吳 燕
(清華大學(xué) 人文學(xué)院科學(xué)技術(shù)與社會(huì)研究所,北京 100084)
1926年與1933年進(jìn)行的兩次國際經(jīng)度聯(lián)測是一個(gè)大型國際科學(xué)合作項(xiàng)目,當(dāng)時(shí)中國境內(nèi)有兩家科學(xué)機(jī)構(gòu)兩次參加了聯(lián)測,即由耶穌會(huì)士創(chuàng)建并主持的徐家匯觀象臺(tái)(以下簡稱“徐臺(tái)”)和中國于1924年收復(fù)主權(quán)并主持的青島觀象臺(tái)(以下簡稱“青臺(tái)”)。對(duì)這一事件,沈祖耀曾有《1926年上海徐家匯經(jīng)度測定試驗(yàn)》一文發(fā)表于1983年的《中國科技史料》[1],對(duì)徐臺(tái)在1926年國際經(jīng)度聯(lián)測中所作的工作,尤其是聯(lián)測中所涉及的技術(shù)性細(xì)節(jié)進(jìn)行了研究。除沈文外,有關(guān)國際經(jīng)度聯(lián)測并無更為系統(tǒng)的歷史考察。
筆者有機(jī)會(huì)查閱到兩次聯(lián)測期間留下的大量第一手文獻(xiàn),尤其是徐家匯觀象臺(tái)的書信、科學(xué)報(bào)告等檔案文獻(xiàn)。在對(duì)這些文獻(xiàn)的研究基礎(chǔ)上,本文以中國境內(nèi)的測量為中心,通過對(duì)兩次聯(lián)測活動(dòng)及由此展開的其他社會(huì)歷史線索的考察,嘗試對(duì)下述問題做出解答,即:以更高精度測定經(jīng)度這樣一個(gè)看來純科學(xué)的追求,是如何依托歐洲地域擴(kuò)張而得以完成的。
1926年與1933年進(jìn)行的兩次國際經(jīng)度聯(lián)測,其起因在科學(xué)上有兩條線索:其一是魏格納(Alfred Lothar Wegener,1880—1930)大陸漂移說的驗(yàn)證;其二是無線電報(bào)在時(shí)間測量上的應(yīng)用。
前者源自德國人魏格納1915年出版的著作《海陸的起源》(The Origin of Continents and Oceans),該書開篇這樣寫道:“任何人觀察南大西洋的兩對(duì)岸,一定會(huì)被巴西與非洲間海岸線輪廓的相似性所吸引住……如果用羅盤儀在地球儀上測量一下,就可以看到雙方的大小都是準(zhǔn)確地一致的”。“這個(gè)現(xiàn)象是關(guān)于地殼性質(zhì)及其內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的一個(gè)新見解的出發(fā)點(diǎn),這種新見解就叫做大陸漂移說,或簡稱漂移說;因?yàn)?,這個(gè)學(xué)說的最重要部分是設(shè)想在地質(zhì)時(shí)代的過程中大陸塊有過巨大的水平移動(dòng),這個(gè)運(yùn)動(dòng)即在今日還可能在繼續(xù)進(jìn)行著?!?[2],3 頁)
這一學(xué)說與當(dāng)時(shí)人們所認(rèn)為的固定說截然不同,因此魏格納在提出大陸漂移說的同時(shí),也給出了地球物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、古生物學(xué)和生物學(xué)、古氣候?qū)W、大地測量學(xué)的論證。在該書“大地測量學(xué)的論證”一章中,魏格納寫道:“在具有同樣深遠(yuǎn)思想的各種學(xué)說中,大陸漂移學(xué)說的特具優(yōu)點(diǎn)是它可以被準(zhǔn)確的天文測量所證實(shí)。如果說大陸漂移是在漫長時(shí)間內(nèi)一直在進(jìn)行的,那么應(yīng)該認(rèn)為它在今日還在繼續(xù)移動(dòng)。剩下來的問題是,這種移動(dòng)的速度是否快到能在不長的時(shí)間內(nèi)為天文測量所察覺”([2],86頁)。魏格納根據(jù)地質(zhì)年代的絕對(duì)年齡和大陸移動(dòng)的途徑,計(jì)算出大陸的年移距值。由其列在書中的表格可以看到“格陵蘭與歐洲間的距離變化最大。這里的移動(dòng)是東西向的移動(dòng),因此兩地在移離過程中天文位置將表現(xiàn)為經(jīng)度差的增加”([2],88頁)。
魏格納的這段文字給出了一種以大地天文學(xué)測量(主要是經(jīng)度測量)方法驗(yàn)證大陸漂移說的可能性,而這種測量活動(dòng)事實(shí)上在魏格納系統(tǒng)地提出其學(xué)說之前已在進(jìn)行。對(duì)于這些觀察所取得的成果存在較多爭議,但人們顯然對(duì)無線電報(bào)方法應(yīng)用于經(jīng)度測量寄予了很大希望。①例如約翰·伊凡斯在為魏格納著作所作的序中就提到,在19世紀(jì)時(shí)人們?cè)迷虑蛴^測方法進(jìn)行過經(jīng)度測量;而在1922年,金生(Lt.Col.Jensen)中校曾利用從瑙恩(Nauen)發(fā)出的無線電信號(hào),并用經(jīng)緯儀觀測星體通過中天的時(shí)間,進(jìn)行了精密的經(jīng)度測定。見文獻(xiàn)[3]。
無線電報(bào)(télégraphie sans fil,簡稱T.S.F.)的發(fā)展及其在天文學(xué)中的應(yīng)用為更精確的經(jīng)度測量及驗(yàn)證提供了技術(shù)上的可行性,這是考察國際經(jīng)度聯(lián)測在科學(xué)上的起因的第二條線索。
以往的方法,例如以精密時(shí)計(jì)(chronomètres)的比對(duì)或是以電話或有線電報(bào)完成信號(hào)傳送,都由于時(shí)間上的延遲而產(chǎn)生大量誤差。與上述方法不同,無線電報(bào)使人們能夠在同一張紙帶上同時(shí)記錄下地方時(shí)與其他觀象臺(tái)發(fā)出的無線電時(shí)號(hào),因此能夠保證在百分之一秒內(nèi)即與遠(yuǎn)處觀象臺(tái)的鐘相比較。([4],I)
在將無線電報(bào)應(yīng)用于天文學(xué)特別是時(shí)間測量方面,法國國防部通訊部隊(duì)長官(Commandant Supérieur des Troupes et Services de Transmissions) 費(fèi)利將軍(Général Gustave Ferrié,1868—1932)是一個(gè)關(guān)鍵性人物,他也正是1926年國際經(jīng)度聯(lián)測的總負(fù)責(zé)人。當(dāng)他于1932年2月16日去世之后,一篇發(fā)表于《天空與大地》(Ciel et Terre)雜志的訃告寫道:“這位已故科學(xué)家將其一生同時(shí)獻(xiàn)給了軍隊(duì)與科學(xué)?!?[5],167頁)盡管訃告有時(shí)會(huì)將溢美之辭加諸逝者,但僅就這句話而言,它其實(shí)恰恰概括了費(fèi)利在軍方與在科學(xué)界的雙重身份。作為軍方人士,費(fèi)利將軍曾出色地完成了無線電通訊的組織工作,于戰(zhàn)時(shí)為法國及其盟國提供無線電通訊服務(wù),因此贏得廣泛贊譽(yù),并由此成為軍用無線電報(bào)的負(fù)責(zé)人。而在軍事之外,他的貢獻(xiàn)則可從其一系列頭銜中略見一斑:1926—1927年期間,他是法國天文學(xué)會(huì)(Société Astronomique de France)主席;曾任法國國家委員會(huì)電與地磁部主任、科學(xué)會(huì)國際委員會(huì)副主任、無線電報(bào)科學(xué)協(xié)會(huì)主席、國際天文學(xué)與大地測量-地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)經(jīng)度委員會(huì)主席。由于其一生杰出貢獻(xiàn),他在臨終之時(shí)被授予法國榮譽(yù)軍團(tuán)勛章大十字勛章(Grand-croix de la Légion d'Honneur)①法國榮譽(yù)軍團(tuán)勛章(Légion d'honneur)系由法國政府頒授的最高榮譽(yù)騎士團(tuán)勛章,由拿破侖于1802年設(shè)立,勛章分為五個(gè)等級(jí),最高等級(jí)為Grand-Croix,即“大十字勛章”。。([5],167—168頁)而他一生最重要的貢獻(xiàn)當(dāng)屬無線電報(bào)在天文學(xué)上的應(yīng)用,特別是1926年國際經(jīng)度聯(lián)測的建議與組織工作。
