(這是我從自然科學史研究站點轉載的專業論文,論文作者是自然科學史研究所的研究員嚴敦傑先生,轉載這片論文是想告訴某些懷疑中國古代航海技術的人,中國航海技術在三國時代是有能力遠航的,不要以為三國時候只有小木船)
《中國古代航海技術淺論》論文部分內容
我國幅員遼闊,海岸線很長,不只是一個大陸國家,而且也是一個海洋國家,自古以來航海事業就很發達。
天文航海技術
天文航海技術主要是指在海上觀測天體來決定船舶位置的各種方法。我國古代出航海上,很早就知道觀看天體來辨明方向。西漢時代《淮南子》就說過,如在大海中乘船而不知東方或西方,那觀看北極星便明白了。(《齊俗訓》:「夫乘舟而惑者,不知東西,見斗極則悟矣。」)晉代葛洪的《抱朴子外篇amp;#8226;嘉遯》上也說,如在雲夢(古地名)中迷失了方向,必須靠指南車來引路;在大海中迷失了方向,必須觀看北極星來辨明航向。(「夫群迷乎雲夢者,必須指南以知道;並乎滄海者,必仰辰極以得反。」)東晉法顯從印度搭船回國的時候說,當時在海上見「大海瀰漫,無邊無際,不知東西,只有觀看太陽、月亮和星辰而進。」一直到北宋以前,航海中還是「夜間看星星,白天看太陽」。只是到北宋才加了一條「在陰天看指南針」。
大約到了元明時期,我國天文航海技術有了很大的發展,已能觀測星的高度來定地理緯度。這是我國古代航海天文學的先驅。這種方法當時叫「牽星術」。牽星術的工具叫牽星板。
牽星板用優質的烏木製成。一共十二塊正方形木板,最大的一塊每邊長約二十四厘米,以下每塊遞減二厘米,最小的一塊每邊長約二厘米。另有用象牙製成一小方塊,四角缺刻,缺刻四邊的長度分別是上面所舉最小一塊邊長的四分之一、二分之一、四分之三和八分之一。比如用牽星板觀測北極星,左手拿木板一端的中心,手臂伸直,眼看天空,木板的上邊緣是北極星,下邊緣是水平線,這樣就可以測出所在地的北極星距水平的高度。高度高低不同可以用十二塊木板和象牙塊四缺刻替換調整使用。求得北極星高度後,就可以計算出所在地的地理緯度。
元代意大利的馬可波羅由陸路來我國,在我國耽了二十多年後由海路回去。海路航線是經我國南海進入印度洋折而往西。馬可波羅當時是搭乘我國航海家駕駛的我國船舶回去的。在馬可波羅遊記中記載了當時我國海船和航海的情況。據遊記記載,海船由馬六甲海峽進入印度洋後,便有北極星高度的記錄,可見那時我國航海家已經掌握了牽星術。明代鄭和七次下「西洋」,「往返牽星為記」。可知當時航行在印度洋中的我國航海家已經十分熟悉牽星術了。明代牽星,一般都是牽北極星,但在低緯度(北緯六度)下北極星看不見時,改牽華蓋星(北極星是小熊座a星,華蓋星是小熊座β、γ雙星)。
明代在航海中還定出了方位星進行觀測,以方位星的方位角和地平高度來決定船舶夜間航行的位置。當時叫觀星法,觀星法也屬牽星術範圍之內。
明代牽星術的航海記錄,例如從古裡(今印度西海岸的科澤科德)到祖法兒(今阿拉伯半島東海岸阿曼的佐法爾)航路,在古裡開船,看北極星的高度是六度二十四分(折合今度,下同)。船向西北,船行九百公里到莽角奴兒(今印度西海岸的門格洛爾),看北極星的高度是八度。後船向西北偏西,航行一千五百公里,在大海中,看北極星的高度是十度。又船向正西稍偏北,航行二千一百公里,到祖法兒,看北極星的高度是十二度四十八分。把北極星高度用當時的算法拆算地理緯度,和現在各地的地理緯度基本相合。又從航路來看,航向和航程也和現在的骯路大致相同。由此可見,明代天文航海技術已經相當先進。
