雖然現代讀者並不期望,一篇討論天體力學的文章讀起來有如搖籃曲一般淺顯易懂,但是,他們相信,他們能夠立刻理解神話「意象」,因為在他們的觀念中,只有那些長達一頁的近似值公式和類似的東西才是「科學的」。
他們沒想到,同樣深奧的知識以往也可能通過日常語言來表達。這個可能性,他們從未考慮過,儘管古代文化一些顯而易見的成就——諸如金字塔和冶金術——足以證明,當時有一群認真的、聰明的人在幕後主導這一切,而這些人肯定懂得使用科技語言……1
這段文字引自麻省理工學院已故科學史教授桑提拉納(Giorgio de Santillana)的著作。在以下數章中,我們將探討他對古代神話所做的革命性研究。簡單地說,他的論點是這樣的:遠古時代,一群認真的、聰明的人設計出一套方法,把先進的天文學所使用的專門術語,隱藏在神話的日常語言背後。
桑提拉納的看法正確嗎?如果正確,那麼,這些聰明認真的人——在史前的舞台後面默默工作的天文學家和科學家——究竟是誰呢?讓我們從一些最基本的事實開始。
天空的熱舞
每24小時,地球繞著自己的軸旋轉一周;它的赤道周長24902.45英里。因此,當一個人一動不動站立在赤道上時,事實上他是在移動中,以大約每小時1000英里的速度跟隨地球旋轉。從外太空俯瞰北極,我們會發現,地球的自轉是反時針方向的。
地球每天繞著自己的軸旋轉,同時也繞著太陽運行(同樣也是反時針方向);它的軌道略呈橢圓,而不是完整的圓形。地球以驚人的速度環繞太陽軌道,每小時運行666O0英里,約莫相當於一般駕駛人在6年中開車的裡數。換言之,我們是以每秒鐘18.5英里的速度飛馳在太空中,這比任何子彈都快得多。您讀完這一小段文字時,我們已經沿著地球繞太陽運行的軌道航行了大約550英里。
地球環繞太陽一周需要一年時間,因此,我們惟有通過四季的緩慢變化,才能察覺到我們參與的這一場驚人的太空軌道賽跑。在四季的循環更迭中,我們可以看出一股奇妙的、公正的力量在運作,把春、夏、秋、冬平均分配給世界各個地區,對南半球和北半球一視同仁,不偏不倚,年年如此,從未發生過偏差。
相對於軌道面,地球的自轉軸略為傾斜(大約和垂直線成23.5度角)。這個傾斜造成季節的變化:每年6個月,它將北極和整個北半球引離太陽,讓南半球享受溫暖的夏季,然後在剩下的6個月中,將南極和南半球引離太陽,讓北半球度過夏天。陽光照射到地球表面任何一個地點的角度每年一次的變化,以及那個地點接受陽光的時數在一年中的變易,是造成季節循環更迭的原因。
在天文學中,地球的傾斜被稱為「斜交」(obliquity);它的軌道面向外延伸在天球中形成一個大圓圈,則被稱為「黃道」(ecliptic)。天文學家常提到的「天赤道」(celestial equator),是將地球的赤道延伸到天球。今天,天赤道和黃道之間大約成23.5度角,因為地球的自轉軸和垂直線之間成23.5度角。被稱為「黃赤交角」(obliquit of the ecliptic)的這個角度並不是一成不變的。一如我們在本書第11章討論安第斯山帝華納科城興建日期時提到的,在漫長的歲月中,黃赤交角不斷地改變,雖然速度極為緩慢,而改變的幅度也從未超過3度——最接近垂直線時是22.1度,離垂直線最遠時是24.5度。整個週期,從24.5度到22.1度,然後又回到24.5度,總共需要大約4.l萬年的時間才能完成2。
就這樣,我們脆弱的地球在沿著軌道環繞太陽快速運行時,還得一面旋轉,一面擺盪。運行一圈費時一年,自轉一周只消一天工夫,完成擺盪的週期則需要4.1萬年。一場狂熱的舞蹈彷彿在太空中進行;我們不斷跳躍旋轉,飄過永恆的時空,時時刻刻感受到兩種相反的慾望在心中交戰——有時我們渴望投入太陽的懷抱,有時卻想逃遁入外太空的黑暗中。
玄秘的影響
現在我們知道,太陽的引力範圍延伸到太空中廣達15兆英里,幾乎是前往最近的恆星的一半路程,而地球就是被困在這個引力範圍的內圈。因此,它對我們這個行星的吸力大得不得了。同時影響我們的,還有太陽系其他行星的地心吸力。這些星體競相發揮吸引力,試圖將地球導離它環繞太陽運行的正常軌道。由於這些行星大小不等,繞太陽運行的速度也不同,它們發揮的共同引力,會以複雜但可預測的方式隨著時間改變,而地球繞行太陽的軌道也會不斷改變形狀,作為回應。軌道是橢圓形,因此,這些改變影響到它的伸長程度——這在天文學上稱為「離心率」(eccentricity)。離心率有時低到近乎零(當軌道的形狀接近完整的圓形時),有時高達6%(這時軌道的形狀顯得最修長,最像橢圓形)。
此外,地球還得遭受其他形式的星體影響。學者指出,當木星、土星和火星排成一列時,地球上的短波無線電周率就會受到干擾,但原因至今不明3。關於這個現象,我們已經掌握有明確的證據:
木星、土星和火星繞太陽運行時的位置,與電波在地球高層大氣所遭受的強烈干擾之間,顯然存在著某種奇異的、出人意料的關聯。這似乎顯示,行星和太陽共享一個宇宙性的、從太陽系中心向外延伸10億英里的電子平衡體系。這樣的一種平衡,在目前的天體物理學理論中還找不到解釋4。
撰寫這項報道的《紐約時報》記者,並未深入探討這個現象的意義。他們也許不曉得,上述這段文字聽起來很像公元前3世紀巴比倫歷史家、天文學家與預言家貝洛蘇斯(Berosus)說過的話。他對「世界末日」來臨之前出現的預兆,做過「深刻」的研究。值得注意的是,對瑪雅人預言的「第五太陽紀」結束日期素有研究的現代占星家指出,在那一天,行星將以極為奇特的形式排列——奇特到「45200年中只會發生一次……我們可以預期,這種不尋常的排列肯定會產生不尋常的效果」5
精神正常的人難免會對這種預言抱持懷疑的態度。但是,無可否認的,各種各樣的影響力——其中有很多我們到現在還不完全理解——在太陽系中競相發揮作用。這些影響力,最強勁的要數我們自己的衛星:月亮。例如,地震通常發生在(一)滿月的時候,或地球位於太陽和月亮之間時候;(二)新月的時候,或月亮位於太陽和地球之間的時候;(三)月亮穿過受影響地區子午線的時候;(四)月亮在運行的軌道上最接近地球的時候6。第四種情況出現時——學者管它叫「近地點」(perigee)——月亮對地球的引力作用增強約6%。每隔271/3天,這種情況就會發生一次。在這個時候,月亮產生的潮汐作用不僅影響到地球海洋的起伏,也影響到禁錮在脆弱地殼內的熾熱岩漿的動靜。(有位學者形容,地殼就像「一個紙袋,裡頭裝滿蜂蜜或糖蜜,以赤道旋轉的1000多英里時速,加上地球繞太陽運行的6.6萬多英里時速,一路擺盪前行」。)7
一顆畸形行星的擺盪
這種圓周運動當然會產生強大的離心力,使得地球的「紙袋」在赤道部位向外膨脹,一如牛頓在17世紀證明的。其必然結果就是兩極的扁平化。故此,我們的地球實在不算是一個完整渾圓的球體;嚴格說,它應該被稱為「扁球」(oblate spheroid)。地球的赤道半徑是3963.374英里,比兩極半徑(3949.921英里)多出約14英里。
多少億年以來,地球扁平的兩極和膨脹的赤道,就一直跟奇妙的引力展開一場隱秘的數學互動。一位專家解釋:「由於地球是扁平的,月亮的引力總是把地球的軸引到一邊,使它傾斜,與月亮的軌道形成一直角。在較小的程度上,太陽也發揮類似的作用。」8
同時,赤道的膨脹——赤道周邊地區體積的增加——促使地球穩定在自身的軸上,如同迴旋器(gyroscope)的邊緣所發揮的作用一樣。
年復一年,在星際互動中,這種迴旋器效應防止太陽和月亮之間的「拔河」劇烈改變地球自轉軸的方向。然而,這兩個星體共同發揮的引力作用畢竟相當強大,足以迫使地球的軸「進動」(to precess)——在天文學上,這意味著地球的軸以順時針方向緩慢地擺盪前進,與地球的旋轉方向相反。
這樣的一種運行,是地球在太陽系中所表現的特徵。玩過陀螺的人不難理解這點;陀螺畢竟只是另一種迴旋器。充分地、持續不斷地旋轉時,陀螺是直立的。可是,一旦它的軸偏離垂直方向,它立刻就表現出第二種行為:繞著一個大圈子緩慢地、固執地反向擺盪。這種擺盪——天文學上稱為「歲差」(precession)——改變地球的軸所指的方向,同時使它新近取得的傾斜角度保持穩定。
第二種比喻方式略為不同,但也許能進一步幫助讀者理解這個複雜深奧的天文現象:
1、想像地球漂浮在太空中,略為傾斜,和垂直線形成大約23.5度角,每24小時繞著自己的軸旋轉一次。
2、把地球的軸想像成一根粗大的堅實的樞軸(Pivot)或輪軸(axle):它穿過地球的中心,兩端從地球的南極和北極凸出來,一路延伸進太空中。
3、把你自己想像成一個巨人,肩負特殊的使命,跨著大步走過太陽系。
4、想像你朝著傾斜的地球走過去(由於你是一個巨人,在你眼中,地球這個行星比水車的輪子大不了多少)。
5、想像你伸出兩隻手,抓住那根軸子凸出的兩端。
6、接著,在你想像中,你開始緩慢地旋轉軸子的兩端:一隻手推軸子的一端,另一隻手拉軸子的另一端。
7、你抵達時,地球自身已經在轉動中。
8、你的任務並不是干擾地球自身的旋轉,而是賦予它另一種運動:被稱為「歲差」的緩慢、順時針方向的擺盪。
9、為了完成這個任務,你必須把軸子的北端往上推,在北半球繞著一個大圈子旋轉,同時,把軸子的南端往下拉,在南半球繞著同樣大的一個圈子旋轉。你必須使用雙手和肩膀,完成這個緩慢的迴旋動作。
十、提醒你:在你這個巨人眼中,地球雖然只不過是一隻「水車輪」,但它比你想像的要沉重得多——事實上,它是那麼的沉重,你必須花25776年時間,轉動地球軸子的兩端,完成一個「歲差週期」。(任務完成時,你會發現,軸子的兩端在天球中所指的方向,跟你抵達時一模一樣。)