1912年,在聽取費(fèi)利將軍報(bào)告之后,經(jīng)度局(Bureau des Longitudes,Paris)于是年10月在巴黎天文臺(tái)發(fā)起組織了國際無線電時(shí)間大會(huì)(Conférence internationale de l'heure radiotélégraphique),共有16個(gè)國家出席會(huì)議。此次會(huì)議最重要的成果是創(chuàng)建了國際時(shí)間委員會(huì)(Commission Internationale de l'Heure)及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)——國際時(shí)間局(Bureau International de l'Heure,簡稱BIH)[6]。會(huì)議期間,費(fèi)利將軍提出了利用無線電報(bào)(T.S.F.)方式測定經(jīng)度的計(jì)劃([5],167頁)。
以天文觀測檢驗(yàn)經(jīng)度變化的可能性與無線電報(bào)進(jìn)展所帶來的可行性,兩條線索至此匯集到一處,不過,在全球范圍內(nèi)進(jìn)行國際經(jīng)度聯(lián)測遲至十?dāng)?shù)年后才終于成為現(xiàn)實(shí)。1925年7月17日,國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)在劍橋舉行的會(huì)議上做出決議案,對(duì)國際經(jīng)度聯(lián)測的時(shí)間、儀器、觀測方法等諸事宜做出計(jì)劃。根據(jù)該決議案,此次國際經(jīng)度聯(lián)測的工作期限為1926年10月1日至11月30日,為期兩個(gè)月。而費(fèi)利將軍則被此次會(huì)議推選為經(jīng)度委員會(huì)主席。
在聯(lián)測的思路上,發(fā)起者早在劍橋會(huì)議前即有所考慮。首先要在地球上擇定緯度大致相同而經(jīng)度相距120°的三個(gè)基本點(diǎn),從而在極點(diǎn)周圍形成一個(gè)封閉的多邊形,測定這三個(gè)基本點(diǎn)之間的經(jīng)度差,可用于測量結(jié)果精確度校驗(yàn)的依據(jù),同時(shí)對(duì)于遍布于世界各地的多個(gè)測點(diǎn)來說,這三個(gè)基本點(diǎn)也成為它們?cè)跍y量時(shí)所依據(jù)的基點(diǎn)。在三個(gè)基本點(diǎn)之外還要選擇更多測點(diǎn)并將之分組,從而在測點(diǎn)與測點(diǎn)之間或與前述多邊形之間形成多個(gè)二級(jí)多邊形,這些二級(jí)多邊形也要以盡可能的精度與前述基本測點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。根據(jù)這一聯(lián)測思路,三個(gè)大致位于北緯30°且相距約120°的天文臺(tái)最終被選定成為測量基點(diǎn),即阿爾及爾(Alger)、上海徐家匯以及美國加利福尼亞的圣迭戈(San Diego en Californie),前兩個(gè)天文臺(tái)均屬法國所有,而圣迭戈天文臺(tái)的所有權(quán)則屬美國海軍。[7]全世界的50座天文臺(tái)與這三個(gè)測點(diǎn)相連,其中最重要的兩家天文臺(tái)就是格林尼治和巴黎天文臺(tái)。[8]
簡單地說,地球上兩地的經(jīng)度差實(shí)際就是兩地的時(shí)間差,因此經(jīng)度聯(lián)測的主要工作大致有二:其一,測量恒星中天(passages au méridien)時(shí)刻并記錄,劍橋會(huì)議的決議案要求使用的測時(shí)儀器為帶超人差測微器的子午儀和棱鏡等高儀;其二,比較不同經(jīng)度兩地同一恒星中天時(shí)間,從而計(jì)算經(jīng)度差,該工作要求使用帶自記裝置的無線電收?qǐng)?bào)機(jī)。①有關(guān)測量的具體技術(shù)細(xì)節(jié)可參見文獻(xiàn)[1];又可見文獻(xiàn)[4],120—121頁。
1931年,國際大地測量與地球物理學(xué)第4屆全體會(huì)議(la 4eAssemblée générale de l'Union géodésique et géophysique internationale)在瑞典斯德哥爾摩舉行,會(huì)上決定于兩年后的1933年再度進(jìn)行國際經(jīng)度聯(lián)測。[9]以下以表格的形式對(duì)1926年和1933年的情況做一簡述與比較(表1)。
表1 1926年與1933年國際經(jīng)度聯(lián)測的工作安排
1948年,巴黎天文臺(tái)在《大地測量學(xué)雜志》(Journal of Geodesy)上發(fā)表了國際經(jīng)度聯(lián)測的最終結(jié)果分析。根據(jù)該文,“1926年與1933年經(jīng)度的比較顯示,同一個(gè)臺(tái)站在兩次聯(lián)測之間的經(jīng)度差遠(yuǎn)大于根據(jù)同一次聯(lián)測中得到的全部結(jié)果計(jì)算出的經(jīng)度的誤差”[10]。但是對(duì)于研究大陸漂移而言,這場歷時(shí)7年的實(shí)驗(yàn)并未完成設(shè)定目標(biāo)。
為了研究大陸漂移,全部臺(tái)站的結(jié)果被分為三組:
(1)舊大陸(歐洲、亞洲以及非洲)(A.C.)。
(2)北美洲(A.N.)。
(3)大洋洲、澳大利亞以及日本(O.J.)。
利用三十個(gè)重要臺(tái)站的數(shù)據(jù),得到下述結(jié)果(表2):這里,VL是大陸在1926年與1933年之間的相對(duì)于格林尼治的經(jīng)度之變化,εV是結(jié)果誤差,N是用到的結(jié)果的數(shù)目,εext是經(jīng)度的外在誤差。
表2 國際經(jīng)度聯(lián)測中所得到的大陸漂移值1)
由上表數(shù)據(jù)得到大陸相互之間的漂移值:
這里“-”表示大陸遠(yuǎn)離,“+”表示靠近。
由上述所引漂移值可見,“無論如何,誤差都大于漂移值,因此無法設(shè)想在兩次測量之間的七年間隔中發(fā)生漂移的可能性”[10]。對(duì)于這一結(jié)果,該報(bào)告未給出更多解釋。不過綜合幾份報(bào)告,至少可以得到如下兩個(gè)推測:其一,漂移速度與兩次測量的時(shí)間間隔。如果大陸漂移的確存在的話,將是一個(gè)緩慢變化的過程,而以7年之隔測定經(jīng)度差變化在間隔的時(shí)間上似顯太短。其二,從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來看,它是基于一種理想狀態(tài)下而作出的,但地殼本身的情形十分復(fù)雜;而即使某兩處地點(diǎn)之間經(jīng)度差發(fā)生變化,也并不意味著其所在大陸板塊之間的漂移變化。
這里需要提及的是,盡管對(duì)于驗(yàn)證大陸漂移說而言并不成功,但由于國際經(jīng)度聯(lián)測是通過無線電傳送時(shí)間信號(hào)的,波傳播速度的研究也成為經(jīng)度測量的一個(gè)相關(guān)課題,因此在測定經(jīng)度的過程中,各地天文臺(tái)測量并記錄了長波與短波傳播的視速度,為研究這一課題積累了數(shù)據(jù)。
從上述研究可以看到,國際經(jīng)度聯(lián)測是一個(gè)大型測量活動(dòng),需要各地天文臺(tái)共同在世界不同地點(diǎn)進(jìn)行。這一共同行動(dòng)的參與者既包括法國(或耶穌會(huì))在海外建立的天文臺(tái),也有本土天文臺(tái)。這一項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)作也并不只是一個(gè)科學(xué)事件,而是與當(dāng)時(shí)的國際政治、社會(huì)、歷史背景有很多關(guān)連。以下選取中國境內(nèi)兩次參加國際經(jīng)度聯(lián)測的兩家天文臺(tái)——徐家匯觀象臺(tái)和青島觀象臺(tái)——為樣本對(duì)此做更為深入的分析。從兩家天文臺(tái)的背景等因素考慮,它們大致可以被認(rèn)為是這兩種類型參與者的代表。
除了在劍橋會(huì)議所扮演的重要角色之外,法國在國際經(jīng)度聯(lián)測中居于主導(dǎo)地位的另一個(gè)佐證就是,早在劍橋會(huì)議舉行數(shù)年之前,徐家匯觀象臺(tái)與巴黎天文臺(tái)之間書信頻繁往來,就聯(lián)測所涉及的經(jīng)費(fèi)、技術(shù)細(xì)節(jié)等問題進(jìn)行討論。