關於求天象出沒時間,明代航海家也有些規定。流傳下來的明末抄本航路專書中有太陽月亮的出沒時間表,還有「定太陽出沒歌」和「定太陰出役歌」。「定太陽出沒歌」文是:
「正九出乙沒庚方;二八出兔沒雞場;
三七出甲從辛沒;四六生寅沒犬藏;
五月出艮歸乾上;仲冬出巽沒坤方;
惟有十月十二月,出辰入申仔細詳。」
這是把十二個月的太陽出沒時辰用一首歌訣來概括。正月、九月太陽出在乙時沒在庚時,乙時在卯時和辰時之間,庚時在申時和西時之間。又兔指卯時,雞指酉時。甲時在寅時和卯時之間,辛時在酉時和戌時之間。犬指戌時。艮時在丑時和寅時之間,乾時在戌時和亥時之間。巽時在辰時和已時之間,坤時在未時和申時之間。五月是夏至所在的月份,所以太陽出的時間要早,沒的時間要晚。仲冬是十一月,是冬至所在的月份,所以太陽出的時間要晚,沒的財間要早。這樣計時和天象實際相比是有些誤差的,但大致還適用。
據明代一些航海書籍記載,遠洋海船上各色人員俱備,其中陰陽官、陰陽生專管觀測天象。明末流傳的小說《三寶太監西洋記通俗演義》中記載,「觀星斗陰陽宮十員」。又說:」每一號船上面有三層天盤,每一層天盤裡面擺著二十四名官軍,日上看風看雲,夜來觀星觀鬥。」雖然這是一部小說,但多少也反映了明代航海中一些實際情況。
地文航海技術
我國古代地文航海技術的成就,包括航行儀器如航海羅盤、計程儀、測深儀的發明和創造,以及針路和海圖的運用等。
航海羅盤是我國發明的。我國發明指南針後,很快使用到航海上。北宋時的指南浮針,也就是後來的水羅盤。宋代朱或敘述宋哲宗元符二年到徽宗崇寧元年(公元1099年到1102年)間的海船上已經使用指南針。宣和五年(公元1123年)徐兢到朝鮮去回國後所著《宣和奉使高麗圖經》中描寫這次航海過程說:晚上在海洋中不可停留,注意看星斗而前進,如果天黑可用指南浮針,來決定南北方向。這是目前世界上用指南針航海的兩條最早記錄,比公元1180年英國的奈開姆記載要早七八十年。
航海羅盤上定二十四向,二十四向我國漢代早有記載。北宋沈括的地理圖上也用到這二十四向。把羅盤三百六十度分做二十四等分,相隔十五度為一向,也叫正針。但在使用時還有縫針,縫針是兩正針夾縫間的一向,因此航海羅盤就有四十八向。大約南宋時已有這四十八向的發明了。四十八向每向間隔是七度三十分,這要比西方的三十二向羅盤在定向時精確得多。所以三十二向的羅盤知識在明末雖從西方傳進來,但是我國航海家一直用我國固有的航海羅盤。
古時船上放羅盤的場所叫針房,針房一般人員不能隨便進去。掌管羅盤的人叫火長。明代《西洋番國志》中說:要選取駕駛人員中有下海經驗的人做火長,用作船師,方可把針經圖式叫他掌握管理。「事大責重,豈容怠忽。」可見航海羅盤是海船上的一個重要設備。
計程儀又叫測程儀。三國時期吳國海船航行到南海一帶去,有人寫過《南州異物誌》一書,書中有這樣的記載:在船頭上把一木片投入海中,然後從船首向船尾快跑,看木片是否同時到達,來測算航速航程。這是計程儀的雛型。一直到明代還是用這個方法,不過規定更具體些,就是以一天一夜分為十更,用點燃香的枝數來計算時間,把木片投入海中,人從船首到船尾,如果人和木片同時到,計算的更數才標準,如人先到叫不上更,木片先到叫過更。一更是三十公里航程。這樣便可算出航速和航程。
我國古代這種計程的方法,和近代航海中扇形計程儀構造很相近似。扇形計程儀也是用一塊木板(扇形),不過用和全船等長的游線繫住投入海中,然後用沙時計計算時間。沙時計一倒轉是十四秒。在游線上有記號,從游線長度算出航速和航程。我國古代用香枝(也叫香漏),西方近代用沙時計(也叫沙漏),兩者實在是異曲同工。