□、哦,順便一提,既然你已經開始執行你的任務,我們最好跟你說清楚:你永遠不得離開工作崗位,因為當一個歲差週期結束時,另一個週期必須馬上開始,然後另一個……另一個……值到永遠永遠。
□、你可以把這一切看成太陽系的基本運作機制之一,也可以將它視為上帝的旨意。隨你便。
在整個過程中,當你緩慢地繞著天空推動地球的軸子時,它的南端會順序指向圍繞南天極的不同星體(有時候,當然會指向空無一物的太空),北端會順序指向圍繞北天極的不同星體。
這種情況有點像孩子們玩的「大風吹」遊戲。使一切不斷移動的,是地球的軸向歲差(axial precession)——巨大的引力和迴旋力造成的運動,具有規律性,利用現代儀器很容易推測出來。例如,現在的北極星(polaris)是小熊座a型星(alpha Ursae Minoris),但是,通過電腦我們可以精確計算出,公元3000年時佔據北極位置的卻是天龍座a型星(alpha Draco nis)。在古希臘時代,北極星是小熊座β型星(beta Ursae Mi noris);到了公元14000年,它將變成織女星(Vega)。
往昔的一大秘密
關於地球在太空中運行和定位的一些基本數據,我們不妨重溫一下:
●球軸略為傾斜,和垂直線大約成23.5度角。在41000年的週期中,角度的改變每一邊可達1.5度。
●每25776年,地球完成一個歲差週期。
●每24小時,地球繞軸自轉一次。每365天(實際是365.2422天),地球繞太陽運行一次。
●影響地球季節最大的是,地球沿著軌道運行時,太陽光線在不同的軌道點照射到地面上的角度。
我們也必須記住,每一年有四個關鍵性的天文時刻,正式宣告春、夏、秋、冬季開始。這些時刻(或稱「基點」)是冬至、夏至、春分、秋分,對古時候的人十分重要。在北半球,冬至在12月ZI日來臨,是一年中白晝最短的一天,夏至則在6月21日出現,是一年中白晝最長的一天。南半球正好相反:冬季從6月ZI日開始,夏季在12月21日來臨。
春分和秋分則是一年中全球各地白晝和黑夜等長的兩天。一如夏至和冬至,北半球春季來臨之日(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),南半球的春季正好開始。
如同季節的微妙變化,這一切都是地球的傾斜角度造成的。地球沿著軌道,運行到北極直接對準太陽時,北半球的夏至就來臨;6個月後,當北極背向太陽時,北半球的冬至就出現。春分和秋分這兩天,全球各地白晝和黑夜長度相等,因為地球沿著軌道運行到這個階段,它的自轉軸正好側向太陽。
現在,讓我們看一看天體力學的一個奇妙現象。
這個現象被稱為「分點歲差」(the precession of the e quinoxes)。它具有嚴謹的、一再重複的數學特質,可以精確地加以分析和預測。然而,若是缺乏精密的儀器,我們就很難觀察它,更不用說精確地加以測量了。
解開歷史一大謎團的線索,也許在這裡可以找得到。
1桑提拉納與戴程德《哈姆雷特的石磨》,57∼58頁。Giorgio de Santil lana and Hertha von Dechend Hamlet』s Mill,DaVid R.Godine,Boston,1992,pp 57-8
2海斯、英相端與沙克登《地球軌道的變化與冰河時代的進程》,《科學》,第194卷第4270期,1125頁。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伊曼紐爾·維裡科夫斯基《變中的地球》,266頁。lmmanuel Ve likovsky,Earth。in Upheaual,Pocket Books,New York,1977,P.266.
4《紐約時報》,1951年4月15日。
5羅伯妲·史克洛華《預測行星位置》,附錄於法蘭克·華特斯《墨西哥秘密》,285頁及其後各頁。Roberta S.Sklower,「Predicting Planetary Positions,"appendix to Frank Waters,Mexico Mystipue,Sage Books ,Chica go,1975,p.285ff.
6《劇變中的地球》,138頁。
7唐納·派登《聖經洪水與冰河時代:科學史的一項研究》,49頁。Donald W.Patten,The Biblical Flood and the Ice Epoch:A Study in Scientifc History,Pacific Merdian Publishing Co,Seattle,1966,p.49.
8《大英百科全書》,1991年版,第27卷,530頁。
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