后來成為徐臺(tái)第六任總臺(tái)長的雁月飛神父(Lejay,S.J.)在1922年寫給徐臺(tái)的一封信中即提到P.Gauthiers參加的“關(guān)于一項(xiàng)經(jīng)度修正計(jì)劃的會(huì)談”。在這封信中他同時(shí)提到“一項(xiàng)8000法郎的補(bǔ)助已經(jīng)法國科學(xué)院(Académie des sciences)表決通過,用于改善徐家匯觀象臺(tái)的授時(shí)工作”;“一臺(tái)勒魯瓦(Leroy)天文鐘已寄出,費(fèi)利將軍通過巴黎天文臺(tái)向徐家匯觀象臺(tái)轉(zhuǎn)讓了一套無線電報(bào)設(shè)備”。而雁氏本人曾參加了法國經(jīng)度局的例會(huì),并因此相信,經(jīng)度測量已經(jīng)達(dá)到最高的精度。[11]此時(shí)的雁月飛已經(jīng)完成其數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位,進(jìn)入巴黎天文臺(tái)開始其研究工作,而他的一項(xiàng)主要研究工作就是進(jìn)行子午儀觀測。([11],53—54頁)在這一期間與徐家匯觀象臺(tái)的過往書信中,雁月飛多次寫到巴黎天文臺(tái)在設(shè)備、觀測等方面的準(zhǔn)備情況。1922年11月,已在巴黎天文臺(tái)授時(shí)部工作的雁月飛在信中說,他“整個(gè)9月都在新的子午儀上工作”。按照雁月飛的描述,巴黎天文臺(tái)的天文學(xué)家“當(dāng)然了解費(fèi)利將軍的計(jì)劃;他們常常談?wù)撨@項(xiàng)計(jì)劃”。[12]
除了即將派赴徐臺(tái)的雁月飛,經(jīng)度聯(lián)測的負(fù)責(zé)人費(fèi)利將軍在劍橋會(huì)議之后也就聯(lián)測所涉及的一些具體細(xì)節(jié)與徐臺(tái)有書信過往。1925年11月,費(fèi)利將軍在寫給當(dāng)時(shí)的徐臺(tái)臺(tái)長勞積勛(Froc,S.J.)的信中說:“和你一樣,我希望雁月飛能夠在6月的時(shí)候運(yùn)走全部必要的設(shè)備,以完成你們的設(shè)備安裝,這樣貴臺(tái)就可以完成將于1926年經(jīng)度大聯(lián)測中要承擔(dān)的全部任務(wù)了。我們可能還會(huì)再交給他用于無線電信號(hào)記錄的必要的裝置?!痹跓o線電信號(hào)管理方面,“從1月1日起,目前所有自埃菲爾鐵塔、里昂、波爾多發(fā)出的時(shí)間信號(hào)將被撤銷,取而代之的是每天8時(shí)和20時(shí)(格林尼治平均時(shí),T.M.G.)自埃菲爾鐵塔和波爾多同時(shí)發(fā)射時(shí)間信號(hào)(日常報(bào)時(shí)與科學(xué)用報(bào)時(shí))?!保?3]
法國科學(xué)院方面也對(duì)徐臺(tái)的觀測給予了資助。1925年2月3日,法國科學(xué)院永久秘書皮卡主持召開法國科學(xué)院“巴斯德基金分配委員會(huì)”(Comité de distribution des fonds de la Journée Pasteur)會(huì)議,決定分配給徐家匯觀象臺(tái)9萬法郎。[14]在稍晚之后的3月11日,雁月飛在寫給徐臺(tái)的信中則談及對(duì)科學(xué)院分配來的這筆基金的使用。[15]
在徐家匯觀象臺(tái),為此次聯(lián)測所進(jìn)行的籌備工作主要包括:地點(diǎn)的選擇、觀測任務(wù)分配與相關(guān)人員的培訓(xùn)、觀測室的新建與改建、儀器的準(zhǔn)備等。
在這些具體的準(zhǔn)備工作之前,葛式神父(Ludovicus Gauchet,S.J.,1873—1951)更在1924年接替蔡尚質(zhì)神父成為佘山天文臺(tái)臺(tái)長之初即提出一項(xiàng)新的工作計(jì)劃。該計(jì)劃最主要的要點(diǎn)是:徐家匯繼續(xù)從事授時(shí)工作,但徐家匯的時(shí)鐘校準(zhǔn)根據(jù)在佘山所確定的時(shí)間完成;并且自此徐家匯的天文觀測部門附屬于佘山天文臺(tái);在佘山添置一個(gè)無線電報(bào)(TSF)發(fā)射臺(tái),需要時(shí),佘山一天兩次發(fā)送時(shí)間到徐家匯。[16]
按照葛神父的想法,只要有時(shí)鐘與需要的設(shè)備,并且“佘山的神父中一位(假設(shè)在佘山允許有兩位神父)須專門負(fù)責(zé)子午儀觀測,另一位在需要時(shí)作為候補(bǔ)”,則在佘山組織子午儀觀測是有可能的。這一計(jì)劃首先可以將所有天文工作均集中合并到佘山——事實(shí)上,時(shí)間的測定顯然是屬于天文學(xué)的;其二可以減輕徐家匯連續(xù)繁忙的事務(wù),以保障其在氣象方面的工作;而更重要的是,這樣做可以保障在時(shí)間與經(jīng)度問題上更為集中持續(xù)的工作,有資源整合之意。[16]
葛式提出的工作計(jì)劃其實(shí)也是佘山為即將于1926年進(jìn)行的國際經(jīng)度聯(lián)測所做的種種準(zhǔn)備之一。雖然后來聯(lián)測的地點(diǎn)擇定于徐家匯,但這種將時(shí)間與經(jīng)度工作集中于一地的作法也為聯(lián)測做好了組織管理上的準(zhǔn)備。
自1901年起,耶穌會(huì)創(chuàng)建的徐家匯觀象臺(tái)在佘山安裝圓頂并已進(jìn)行了20余年的天文觀測,因此,當(dāng)徐家匯被選中作為1926年國際經(jīng)度聯(lián)測的三大基本點(diǎn)之一時(shí),徐臺(tái)首先需要確定的是,該項(xiàng)工作將在佘山還是在徐家匯進(jìn)行。按照該臺(tái)傳教士的考慮,經(jīng)度聯(lián)測所屬的學(xué)科是天文學(xué)而非氣象學(xué),但是從兩臺(tái)所處的位置及通訊條件來看,徐家匯地處上海的大門,它有公共電話線與外灘信號(hào)臺(tái)以及無線電報(bào)局相溝通,而設(shè)在此處的授時(shí)部在測時(shí)、報(bào)時(shí)等方面已有40余年的經(jīng)驗(yàn);相比之下,佘山天文臺(tái)不僅距離上海30公里,而且由于沒有任何直接通訊以及便利的交通而處于完全隔離的狀態(tài)[17]①佘山公路在此時(shí)尚未修建。工部局董事會(huì)在1899年11月29日的會(huì)議上“收到了工程師關(guān)于將此路的修筑計(jì)劃推進(jìn)到實(shí)施階段時(shí)可以采取的步驟的報(bào)告,并下令在董事中傳閱以便在下次會(huì)議討論”,而工程師則根據(jù)工部局的指示進(jìn)行了從現(xiàn)在虹橋路終端到佘山的測量,但直到1924年底,關(guān)于這一公路的討論仍在進(jìn)行。1924年12月10日的會(huì)議記錄中有:“按照上次會(huì)議的指示,業(yè)已傳閱董事會(huì)對(duì)此工程意見的案卷。總董堅(jiān)持他原來的意見,此項(xiàng)工程所需的錢以花在界內(nèi)或貼近租界的馬路工程上為好。董事會(huì)最近已批準(zhǔn)一項(xiàng)以新筑的道路來連接西區(qū)的各條馬路;考慮到工程所需的經(jīng)費(fèi),他不贊同在目前修筑一條通往佘山的道路。他還表示,修筑通往佘山道路的計(jì)劃將肯定會(huì)遭到大量華人的正式反對(duì)。一位董事說,現(xiàn)在看來修筑這一新路的必要性并不像第一次討論時(shí)那樣明顯,因?yàn)楝F(xiàn)在已修起了不少新路,而且目前正計(jì)劃在租界各個(gè)地點(diǎn)筑成出口,他特別提到最近批準(zhǔn)的那個(gè)規(guī)定沿蘇州河筑一條向西延長新路的計(jì)劃。經(jīng)短暫討論后,諸董事一致同意這些意見,會(huì)議決定對(duì)此事不作任何處置?!保?7]。出于這樣的考慮,工作最終確定在徐家匯進(jìn)行。([4],II)隨后,徐臺(tái)根據(jù)測量所需的環(huán)境相繼新建了子午儀室并改造了鐘室。②徐臺(tái)原有的子午儀室對(duì)于獲得觀測所期望的精度是不夠的,因此徐臺(tái)建造了新的觀測室,并一分為二,分別放置子午儀和等高儀。新觀測室在防潮、防溫度變化等方面均作了相應(yīng)的處理。([4],1—3頁)在鐘室方面,必須保證恒溫恒壓,以保證擺鐘的誤差一天不能累計(jì)超過百分之一秒。照徐臺(tái)傳教士的記述,這一改造大致是這樣:在1921年建成的原有鐘室內(nèi)向地下挖出約1.5米,形成一個(gè)半地下室;同時(shí)在這個(gè)半地下室外圍增加一道內(nèi)墻。雙層圍墻均很厚,兩墻之間以及房間上部的空隙全部以木屑填充壓緊。經(jīng)過這樣處理的鐘室沒有周日溫度變化,季節(jié)性變化不顯著,大約為8天有0.2℃的變化。([8],270頁;[4],2—3頁)