我國至遲在唐代末年已有測深的設備。一種是「下鉤」測深,一種是「以繩結鐵」測深。深度達到六十多尺,這還是淺水測深。再稍晚一些,有記載說用綱下水測深,「綱長五十餘丈,才及水底。」綱是大繩,五十多丈,在已是深水測深了。
南宋末年吳自牧的《夢粱錄》上說:如果航海到外國做買賣,從泉州便可出洋。經過七洲洋,「船上測水深約有七十餘丈」。當時測水這樣深,可見我國宋代已經有比較熟練的深水測深技術了。
宋代已經有針路的設計。航海中主要是用指南針引路,所以叫做「針路」。記載鐵路有專書,這是航海中月積月累而成。這些專書後來有叫「針經」,有叫「針譜」,也有叫「針策」的。
凡是針路一般都必寫明:某地開船,航向,航程,船到某地。航向的名稱有下列各種:單向的,叫單針(也有叫丹針的),或叫正針。雙向的,以相鄰兩向並稱,就是上文提到的縫針。兩個航向合稱時,有四種情況:第一,先單向後雙向;第二,先雙向後單向;第三,兩個都是單向;第四,兩個都是雙向。還有超過兩個航向合稱的。航程都用更計算。船到某地,就用四種不同稱號:第一,平,並靠的意思;第二,取,經過的意思;第三,見,望見的意思;第四,收,到達的意思。船舶在晚間航行時,要把牽星記錄寫入針路裡。又在航行過程中還要不斷測量水深,也要寫入針路。
現在把明代《籌海圖編》記載由太倉到日本的針路舉例摘錄如下:「太倉港口開船,用單乙針,一更,船平吳淞江。用單乙針及乙卯針,一更,平寶山,到南匯嘴。用乙辰針出港口,打水1六七丈,沙泥地是正路,三更,見茶山。自此用坤申及丁未針,行三更,船直至大小七山,灘山在東北邊。灘山下水深七八托2,用單丁針及丁午針,三更,船至霍山。……」這段文字不算難懂。現在已經發現好幾種針路抄本,包括東洋和西洋的,我們要進一步研究。十六世紀初葡萄牙人航行於東南亞時,襲用了我國航海家所用的針路。
至於海圖,北宋徐兢《宣和奉使高麗圖經》上己有海道圖,這是我國航海海圖最早的記載,可惜原圖已失傳。我國現存最早的海道圖是明初《海道經》裡附刻的「海道指南圖」。
明茅元儀輯《武備志》二百四十卷,卷末附有「自寶船廠開船從龍江關出水直抵外國諸番圖」,這就是著名的「鄭和航海圖」。圖上的航程地理,和明代祝允明(1460—1526)《前聞記》所記宣德五年《公元1430年)鄭和末一次下「西洋」相合,推測這圖大概是十五世紀中葉的作品。「鄭和航海圖」已蜚聲中外,研究十五世紀中外交通史和航海技術史,都把這幅海圖作為重要的依據。
明末有些古籍記有「各處州府山形水勢深淺泥沙礁石之圖」,「靈山往爪哇山形水勢法圖」,「新村爪哇至瞞刺加山形水勢之圖」,「彭坑山形水勢之圖」等,這些圖都只保留了文字記載,原圖都失傳了。從這些海圖的文字說明看,當時海圖上都註明海上危險物(比如「有草嶼」、「有蘆荻」等),淺灘(比如「灣內淺可防」、「有泥淺」等),暗礁(比如「有沉礁在港口不可近」、「有沉礁打浪」等),沙州(比如「有沙礁」)以及岩石(比如「有老古石」、「有古老石岸」等)。這些和近代海圖上的要求大致符合。
清代前期保存下來的海圖,有西南洋各番針路方向圖一幅,彩繪紙本,時代大約在康熙五十年到五十四年(公元1711年到1715年)間,有東洋南洋海道圖一幅,也是彩繪紙本,時代大約在康熙五十一年到六十一年(公元1712年到1722年)間。這兩幅海圖現在都保存在北京故宮。