【大宇宙小故事】27 大科學家

十六世紀丹麥天文學家第谷所使用的牆象限儀(圖像來源:維基百科)

撰文|葉李華

提到天文台,你是不是立刻會聯想到穹頂建築,以及巨大的望遠鏡?

不過,望遠鏡是伽利略那個時代才出現的發明,距今不過四百多年。這是否代表在此之前,世上根本沒有天文台?

答案當然是否定的。例如目前仍完好的韓國慶州「瞻星台」,就比伽利略早了一千年。而在中國境內與阿拉伯世界也曾出現過許多「欠缺望遠鏡」的古代天文台,但如今只剩下一堆遺址,甚至連遺址也找不到了。

話說回來,既然古代天文學家使用肉眼觀測星空,還需要天文台做什麼?或者我們可以這麼問:既然沒有望遠鏡,這些天文台裡有些什麼呢?

最簡單的答案就是測量天體位置的儀器。比方說,如果你要測量北極星的仰角,用一個量角器應該就行了,但是誤差在所難免,而且恐怕不小。可想而知,量角器越大,精確度就越高;如果量角器像房子那麼大,精確度一定非常高。

事實上,古代天文台幾乎都建有這樣的「巨型量角器」,正式名稱是「牆象限儀」(mural quadrant)。比方說,位於伊朗馬拉蓋的古天文台,其中的量角器就真的好像一堵高牆。

這座建於公元1259年的古代天文台,背後有個相當傳奇的故事,必須從蒙古西征的歷史講起。

根據歷史記載,蒙古帝國總共發動過三次西征,路線各有不同。若以成吉思汗御駕親征的首次西征為基準,大致來說第二次路線偏北,第三次則偏南。

第三次西征(1252-1260年)由成吉思汗的孫子旭烈兀領軍,從中亞一路打到地中海岸。公元1258年,大軍攻陷阿拉伯帝國的首都巴格達,結束了伊斯蘭世界的黃金時代,乃是這次西征最深遠的影響。不過在此之前,還有一項相當重要的戰果,那就是消滅了神秘的「木剌夷國」。

嚴格說來,木剌夷並不算是一個國家,而是神秘的宗教團體。這個名叫阿薩辛派(Hashshashin)的教團是伊斯蘭教的一個異端,由於他們人數不多,沒有正統的軍隊,因此採用暗殺方式與敵人周旋──英文的刺客(assassin)就是這麼來的。

從十一世紀末到十三世紀中,阿薩辛派總共傳了八代教主,他們佔據裡海南方的險要山區地形,儼然成為一方霸主。旭烈兀西征時,斷斷續續花了三年的時間,才終於在1256年底打到阿薩辛派的主要據點阿剌模忒堡(意為「鷹巢」)。第八代教主眼看大勢已去,趕緊派出求和使節,希望至少能夠保住身家性命。

在這個使節團中,有一位名叫圖西(Nasir al-Din al-Tusi, 1201-1274)的成員,他並不是異端,更不是刺客,而是當時伊斯蘭世界的一位大學問家。

像圖西這樣的斯文學者,為何會投靠神秘且邪惡的阿薩辛派,背後自然有不足為外人道的苦衷。

話說圖西生在圖西(正如達文西的家鄉是文西),十幾歲時前往附近的內沙布爾求學,豈料不久之後,這兩個城市都遭到蒙古首次西征的蹂躪。圖西經歷這樣的戰禍,深知「苟全性命於亂世」萬分不易,想來想去,據地稱王的阿薩辛派成了他唯一的選擇。

於是圖西從二十幾歲起,就在阿薩辛派的山中碉堡從事學術研究,如此二、三十年,居然也著作等身,甚至在伊斯蘭世界享有大名。

在這幅伊朗地圖中,從右到左四個黃點為圖西一生的主要居住地:圖西(Tus, 又譯圖斯)、內沙布爾(Nishapur)、阿剌模忒(Alamut)、馬拉蓋(Maragheh)
(圖像來源:維基百科,地點標示為作者所加)