根據(jù)天文觀測結(jié)果與時(shí)號(hào)的比較,徐臺(tái)在1926年聯(lián)測期間最終求得的徐家匯的經(jīng)度為8h5m42s.891±0s.005。徐家匯與圣迭戈之間的經(jīng)度差為8h5m28s.724±0s.003。([4],146 頁)
以下通過表格形式對(duì)徐家匯觀象臺(tái)1926年和1933年測量中的相關(guān)方面做一比較(表3):
表3 徐家匯觀象臺(tái)1926和1933年參加國際經(jīng)度聯(lián)測時(shí)的設(shè)備及人員比較表
從表3可以看到,1933年的測量,除比1926年增加一臺(tái)子午儀以及添置鐘室恒溫器之外,徐臺(tái)在人員、資金上均遠(yuǎn)不如1926年的水平。對(duì)比兩次參加聯(lián)測時(shí)的情況,除了具體的設(shè)備以及觀測條件上的變化,一些非技術(shù)因素更加值得注意,這可以歸納出如下三點(diǎn):
(1)人事變動(dòng)。與1926年的情形相比,人手緊張是徐臺(tái)在1933年測量時(shí)最突出的問題。
20世紀(jì)20年代是徐家匯觀象臺(tái)完成其初創(chuàng)工作而進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展期的階段,這一階段的一個(gè)突出特征是,該臺(tái)的觀測人員得到進(jìn)一步充實(shí),其最中堅(jiān)的力量此時(shí)均云集于此。1925年,原徐臺(tái)臺(tái)長勞積勛因病返回法國,而在離開佘山天文臺(tái)后曾在耶穌會(huì)震旦大學(xué)工作過一段時(shí)間的蔡尚質(zhì)神父于此時(shí)接替勞氏擔(dān)任徐家匯觀象臺(tái)的臺(tái)長,因此成為1926年徐臺(tái)參加國際經(jīng)度聯(lián)測的總負(fù)責(zé)人。[18]后來成為徐臺(tái)第六任臺(tái)長的雁月飛和后來成為佘山天文臺(tái)臺(tái)長的衛(wèi)爾甘(P.de La Villemarqué,S.J.)因1926年經(jīng)度聯(lián)測而先后來華。徐臺(tái)下屬的菉葭浜地磁臺(tái)派出兩位熟練的計(jì)算人員參與聯(lián)測中有關(guān)的計(jì)算工作,徐匯公學(xué)(collège de Zi-Ka-Wei)則派出兩位教授和一位年輕的教友助手。此外,法國尼斯(Nice)天文臺(tái)臺(tái)長費(fèi)耶(Fayet)于1926年9月中旬?dāng)yS.O.M.式等高儀抵達(dá)徐家匯參加徐臺(tái)的聯(lián)測工作。除徐臺(tái)耶穌會(huì)士之外,還有三名在佘山工作多年的中國人——藍(lán)林芳(Lè Ling-fang)、連步洲(Lié Bou-tseu)和蔡尚志(T'sa Tsang-ze),被選派跟隨衛(wèi)爾甘一道進(jìn)行等高儀觀測和計(jì)算,其時(shí),他們?cè)谫苌教煳呐_(tái)的職位是計(jì)算員與觀測員[19]①根據(jù)1942年佘山天文臺(tái)職員家屬一覽表(1942年7月15日)顯示,此三人中其時(shí)仍在佘臺(tái)工作的僅連步洲(連蒲舟)一人,職位為“氣象”,其余二人不知何往。[19]。
但是在1933年的測量期間,徐臺(tái)的工作人員發(fā)生了較大的變動(dòng):首先是蔡尚質(zhì)神父于1930年10月27日以78歲高齡去世,未能參加第二次聯(lián)測,而在1926年的觀測中,他曾承擔(dān)了四分之一的天文觀測工作。其次,在1926年聯(lián)測期間——時(shí)值臺(tái)風(fēng)季節(jié)——承擔(dān)了全部氣象服務(wù)工作的龍相齊神父,在1933年聯(lián)測期間代表徐臺(tái)赴里斯本出席在此間舉行的地球物理學(xué)會(huì)議(Congrès géophysique de Lisbonne)。[20]
由于人數(shù)減少,1933年的測量在人員任務(wù)分配上明顯不敷使用,不僅出現(xiàn)一人獨(dú)力完成某項(xiàng)觀測的情況,而且在需要時(shí)還要兼任兩項(xiàng)工作。一個(gè)最明顯的例子就是卜爾克。由于龍相齊的缺席,卜爾克接替了龍相齊的位置帶領(lǐng)兩位助手承擔(dān)氣象服務(wù),同時(shí)他還要負(fù)責(zé)時(shí)間服務(wù)并承擔(dān)了經(jīng)度測量中的全部無線電時(shí)號(hào)接收工作。不過,在人手十分緊張的情況,徐臺(tái)還是分派出盡可能多的人員來保證測量中最重要的子午儀觀測。②在子午儀觀測方面,費(fèi)耶、顧德麟(F.E.Lord,S.J.)、Kiong Wei-zen和雁月飛等4位觀測者各分配到兩組工作夜晚。合計(jì):費(fèi)耶9晚,雁月飛8晚,顧德麟有12晚。見文獻(xiàn)[20],40頁。
(2)費(fèi)耶在兩次測量中的角色成為法國在國際經(jīng)度聯(lián)測中主導(dǎo)地位的又一例證。1926年和1933年的測量,法國人費(fèi)耶兩度來華參與工作。1931年,他在寫給佘山天文臺(tái)臺(tái)長葛式的信中提及經(jīng)度局正在為1933年經(jīng)度聯(lián)測的組織工作而進(jìn)行準(zhǔn)備以及他再度來華的計(jì)劃。按照這封信中的描述,費(fèi)耶此時(shí)身兼數(shù)職:正式任職于巴黎天文臺(tái)(Observatoire de Paris)的天文學(xué)家、主管《天文歷書》(Connaissance des Temps)的經(jīng)度局中的成員,同時(shí)他還保留著尼斯天文臺(tái)臺(tái)長之職,這使他幾乎沒有充裕的時(shí)間并且要時(shí)常往返于巴黎—尼斯之間[21]。除了上述提到的身分之外,費(fèi)耶在兩次測量中其實(shí)是作為法方代表出現(xiàn)在徐家匯的。他不僅分擔(dān)了徐臺(tái)1933年測量時(shí)全部天文觀測工作的三分之一,而且在儀器設(shè)備方面也給徐臺(tái)以實(shí)際的幫助:費(fèi)耶隨身帶來了測量所要用到的S.O.M.等高儀,并且在動(dòng)身赴徐臺(tái)之前將尼斯天文臺(tái)的一臺(tái)子午儀寄往徐臺(tái)。([20],1頁)由于有費(fèi)耶的幫助,在1933年的測量中徐臺(tái)有兩臺(tái)子午儀可供使用。
(3)在經(jīng)費(fèi)方面,徐家匯觀象臺(tái)的兩次聯(lián)測活動(dòng)均得到法國科學(xué)院的經(jīng)費(fèi)資助。不過在1933年的測量中,徐臺(tái)從法國科學(xué)院獲得的資助明顯減少,并且從雁月飛與法國方面的往來書信可以看到,即使是這筆明顯減少的資助也獲取得十分困難。例如在1932年12月9日和1933年9月30日,雁月飛致信皮埃爾將軍,提出關(guān)于經(jīng)度測量中設(shè)備安裝及必要附件添置費(fèi)用的補(bǔ)助申請(qǐng)。從信中可以看到,徐臺(tái)在經(jīng)費(fèi)方面十分緊張:“費(fèi)耶先生的儀器,運(yùn)抵的時(shí)候都有故障,必須到工廠加以整修……”;“進(jìn)行這項(xiàng)工作的費(fèi)用要超過25000法郎,為此經(jīng)濟(jì)十分困難……”他還提到,“在1926年也曾由于同樣的理由,拒絕徐家匯天文臺(tái)參與經(jīng)度測量的工作,后來巴斯德研究院的經(jīng)費(fèi)來了,才接受這項(xiàng)工作的。我不愿再次處于相同的困境”。“至于技術(shù)工作,進(jìn)行得很好……計(jì)算已經(jīng)結(jié)束,只等填寫了,我想在12月下旬費(fèi)耶先生由日本回來時(shí)可以帶走,至少可以把有關(guān)經(jīng)度方面的帶走。”[22]最終,法國科學(xué)院補(bǔ)助給徐家匯觀象臺(tái)25000法郎,用于1933年的測量([20],2頁)。這個(gè)數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于1926年的90000法郎。
