通訊員 林 雯 余 洋 

本報(bào)記者 張 曄

    今天，我們依賴先進(jìn)的造船技術(shù)和航海裝備、細(xì)致的海域地圖和天氣預(yù)報(bào)，從中國的上海港出發(fā)不到20天便可以抵達(dá)肯尼亞的蒙巴薩港。

    600多年前，明朝航海家鄭和統(tǒng)帥著當(dāng)時(shí)世界上最恢宏的船隊(duì)，歷經(jīng)28年，7次遠(yuǎn)航，出訪36個(gè)亞非國家，完成了史無前例的航?；顒?dòng)。

    然而，了解了這段令億萬國人澎湃的光輝歷史之后，幾乎所有人都有這樣的疑問：鄭和船隊(duì)是如何劈風(fēng)破浪、巧妙規(guī)避海洋風(fēng)險(xiǎn)、精確掌握航線的？他龐大的船隊(duì)又是以什么為動(dòng)力完成數(shù)萬公里航行的？

    近日，南京信息工程大學(xué)董昌明教授團(tuán)隊(duì)出版的專著《鄭和下西洋中的海洋學(xué)》，首次從海洋氣象學(xué)角度研究鄭和下西洋。他們?cè)噲D利用數(shù)值模擬技術(shù)重演鄭和航行的風(fēng)貌海況，分析并驗(yàn)證鄭和的航線與航行計(jì)劃，從而解開600年前那次壯舉中的一個(gè)個(gè)迷團(tuán)。

    木船布帆如何挑戰(zhàn)遠(yuǎn)洋航行

    眾所周知，在鄭和遠(yuǎn)探西洋百余年之后，歐洲的航海家們才開始了他們對(duì)于大海的探索之旅。盡管如此，歐洲的航海家在當(dāng)時(shí)仍被視為一群不要命的“瘋子”，因?yàn)槟菚r(shí)的造船技術(shù)和航海裝備，用今天的眼光來看實(shí)在是太簡陋了——鑿木為船，扯布為帆，這樣的裝備真的能完成數(shù)萬公里的遠(yuǎn)洋航行嗎？

    專家根據(jù)史料分析，鄭和船隊(duì)使用的寶船在當(dāng)時(shí)是世界首屈一指的高科技海船。據(jù)《明史·鄭和傳》記載，鄭和寶船最大的長148米、寬60米，是當(dāng)時(shí)世界上最大的木帆船。船有4層，船上九桅可掛12張帆，錨重幾千斤，要?jiǎng)佑枚偃瞬拍芷鸷健?/p>

    早在唐代，我國就發(fā)明了“水密隔艙”船舶結(jié)構(gòu)，提高了船舶的抗沉性和遠(yuǎn)航的安全性，至今仍是船舶設(shè)計(jì)中的重要結(jié)構(gòu)形式。到了明代，已經(jīng)有了沙船、廣船、福船3種船型。

    科學(xué)家推斷，鄭和寶船采用的是福船船型，尖底、深吃水、船體高大、操縱性好，排水量有2500多噸。而從動(dòng)力上看，鄭和對(duì)硬帆與旋轉(zhuǎn)櫓這兩種驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行了獨(dú)特的設(shè)計(jì)和精巧的改進(jìn)，使船不僅能夠更有效地利用多面來風(fēng)，也可以在無風(fēng)時(shí)保持相當(dāng)?shù)暮剿?，還不懼在狹窄港灣擁擠的水域航行。

    那么，有了大船就能進(jìn)行遠(yuǎn)洋航行了嗎？顯然是不可能的。探明水情、確定航路、繪制海圖、招募水手……還有一系列問題需要鄭和去解決。

    專家分析，鄭和下西洋前，已在航海實(shí)踐中，積累了大量的觀測(cè)天文氣候、辨別方位、確定航線等航海知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)史料記載，在下西洋之前幾年，鄭和還作了探清航路、召募航海人才、研討地文和天文導(dǎo)航技術(shù)等大量準(zhǔn)備工作。并趁出使東南亞和日本的機(jī)會(huì)，巡視東亞海面，熟悉航路，累次校正針路、牽星圖樣、海嶼水勢(shì)等。

