashshashin)的教团是伊斯兰教的一个异端,由于他们人数不多,没有正统的军队,因此采用暗杀方式与敌人周旋──英文的刺客(assassin)就是这么来的。

从十一世纪末到十三世纪中,阿萨辛派总共传了八代教主,他们占据里海南方的险要山区地形,俨然成为一方霸主。旭烈兀西征时,断断续续花了三年的时间,才终于在1256年底打到阿萨辛派的主要据点阿剌模忒堡(意为“鹰巢”)。第八代教主眼看大势已去,赶紧派出求和使节,希望至少能够保住身家性命。

在这个使节团中,有一位名叫图西(Nasir al-Din al-Tusi, 1201-1274)的成员,他并不是异端,更不是刺客,而是当时伊斯兰世界的一位大学问家。

像图西这样的斯文学者,为何会投靠神秘且邪恶的阿萨辛派,背后自然有不足为外人道的苦衷。

话说图西生在图西(正如达芬奇的家乡是文西),十几岁时前往附近的内沙布尔求学,岂料不久之后,这两个城市都遭到蒙古首次西征的蹂躏。图西经历这样的战祸,深知“苟全性命于乱世”万分不易,想来想去,据地称王的阿萨辛派成了他唯一的选择。

于是图西从二十几岁起,就在阿萨辛派的山中碉堡从事学术研究,如此二、三十年,居然也著作等身,甚至在伊斯兰世界享有大名。

在这幅伊朗地图中,从右到左四个黄点为图西一生的主要居住地:图西(Tus, 又译图斯)、内沙布尔(Nishapur)、阿剌模忒(Alamut)、马拉盖(Maragheh)

或许正是这个缘故,旭烈兀对图西另眼相看,给了他一个类似顾问的职位,并带着他踏上征途。阿萨辛派的教主则难逃一死,换言之图西的求和任务以失败告终。蒙古大军攻陷巴格达之际,据说图西也在现场,却未能阻止旭烈兀大开杀戒,也未能劝阻他毁掉藏书万卷的智慧宫。

这并不代表旭烈兀轻视图西的意见,而是只有在学术方面,旭烈兀才对他言听计从──马拉盖天文台就是最好的例证。公元1259年,这座当时世界顶尖的天文台顺利落成,图西顺理成章担任台长。虽然当时西征尚未结束,旭烈兀已在占领的土地上建立了伊儿汗国,因此马拉盖天文台是一所正式的国家级研究机构。

这座位于里海西岸的天文台,在各方面皆可算是首屈一指,成了后来许多天文台模仿的对象。在全盛时期,它网罗了东西方许多优秀的学者(很可能超过百人,包括不少中国天文学家),几乎是一个小型联合国。

马拉盖天文台遗址,地上物皆为后人所建

身为台长的图西当然在天文学上有重大建树,例如他根据十多年的观测结果,编成《伊儿汗星表》,对五大行星的运动有相当精确的描述。后来这个星表传到欧洲,出现了拉丁文译本,成为哥白尼研究太阳系的重要参考资料。

然而,如果我们把图西定位成优秀的天文学家,甚至当时最伟大的天文学家,其实都太小看他了。

因为在图西的学术研究中,天文学只占一小部分而已。比方说,图西也是一位优秀的数学家,对三角学有重大的贡献,著名的“正弦定理”就是他发现的。此外他还是生物学家,在其相关著作中,有着非常接近达尔文学说的理论。

不过,即使我们称图西为全能科学家,仍不足以彰显他在科学史上的地位。因为在伊斯兰黄金时代,这样的全能学者不在少数,稍后我们还会介绍两三位。

就历史定位而言,图西最重要的身份应该是有史以来第一位“大科学家”,更正确的说法则是“大型科学计划的主持人”。

一般我们都以为大型科学计划是二十世纪才出现的,例如登月任务、人类基因组计划,以及粒子加速器的相关实验──这些大型科学计划至少都有两个特点:一是政府出资,二是团队合作。

然而,就十三世纪的人力与物力而言,马拉盖天文台绝对符合“大科学”的定义。更重要的是,身为台长的图西完全符合“大型科学计划主持人”的条件:除了自身学养深厚,还兼具应付政治人物的本领,以及高超的领导力甚至个人魅力。

直到将近七百年后,西方世界才出现了一位能和图西媲美的大科学家,那就是二次大战期间主导“曼哈顿计划”的物理学家欧本海默(他也是一位百科全书派人物)。有不少人认为,如果没有欧本海默居中协调,同盟国的原子弹不一定会那么顺利诞生。

由于大科学一定有政府的影子,身为大科学家就必须善于和政治人物打交道,而从上面这个故事,我们了解到图西可说是个中翘楚。无论阿萨辛派的教主,或是蒙古的可汗,都是豺狼虎豹般的人物,却一个接一个成了图西的保护伞与加油站。

还记得阿基米德是怎么死的吗?当蒙古大军兵临城下之际,图西只要态度稍微强硬一点,就有机会步上阿基米德的后尘。然而,正应了“性格决定命运”这句老话,他非但没有死于敌手,反而借着敌人之力,成就了另一番科学大业,对天文学的发展造成深远的影响。

在那个浊浊乱世中,图西不只苟全了性命,还能做出重大的学术贡献,令人不得不佩服他的智慧和勇气。至于他是否趋炎附势,甚至卖主求荣,就由得历史去评说了。