綜上所述,1933年的測量在工作條件上明顯弱于1926年的測量。不過,徐臺(tái)仍盡力完成了要求的工作,并取得了很好的成績(表4)。
表4 徐家匯觀象臺(tái)所算得的與部分觀象臺(tái)的經(jīng)度差之變化1)
全部測定完成后,徐臺(tái)進(jìn)行了閉合誤差的校驗(yàn),即在表4中第1行(徐家匯-圣迭戈)和第2行(徐家匯-巴黎)的數(shù)字上加上圣迭戈-巴黎的經(jīng)度差——該計(jì)算值為7h58m09s.355,即得到閉合誤差:
Paris-Zikawei+Zikawei-San Diego+San Diego-Paris=-0s.007在第2行(徐家匯-巴黎)和第7行(徐家匯-華盛頓)的數(shù)字上再加上華盛頓-巴黎的經(jīng)度差——該計(jì)算值為7h17m36s.678,得到:
Paris-Zikawei+Zikawei-Washington+Washington-Paris=-0s.01
1926年的國際經(jīng)度聯(lián)測,中國境內(nèi)有兩家機(jī)構(gòu)參與——徐家匯觀象臺(tái)與膠澳商埠觀象臺(tái)(又稱“青島觀象臺(tái)”①雖然此時(shí)該臺(tái)的正式名稱為“膠澳商埠觀象臺(tái)”,但在蔣丙然撰寫的《膠澳商埠觀象臺(tái)參加萬國經(jīng)度測量成績報(bào)告書》弁言中有“民國十六年十月蔣丙然識(shí)于青島觀象臺(tái)”字樣,故此處仍按慣常作法將其簡稱為“青臺(tái)”。)。其中,徐家匯觀象臺(tái)并非代表中國科學(xué)界,盡管供職于該臺(tái)此次聯(lián)測工作的人員中有三位來自中國的觀測員與計(jì)算員,但他們只是作為觀測計(jì)劃的執(zhí)行者參加徐臺(tái)聯(lián)測工作的,而從該機(jī)構(gòu)本身的性質(zhì)來看,它仍然是法國設(shè)在遠(yuǎn)東的一個(gè)研究機(jī)構(gòu)。因此可以認(rèn)為,青臺(tái)是參加1926年國際經(jīng)度聯(lián)測的唯一一家中方機(jī)構(gòu)。而到1933年的第二次聯(lián)測時(shí),中方參與機(jī)構(gòu)已增加到三個(gè),除青島市觀象臺(tái)之外,還有南京陸地測量總局、廣州中山大學(xué)天文臺(tái)兩家機(jī)構(gòu)參與測量。下文以兩度參加聯(lián)測的青臺(tái)為樣本,對(duì)中方在聯(lián)測活動(dòng)中的參與程度、參與方式以及測量成績等問題加以分析,這將為理解像國際經(jīng)度聯(lián)測這樣的大型科學(xué)項(xiàng)目何以能在全球范圍內(nèi)完成提供另一種觀察與思考的角度。
青臺(tái)受邀參加國際經(jīng)度聯(lián)測是通過外交程序得以實(shí)現(xiàn)的。“先是我國駐法公使準(zhǔn)費(fèi)將軍函邀本臺(tái)加入,旋即咨請(qǐng)外交部核辦”,“外交部據(jù)以轉(zhuǎn)咨教育部。當(dāng)經(jīng)教育部,令派中央觀象臺(tái)臺(tái)長高魯及丙然辦理”。[23]中央觀象臺(tái)在設(shè)備方面不如青臺(tái),尤其是沒有測量所需的設(shè)備,因此任務(wù)最后決定由青臺(tái)承擔(dān)。對(duì)于青臺(tái)在此次聯(lián)測中的任務(wù)與工作程序,費(fèi)利將軍在1926年5月25日的一封信中皆有交代,隨函同時(shí)寄出“無線電發(fā)號(hào)之鐘點(diǎn)及程式單”、“本工作合作之天文臺(tái)及電局暫定名單”、“本工作實(shí)行上法國方面各天文臺(tái)所取之設(shè)備概要”等三份相關(guān)文件。青臺(tái)是作為第二組觀測點(diǎn)參加經(jīng)度聯(lián)測的,因此,“倘承認(rèn)其所得之觀測與基本點(diǎn)之觀測已有滿意之比較以定其經(jīng)度之差,則可停止該所之工作”。[24]
青臺(tái)最終確定的觀測人員及任務(wù)如下:天文科科長高平子任測量主任,技術(shù)員宋國模任主測員,練習(xí)生徐匯平任助測員,而蔣丙然本人負(fù)責(zé)辦理參加聯(lián)測事宜。一個(gè)值得注意的細(xì)節(jié)是,三位測量人員中,高平子與宋國模二人在進(jìn)入青臺(tái)之前均曾在佘山天文臺(tái)學(xué)習(xí)過天文,而徐匯平則于幾年后的1931年4月—5月赴佘山天文臺(tái)學(xué)習(xí)。
據(jù)陳展云在其《中國近代天文學(xué)事跡》中所記,“青臺(tái)雖然有德管時(shí)代遺留的中星儀,但國際間規(guī)定,必須使用附有超人自記顯微尺的中星儀才算合格。因此青臺(tái)呈請(qǐng)膠澳商埠局撥款購置一架這樣的儀器。舊社會(huì)官僚不重視科學(xué),這一次可能因事關(guān)提高國際地位,居然獲得批準(zhǔn)……超人自記顯微尺在當(dāng)時(shí)已算新興的減少人差利器,觀測結(jié)果尚稱良好?!保?5]此說似表明青臺(tái)參與國際經(jīng)度聯(lián)測時(shí)所使用的子午儀系有超人差測微器,但研究該臺(tái)發(fā)表的觀測報(bào)告即可發(fā)現(xiàn),此說有誤。按照青臺(tái)所發(fā)布的觀測報(bào)告,超人自記設(shè)備是在第二次聯(lián)測時(shí)才使用的。
1926年,青臺(tái)剛剛收歸中國主權(quán)兩年,由于經(jīng)費(fèi)等種種原因,該臺(tái)所使用的儀器全部來自德管時(shí)代,雖有測時(shí)所用的子午儀,但因沒有超人差測微器而并不符合經(jīng)度委員會(huì)的要求。而“以中國學(xué)術(shù)機(jī)關(guān),被邀參加,獲躋萬國同等之地位,誠屬邦家之光”,為此,蔣丙然于“夏間曾赴上海香港各天文臺(tái)調(diào)查,觀外人所設(shè)立者,均器新而備,倘辦理成績,相形見絀,適足為中國之玷,憂懼彷徨,請(qǐng)命于大吏,蒙膠澳商埠局趙總辦①指“膠澳商埠局”總辦趙琪。1925年7月,山東省督辦張宗昌改“膠澳商埠督辦公署”為“膠澳商埠局”,并委任趙琪擔(dān)任總辦。,撥發(fā)國幣五千元,以為購辦此項(xiàng)測量應(yīng)用儀器之費(fèi)”。“然為期既促,而所定儀器,除等高儀無線電機(jī)外,余皆制運(yùn)需時(shí),緩不濟(jì)用,將舊有儀器中,略事修繕,先應(yīng)其急”。([23],VII—VIII)因此,在1926年的國際經(jīng)度聯(lián)測中,青臺(tái)所使用的儀器情況是,“定制等高儀未及運(yùn)到;舊有子午儀并無‘超人差顯微尺’之設(shè)備;而無線電收?qǐng)?bào)機(jī)又不能自記外來信號(hào)”。儀器上的欠缺首先會(huì)影響到實(shí)際觀測時(shí)已設(shè)計(jì)好的程序,“故不得不就本臺(tái)情形,將程式方法略為變通”。([26],14頁)
青臺(tái)在儀器方面略遜一籌,因此該臺(tái)亦采取了一些措施來盡力克服這些儀器本身的差距。青臺(tái)所使用的子午儀系德國Carl Bamberg廠制造,為折軸式子午儀。([26],14頁)由于其測微器不是超人的,在觀測時(shí)只能用目測手按法。②即“凡觀測恒星每經(jīng)一縱線,則觀測者手按電鍵,遂打一點(diǎn)于記時(shí)紙條之上”。“然凡人目測心營手按之際,固不能無遲回審度之俄頃,且此俄頃之間,人各不同則同一星也,同一器也,而二人所測之時(shí)又不盡同,此所謂‘人差’(équation personnelle)也。凡經(jīng)練習(xí)之觀測者,其人差無大變動(dòng),然人各一差欲定其真值,非用超人儀器校之頗不易易。今觀測者二人,以各人所觀測者分別推算,以見其相差之遠(yuǎn)近。至結(jié)論中方取二人得數(shù)之平均,以冀消去人差之一部分,然必不能盡消耳?!?[26],19—20頁)