或許正是這個緣故,旭烈兀對圖西另眼相看,給了他一個類似顧問的職位,並帶著他踏上征途。阿薩辛派的教主則難逃一死,換言之圖西的求和任務以失敗告終。蒙古大軍攻陷巴格達之際,據說圖西也在現場,卻未能阻止旭烈兀大開殺戒,也未能勸阻他毀掉藏書萬卷的智慧宮。

這並不代表旭烈兀輕視圖西的意見,而是只有在學術方面,旭烈兀才對他言聽計從──馬拉蓋天文台就是最好的例證。公元1259年,這座當時世界頂尖的天文台順利落成,圖西順理成章擔任台長。雖然當時西征尚未結束,旭烈兀已在佔領的土地上建立了伊兒汗國,因此馬拉蓋天文台是一所正式的國家級研究機構。

這座位於裡海西岸的天文台,在各方面皆可算是首屈一指,成了後來許多天文台模仿的對象。在全盛時期,它網羅了東西方許多優秀的學者(很可能超過百人,包括不少中國天文學家),幾乎是一個小型聯合國。

馬拉蓋天文台遺址,地上物皆為後人所建(圖像來源:維基百科)

身為台長的圖西當然在天文學上有重大建樹,例如他根據十多年的觀測結果,編成《伊兒汗星表》,對五大行星的運動有相當精確的描述。後來這個星表傳到歐洲,出現了拉丁文譯本,成為哥白尼研究太陽系的重要參考資料。

然而,如果我們把圖西定位成優秀的天文學家,甚至當時最偉大的天文學家,其實都太小看他了。

因為在圖西的學術研究中,天文學只佔一小部分而已。比方說,圖西也是一位優秀的數學家,對三角學有重大的貢獻,著名的「正弦定理」就是他發現的。此外他還是生物學家,在其相關著作中,有著非常接近達爾文學說的理論。

不過,即使我們稱圖西為全能科學家,仍不足以彰顯他在科學史上的地位。因為在伊斯蘭黃金時代,這樣的全能學者不在少數,稍後我們還會介紹兩三位。

就歷史定位而言,圖西最重要的身份應該是有史以來第一位「大科學家」,更正確的說法則是「大型科學計畫的主持人」。

一般我們都以為大型科學計畫是二十世紀才出現的,例如登月任務、人類基因組計畫,以及粒子加速器的相關實驗──這些大型科學計畫至少都有兩個特點:一是政府出資,二是團隊合作。

然而,就十三世紀的人力與物力而言,馬拉蓋天文台絕對符合「大科學」的定義。更重要的是,身為台長的圖西完全符合「大型科學計畫主持人」的條件:除了自身學養深厚,還兼具應付政治人物的本領,以及高超的領導力甚至個人魅力。

直到將近七百年後,西方世界才出現了一位能和圖西媲美的大科學家,那就是二次大戰期間主導「曼哈頓計畫」的物理學家歐本海默(他也是一位百科全書派人物)。有不少人認為,如果沒有歐本海默居中協調,同盟國的原子彈不一定會那麼順利誕生。

由於大科學一定有政府的影子,身為大科學家就必須善於和政治人物打交道,而從上面這個故事,我們瞭解到圖西可說是箇中翹楚。無論阿薩辛派的教主,或是蒙古的可汗,都是豺狼虎豹般的人物,卻一個接一個成了圖西的保護傘與加油站。

還記得阿基米德是怎麼死的嗎?(如果不記得,請複習一下〈阿基米德與漢尼拔〉)。當蒙古大軍兵臨城下之際,圖西只要態度稍微強硬一點,就有機會步上阿基米德的後塵。然而,正應了「性格決定命運」這句老話,他非但沒有死於敵手,反而藉著敵人之力,成就了另一番科學大業,對天文學的發展造成深遠的影響。

在那個濁濁亂世中,圖西不只苟全了性命,還能做出重大的學術貢獻,令人不得不佩服他的智慧和勇氣。至於他是否趨炎附勢,甚至賣主求榮,就由得歷史去評說了。

 

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