在無線電接收設(shè)備方面,青臺(tái)有長波和短波收?qǐng)?bào)機(jī)各一臺(tái),均系上海中國電氣機(jī)器廠制造。由于兩機(jī)很晚才送抵青臺(tái),因此直到是年11月方能使用。兩臺(tái)收?qǐng)?bào)機(jī)均只能聽音,不能自記,“其短波者,止曾聽得火奴魯魯信號(hào)一次,且殘缺未能入算,故可用諸信號(hào)皆為長波機(jī)所收”([26],23頁)。無線電信號(hào)的接收與記錄使用“耳聽手按法”。③即由“收?qǐng)?bào)者耳聽外來調(diào)節(jié)信號(hào),同時(shí)手按電鍵打點(diǎn)于自動(dòng)記事儀紙條之上。其記時(shí)儀之又一針,則同時(shí)記錄標(biāo)準(zhǔn)時(shí)辰儀之雙秒點(diǎn)”,“聽畢即寫記分?jǐn)?shù)。乃量取調(diào)節(jié)號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)秒之較,而盡用之以算取第一號(hào)及第末號(hào)之本地恒星時(shí)。……此所用之記時(shí)儀,即觀測中星時(shí)所用之記時(shí)儀也”。“此耳聽手按法,于耳聽及手按之間,必有人差攙入,兩針之間又有針頭差焉”。為此青臺(tái)經(jīng)多次調(diào)試求得人差數(shù)+0s.10以備計(jì)算。([26],23—24頁)
青臺(tái)觀測報(bào)告發(fā)表于1927年12月。在為期兩個(gè)月的觀測中,青臺(tái)中星觀測計(jì)30次,共測中星251顆,接收無線電計(jì)25次。①《青島市觀象臺(tái)參加第二屆萬國經(jīng)度測量成績報(bào)告書》(1935)“編輯大綱”中有:“本屆測量成績,計(jì)中星觀測凡68次,共測中星438顆,(比較前屆多38次多187顆),接收無線電計(jì)99次,(比較前屆多74次)”。[27]故有此說。根據(jù)天文觀測與無線電時(shí)號(hào)比較,青臺(tái)求得的青島經(jīng)度值(即觀象臺(tái)子午儀石座與格林威治的經(jīng)度差)為8h01m16s.812±0s.007,化為度數(shù)得到120°19'12″.18E?!安榈氯伺f測案卷無考,惟于舊本對(duì)數(shù)表上注有天文測候室(當(dāng)即指子午儀室)經(jīng)度為8h01m16s.940,比今測略大”([26],77頁)。
到1933年第二次國際經(jīng)度聯(lián)測時(shí),青臺(tái)所使用的設(shè)備已達(dá)到聯(lián)測的統(tǒng)一要求,包括帶超人自記中星儀、熏煙自動(dòng)記時(shí)器等在當(dāng)時(shí)條件下已具有很高精度的儀器均在聯(lián)測中得到使用。根據(jù)天文觀測與無線電時(shí)號(hào)比較,青臺(tái)求得的新子午儀室經(jīng)度為8h1m16s.356E±0s.0008。此次青臺(tái)共使用兩臺(tái)子午儀進(jìn)行觀測,因新儀比舊儀更為精確,故而該臺(tái)采用新儀所在處之子午圈為該臺(tái)之基本子午圈,標(biāo)準(zhǔn)時(shí)計(jì)之時(shí)差亦按此子午圈計(jì)算。但是由于要與前屆測量成績相比較,因此將上述成績歸算為舊子午儀室經(jīng)度得到8h1m16s.708E±0.0008。對(duì)于不同時(shí)間所測得的經(jīng)度值之間的差異,該臺(tái)報(bào)告結(jié)論與聯(lián)測委員會(huì)的結(jié)論是相符的,“本臺(tái)之經(jīng)度近測常較昔測略小,但因測量之次數(shù)甚少,而測量之結(jié)果,由測量與收?qǐng)?bào)算出潛伏其中之誤差因子甚多,不能遽斷為青島漸漂流向西,而引為威吉列爾(Wegener)氏②即魏格納。之大陸漂流說之證據(jù)也”。([27],102 頁)
經(jīng)度值是大地坐標(biāo)系的參數(shù)之一?;诰_測量的經(jīng)度研究在大地測量學(xué)上的意義在于,它可以使地球上相距甚遠(yuǎn)的地點(diǎn)相互關(guān)聯(lián);而數(shù)年后再次的經(jīng)度聯(lián)測將有可能揭示經(jīng)度的變化,將這種變化與緯度的變化結(jié)合考慮,一方面可以用來驗(yàn)證大陸漂移學(xué)說,另一方面在有關(guān)地球形狀的研究中也可以提供一種解答。([8],271頁)通過以上對(duì)徐臺(tái)和青臺(tái)測量工作的研究可以發(fā)現(xiàn),時(shí)隔7年的兩度國際經(jīng)度聯(lián)測在驗(yàn)證大陸漂移學(xué)說方面盡管未能如愿,但兩次大規(guī)模的全球測量并未因此而失去意義,恰恰相反,它不僅意義重大,而且這種意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出科學(xué)本身。而本文開始時(shí)設(shè)定的問題“以更高精度測定經(jīng)度這樣一個(gè)看來純科學(xué)的追求,是如何依托歐洲地域擴(kuò)張而得以完成的”,也正可以通過這種對(duì)意義的考察得到解答。歸納如下:
國際經(jīng)度聯(lián)測使用的是天文經(jīng)度測量方法,這是大地天文學(xué)(geodetic astronomy)的傳統(tǒng)課題之一。從前述關(guān)于國際經(jīng)度聯(lián)測的討論似可將這一方法的主要特點(diǎn)大致歸納為如下三點(diǎn):
首先,依賴于相關(guān)技術(shù)、儀器的發(fā)展。經(jīng)度測量并非始于20世紀(jì)20年代,但是正像前面提到過的,在無線電報(bào)發(fā)明之前的經(jīng)度測量往往由于信號(hào)上的延遲而有較大誤差;無線電報(bào)在經(jīng)度測量領(lǐng)域的應(yīng)用使這一狀況得到改善,利用無線電時(shí)號(hào)“比較兩臺(tái)相距甚遠(yuǎn)的時(shí)鐘,如同二者同處一室”([8],269頁)。
其次,要通過在全球開展測量以獲取研究資料,并在這一過程中實(shí)現(xiàn)觀測儀器與觀測標(biāo)準(zhǔn)的整齊劃一。1926年經(jīng)度聯(lián)測對(duì)于所使用的儀器(如超人差測微器、帶有自記設(shè)備的無線電收?qǐng)?bào)機(jī))以及無線電時(shí)號(hào)發(fā)播等均有細(xì)致的統(tǒng)一要求,這一標(biāo)準(zhǔn)在1933年的測量得以延用。對(duì)于一個(gè)全球性的合作項(xiàng)目而言,這種儀器的統(tǒng)一與觀測標(biāo)準(zhǔn)的一致無疑是為了保證觀測數(shù)據(jù)的完整系統(tǒng)性,但也正是通過這一合作活動(dòng),上述測量思路以及相應(yīng)的儀器設(shè)備被迅速引介到各國天文臺(tái)。一個(gè)最直接的例證:青臺(tái)正是因要參與國際經(jīng)度聯(lián)測而得以配備諸如超人差測微器子午儀等設(shè)備的。
其三,觀測數(shù)據(jù)與分析結(jié)果的實(shí)用性。1933年,國立北平研究院物理學(xué)研究所朱廣才與魯若愚二人在一篇題為《中國經(jīng)緯度之測量》的論文中這樣寫道:“制繪地圖,茍徒知枝節(jié)測量,側(cè)重地形,而無經(jīng)緯度為之基,則兩釁相拼萬難符合。新近異軍突起之航空測量,尤須賴天文點(diǎn)為之控制;矧一切建設(shè)上工業(yè)上之計(jì)劃,又以地圖為根據(jù)。故經(jīng)緯度之測量,實(shí)間接為建設(shè)上工業(yè)測量之基礎(chǔ)。蓋經(jīng)緯度數(shù),縱橫交織,為確定地點(diǎn)之最良方法……獨(dú)經(jīng)緯度根據(jù)星辰方位,但求觀測精審,則決定之后,不致有歧出復(fù)見之弊。雖星辰方位,地軸偏度亦非亙古不變,然其變差可以計(jì)算得之。故經(jīng)緯度數(shù),可謂兼系天地,仰觀俯察,均以此為基準(zhǔn)。重要如彼爰作吾國經(jīng)緯度之測量?!保?8]而該所次年刊布的工作報(bào)告計(jì)劃中則有“……重新測量全國重要城市之經(jīng)緯度,以為將來航空陸地測量等工作之依據(jù)”[29]。
朱魯二人文中所提及的經(jīng)緯度測量所使用的正是天文測量方法。在當(dāng)時(shí),天文測量顯然是精確測量經(jīng)緯度的最好方法之一,即使有航空測量異軍突起,但“尤須賴天文點(diǎn)為之控制”。通過天文測量獲得的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)資料在地圖繪制、工業(yè)測量等領(lǐng)域均大有用處;更進(jìn)一步地,“國家一切問題,都與地理有關(guān)系。我國尚無好地圖……所以班洪問題發(fā)生,外交部竟無地圖可據(jù),不但中國自己無圖,即外國所已有者亦不備。此外為開發(fā)西北問題,亦須賴精確地圖,方能進(jìn)行無礙”。[30]
以具有實(shí)用性的實(shí)測為研究依據(jù)的學(xué)科,這是徐臺(tái)自創(chuàng)建以來所開展業(yè)務(wù)的共同特征,事實(shí)上也是耶穌會(huì)在華創(chuàng)建觀象臺(tái)之初即設(shè)定的主要目的之一。
綜上所述,經(jīng)度聯(lián)測所依賴的技術(shù)與儀器的發(fā)展,在技術(shù)方面提出了較高要求;在全球同步展開測量,這構(gòu)成了聯(lián)測在組織協(xié)調(diào)上的困難;天文經(jīng)度測量的觀測數(shù)據(jù)與分析結(jié)果之實(shí)用性,決定了這項(xiàng)研究可能會(huì)涉及一國的國家主權(quán)與國家安全。但是,盡管存在上述困難,但歐洲特別是法國在20世紀(jì)前葉的海外擴(kuò)張使測量成為可能,法國也因此成為聯(lián)測的主角。
對(duì)經(jīng)度精確測量的追求來自18世紀(jì)乃到更早時(shí)期航海業(yè)大發(fā)展的需要?!拔乃噺?fù)興(Renaissance)的一個(gè)主要成就是1498年對(duì)去往印度的海上路線之發(fā)現(xiàn)。葡萄牙人在貿(mào)易上的偉大成功激勵(lì)荷蘭、英國,然后是法國開拓海上冒險(xiǎn)事業(yè)。海外貿(mào)易極其有利可圖?!倘藗?cè)诤胶7矫娴男枨髽O大地刺激了科學(xué)在歐洲的發(fā)展。其時(shí)最優(yōu)秀的科學(xué)家都將他們的才智投注于‘經(jīng)度的發(fā)現(xiàn)’”[31]。巴黎天文臺(tái)(1667)、格林尼治天文臺(tái)(1675)相繼成立,以解決經(jīng)度問題。
法國經(jīng)度局也正是在這一時(shí)期的產(chǎn)物。1795年6月25日,在聽取以海事委員會(huì)(Comité de Marine)、財(cái)政委員會(huì)(Comité des Finances) 和公共教育委員會(huì)(Comité d'Instruction Publique)的名義共同提交的一份報(bào)告后,法國全國會(huì)議簽署法令成立法國經(jīng)度局(Bureau des longitudes)。經(jīng)度局的10位創(chuàng)建者中包括2位幾何學(xué)家、4位天文學(xué)家、2位資深航海家以及1位地理學(xué)家。[32]而在經(jīng)度局1854年法案中,經(jīng)度局的9名正式成員包括:2名科學(xué)院成員、3位天文學(xué)家、2位成員隸屬于法國海事部(département de la Marine)、1 名成員隸屬于國防部(département de la Guerre)、1 位地理學(xué)家。[33]這種人員構(gòu)成上的變化也體現(xiàn)了該機(jī)構(gòu)在目的與功能上的轉(zhuǎn)變。經(jīng)度局1874年法案中明確寫道,經(jīng)度局的建立是“為了改善天文學(xué)多個(gè)分支及其在地理、航海與地球物理領(lǐng)域的應(yīng)用”,其任務(wù)包括:“應(yīng)政府要求,對(duì)以下問題給出其意見:①有關(guān)已有的天文臺(tái)的組織與運(yùn)行以及新天文臺(tái)的建立;②委托給遠(yuǎn)洋探險(xiǎn)的航海家的科學(xué)任務(wù)”;“為請(qǐng)求其幫助的旅行家、地理學(xué)家、海員進(jìn)行必要的科學(xué)方面的準(zhǔn)備,研究設(shè)計(jì)與校驗(yàn)他們的儀器設(shè)備,以確保其任務(wù)的完成”;“編寫與出版供天文學(xué)家和航海家之用的天文歷書(Connaissance des Temps)”等[34]。從18世紀(jì)到20世紀(jì),盡管其間政權(quán)更迭,但是法國的海外擴(kuò)張政策有其延續(xù)性,而天文學(xué)、特別是經(jīng)度測量服務(wù)于海外擴(kuò)張的功能也始終未變。
但是科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展并不只是為海外擴(kuò)張?zhí)峁┝思夹g(shù)上的保障,僅就經(jīng)度聯(lián)測中所表現(xiàn)出的特點(diǎn)來看,正是海外擴(kuò)張為科學(xué)與技術(shù)帶來了更大的發(fā)展空間。這種體現(xiàn)于經(jīng)度測量中的科學(xué)技術(shù)與海外擴(kuò)張之間互為動(dòng)力與保障的關(guān)系,在20世紀(jì)20年代至30年代上半葉的法國則表現(xiàn)得尤為明顯。
具體到國際經(jīng)度聯(lián)測來說,盡管它是一次在全球范圍進(jìn)行的國際合作項(xiàng)目,但一個(gè)很明顯的特征是,法國在其中居于主導(dǎo)地位。這種主導(dǎo)地位既是由法國在全球的擴(kuò)張形勢(shì)所決定的,也是其在全球擴(kuò)張的必需。
1904—1931年是法國海外殖民擴(kuò)張的頂峰時(shí)期。1914—1918年的第一次世界大戰(zhàn)并未直接影響法國的海外擴(kuò)張,相反,在世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)之時(shí),法國在海外的領(lǐng)土不斷擴(kuò)大并達(dá)到頂峰。[35]到第二次世界大戰(zhàn)前夕,法國在海外的領(lǐng)土總面積達(dá)到12356636平方公里,人口達(dá)67823000。([35],64頁)彼時(shí),法國的殖民地主要集中于非洲、美洲和印度支那。中國不是法國完全意義上的殖民地,但是隨著中國口岸的開放以及中方在中法戰(zhàn)爭中的失利,法國在中國的勢(shì)力范圍逐漸擴(kuò)大,上海的法租界面積也不斷擴(kuò)大,而徐家匯就處于法租界內(nèi)。這樣一種地域上的優(yōu)勢(shì)使法國在國際經(jīng)度聯(lián)測中的主導(dǎo)地位成為可能,而且在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下,這種地域上的優(yōu)勢(shì)為國際經(jīng)度聯(lián)測的順利完成提供了基本保證,也構(gòu)成考察這段歷史的主要背景。
1926年11月8日,當(dāng)時(shí)的法國天文學(xué)會(huì)主席、法國經(jīng)度局主席Charles Lallemand(1857—1938)在法國科學(xué)院會(huì)議上做有關(guān)國際經(jīng)度聯(lián)測的報(bào)告時(shí)曾有如下表述:“無論如何,在這項(xiàng)事業(yè)及其實(shí)施中,法國都起到了決定性的作用,在三個(gè)基本測點(diǎn),每一處都至少有一名法國天文學(xué)家參與其中?!卑凑赵搱?bào)告給出的腳注,法國在這三處基點(diǎn)的人員分布是這樣的:在阿爾及爾,巴黎天文臺(tái)的朗博(Lambert),海軍水文地理學(xué)家、工程師Gou-genheim,以及Regnier船長等人“協(xié)助”阿爾及爾天文臺(tái)臺(tái)長M.Gonnessiat工作;在上海,尼斯天文臺(tái)臺(tái)長費(fèi)耶“與創(chuàng)建了天文臺(tái)并主持其日常事務(wù)的法國耶穌會(huì)神父們共同工作”;在圣迭哥,Mailles上校用一臺(tái)等高儀進(jìn)行觀測,而美國天文學(xué)家做子午儀觀測。([36];[7],768 頁)
而從前述有關(guān)徐家匯觀象臺(tái)測量工作的分析可以看到,該臺(tái)早在1925年劍橋會(huì)議之前即與法國經(jīng)度局、巴黎天文臺(tái)等機(jī)構(gòu)聯(lián)系,討論經(jīng)度聯(lián)測事宜,這也為法國在1926年國際經(jīng)度聯(lián)測中的主導(dǎo)地位提供了佐證。由此也可以看出,徐臺(tái)其實(shí)正是體現(xiàn)法國利益的眾多海外科學(xué)研究機(jī)構(gòu)之一。
與此相合,法國軍方在此次國際經(jīng)度聯(lián)測中也扮演了非常重要的角色。其中最為突出的便是作為經(jīng)度聯(lián)測的主要建議者與組織者的費(fèi)利將軍及其繼任者皮埃爾將軍,均服務(wù)于軍界。另外,聯(lián)測的參與者中也有多位來自軍方。
1927年,當(dāng)雁月飛在《中國地質(zhì)學(xué)會(huì)志》(Bulletin of the Geological Society of China)上撰文總結(jié)1926年該臺(tái)所參與的國際經(jīng)度聯(lián)測活動(dòng)時(shí),他曾這樣寫道:“讓我們期望這一重要基站的位置給予中國的優(yōu)勢(shì)不會(huì)失去,相反將會(huì)在未來得到充分的發(fā)展。我已然看到貴學(xué)會(huì)①指中國地質(zhì)學(xué)會(huì)(Geological Society of China)。在地形學(xué)工作上的極大興趣。開展大地測量的廣泛計(jì)劃目前在這個(gè)偉大的國家是有可能的……我知道它在數(shù)學(xué)上的困難以及它所需要的財(cái)政支出,但是精確的三角測量不是地圖和地質(zhì)工作的必要基礎(chǔ)嗎?”([8],271頁)在法國(乃至歐洲)科學(xué)家看來,他們?cè)诤M馐占R(shí)信息的活動(dòng)并不僅僅有利于法國(乃至歐洲)的發(fā)展,同時(shí)也將會(huì)帶給當(dāng)?shù)卦S多實(shí)際的好處,因此這種多少帶有“侵略”色彩的掠奪成為一種事實(shí)上的給予。但是對(duì)于中國的科學(xué)界來說,盡管在參與國際經(jīng)度聯(lián)測之重要性上已形成共識(shí),但對(duì)于外國人在中國從事經(jīng)度測量本身則頗感遺憾。這一矛盾心態(tài)在20世紀(jì)上半葉中國移植歐洲科學(xué)時(shí)的知識(shí)分子中是具有代表性的。
1926年的國際經(jīng)度聯(lián)測,中方僅有青臺(tái)參加。即使在多年之后,這仍被中國科學(xué)界認(rèn)為大憾事?!爱?dāng)時(shí)因國內(nèi)政局不定,故僅有青島觀象臺(tái)實(shí)行加入,吾國經(jīng)線橫被六十余度,迺僅有一處參加測量,不特我國失此良機(jī),抑亦列邦所認(rèn)為遺憾也”[37]。除了時(shí)局的影響,當(dāng)時(shí)的中國科學(xué)界首先在物質(zhì)條件上并未為此次測量做好準(zhǔn)備。1926年,“北京測量總局早已癱瘓,中央觀象臺(tái)沒有儀器,南京尚處在北洋軍閥統(tǒng)治下,天文研究所和南京測量總局還沒有誕生”[25],因此有條件參與此次測量的僅青臺(tái)一家。甚至直到1930年代,中國學(xué)者仍然不得不遺憾地注意到,“華南城鎮(zhèn)之經(jīng)緯,經(jīng)徐家匯法國神父測定者不少,特以沿?fù)P子江各地為多”。[28]
如果要盡可能消解這一遺憾,在當(dāng)時(shí)最好的方法就是成為這一國際合作中的一員,在實(shí)踐中學(xué)習(xí),并以成績?cè)谄渲汹A得一定程度上的主動(dòng)權(quán),這在當(dāng)時(shí)中國的天文研究機(jī)構(gòu)也被視作一種責(zé)任。
1928年,剛剛成立的中央研究院天文研究所在其年度報(bào)告中寫道:“一九二六年國際測地協(xié)會(huì)曾聯(lián)合各國天文臺(tái)共同測量各地經(jīng)度,我國青島觀象臺(tái)亦曾參加。本所既為中央觀象臺(tái),則以后遇有此種機(jī)會(huì)時(shí),自應(yīng)當(dāng)仁不讓,全力參與,以盡職責(zé)?!保?8]但是1933年的國際經(jīng)度聯(lián)測中,天文研究所依然錯(cuò)過了。①關(guān)于中研院天文研究所錯(cuò)過1933年經(jīng)度聯(lián)測一事,陳展云在其《近代中國天文事跡》中曾專門提到,認(rèn)為此事主要?dú)w因于當(dāng)時(shí)的所長余青松在該所研究員分工上的失誤。引述如下:“1933年,國際上舉行第二次經(jīng)度聯(lián)測,南京陸地測量總局、青島觀象臺(tái)、廣州中山大學(xué)天文臺(tái)都參加了,唯獨(dú)天文研究所輕易放過,當(dāng)年知道這件事的所內(nèi)所外人士無不引以為憾。事情應(yīng)從所內(nèi)研究員分工談起。大約在1932年天文研究所開所務(wù)會(huì)議,討論分組問題。高平子首先發(fā)言,大意是:‘現(xiàn)代天文學(xué)分支雖然很多,但不妨粗略地劃分兩大類,一曰天體方位,一曰天體物理。我所人員很少,按照這兩大類分為兩組便可以了。’想不到余青松不從學(xué)科分類著眼,而是依照他當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的紫金山上的建筑群分配各位研究員每人主管一個(gè)辦公室。當(dāng)時(shí)所內(nèi)研究員計(jì)有高平子、李銘忠、陳遵媯連同余青松共四人。他提議,他本人主管大臺(tái),高平子主管小赤道儀室,李銘忠主管子午儀室,陳遵媯主管變星儀室。當(dāng)時(shí)三位研究員聽了后都默不出聲。按照中央研究院頒布的所務(wù)會(huì)議通則,只有研究員可以出席,有關(guān)助理員只能列席。我因職司記錄,每次都列席。這次我認(rèn)為高平子長于天文方位,并且有在青島參加第一次國際經(jīng)度聯(lián)測的經(jīng)驗(yàn),由他主管子午儀工作最合適。但我自審人微言輕,也未多嘴。冷場一段時(shí)間后,余青松認(rèn)為無異議通過?!钽懼抑皇情L于電學(xué)、化學(xué),對(duì)天文造詣不深?!?dāng)時(shí)距離第二次國際經(jīng)度聯(lián)測已迫近,他好整以暇,毫無緊迫感。余青松對(duì)此也不督促檢查,放任自流。就這樣,對(duì)第二次國際經(jīng)度聯(lián)測就輕易放過了。”見文獻(xiàn)[25],114—116頁。
在國際經(jīng)度聯(lián)測這一國際合作項(xiàng)目中,中國本土科學(xué)界是作為計(jì)劃的執(zhí)行者與合作方而參加的,但是這種參與也在一定程度上促進(jìn)了中國在天文經(jīng)度測量方面的進(jìn)展。這可以總結(jié)為如下兩點(diǎn):
首先,在觀測儀器方面,如前所述,青臺(tái)儀器承繼自德管時(shí)期,在20世紀(jì)20年代中期,這些儀器相比于世界最新進(jìn)展而言已顯陳舊,而受邀參加國際經(jīng)度聯(lián)測成為青臺(tái)添置新的天文觀測儀器的機(jī)會(huì)。在當(dāng)時(shí),中國正值軍閥混戰(zhàn),舊軍閥對(duì)于科學(xué)研究并無興趣,但是當(dāng)蔣丙然提出為參加聯(lián)測而需要資金添置新儀器時(shí),“膠澳商埠局”總辦趙琪也承認(rèn)“經(jīng)度之測量關(guān)于中國利益甚大,烏能以區(qū)區(qū)購置儀器費(fèi)而阻其進(jìn)行”[39]。雖然在1926年的聯(lián)測中新購儀器未能得到使用,但無疑為青臺(tái)日后的發(fā)展提供了更好的物質(zhì)條件。
其次,1926年的聯(lián)測為中國科學(xué)界參加1933年的第二次國際經(jīng)度聯(lián)測積累了經(jīng)驗(yàn),在觀測成績上也因此而有較大改善。尤其對(duì)于青臺(tái)來說,1933年的測量“有完全之新式儀器,有先行預(yù)測之比較,所測得之中星及所收之電報(bào)俱較第一次為多。則所得之成績,雖不敢謂為圓滿,然較第一次所測得之成績當(dāng)有過之是可斷言。”[40]
綜上所述,無論是經(jīng)度聯(lián)測的組織協(xié)調(diào),還是天文經(jīng)度測量方法與儀器設(shè)備之在全球的推廣,法國都起到了主導(dǎo)作用;同時(shí),以青臺(tái)為代表的本土科學(xué)界也以其“合作”參與了上述二過程。以此觀照,“中國在天文經(jīng)度測量方面的進(jìn)展”其實(shí)正是“天文經(jīng)度測量方法與儀器設(shè)備之在全球的推廣”的一個(gè)縮影。
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25 陳展云.中國近代天文事跡[M].昆明:中國科學(xué)院云南天文臺(tái),1985.113.
26 膠澳商埠觀象臺(tái).膠澳商埠觀象臺(tái)參加萬國經(jīng)度測量成績報(bào)告書[R].青島:膠澳商埠觀象臺(tái),1927.
27 青島市觀象臺(tái).青島市觀象臺(tái)參加第二屆萬國經(jīng)度測量成績報(bào)告書[R].青島:青島市觀象臺(tái),1935.
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40 蔣丙然.《青島市觀象臺(tái)參加第二屆萬國經(jīng)度測量成績報(bào)告書》弁言[A].青島市觀象臺(tái)參加第二屆萬國經(jīng)度測量成績報(bào)告書[R].青島:青島市觀象臺(tái),1935.