    在記載鄭和船隊(duì)有關(guān)航海技術(shù)的《鄭和航海圖》中，保存了大量關(guān)于航海路線、歷程、沿途海流、水深、礁石分布、停泊地點(diǎn)以及指南針、天文導(dǎo)航的豐富資料。鄭和在航行時(shí)使用了“過洋牽星術(shù)”和“海道針經(jīng)”，這在當(dāng)時(shí)是最先進(jìn)的航海導(dǎo)航技術(shù)。除此以外，他所使用的計(jì)程儀、測(cè)深儀等航海儀器，以及海圖、針路簿等航海地圖在當(dāng)時(shí)來說都是先進(jìn)的航海設(shè)備。

    數(shù)千噸大船航行靠什么驅(qū)動(dòng)

    沒有現(xiàn)代機(jī)械化動(dòng)力裝備，600多年前，鄭和是如何驅(qū)動(dòng)數(shù)千噸的大船航行的？

    “鄭和船隊(duì)的航行動(dòng)力主要來自季風(fēng)活動(dòng)?！倍鹘忉尩溃班嵑推呦挛餮笏?jīng)過的地區(qū)都是全球顯著的季風(fēng)區(qū)，風(fēng)向的季節(jié)變化不僅驅(qū)動(dòng)了帆船，還帶動(dòng)了海流的變化，為航行提供了動(dòng)力?！?/p>

    季風(fēng)的英文“monsoon”最早來源于西亞擅長航海的阿拉伯民族。我國古代沿海地區(qū)就將夏季的東南季風(fēng)稱為“舶?風(fēng)”，這意味著在夏季風(fēng)盛行期間，其他地區(qū)的船只可憑借著偏南的季風(fēng)到達(dá)中國。同時(shí)又因?yàn)榧撅L(fēng)的風(fēng)向在夏季和冬季是完全相反的，因此到了冬季風(fēng)盛行的時(shí)候，偏北的季風(fēng)又能推動(dòng)船只返程。

    在古代航海技術(shù)有限的情況下，季風(fēng)的季節(jié)穩(wěn)定性為船只的遠(yuǎn)航提供了巨大的自然動(dòng)力。

    為了驗(yàn)證鄭和下西洋對(duì)海況風(fēng)貌的準(zhǔn)確把握，董昌明團(tuán)隊(duì)選取了歷史資料較為充實(shí)、航線較為綿長的第6次航行進(jìn)行史實(shí)重建，將途經(jīng)的東海、南海、馬六甲海峽、印度洋區(qū)域、非洲沿海區(qū)域等分為23個(gè)框區(qū)，逐一分析論證了框區(qū)內(nèi)的海氣狀況，原創(chuàng)性地再現(xiàn)了鄭和下西洋的海上經(jīng)歷。

    鄭和船隊(duì)航行往返的時(shí)間一般為一年半，而他航行所利用的4種季風(fēng)之間的轉(zhuǎn)換也剛好是一年半?！八脏嵑痛?duì)早就對(duì)季風(fēng)的規(guī)律了然于心，1421年船隊(duì)于3月初從江蘇太倉出發(fā)，就是在等東北季風(fēng)助力南下福建，當(dāng)時(shí)風(fēng)速能達(dá)4—5米/秒?！倍髡f。

    稍微近一點(diǎn)的地方還能通過前人的資料記載獲取季風(fēng)信息，而在遙遠(yuǎn)的海域，鄭和還能精確測(cè)算季風(fēng)嗎？“對(duì)于阿拉伯海域這種比較遠(yuǎn)的地方就只能通過季風(fēng)的輻射區(qū)域大膽假設(shè)、小心前行了?！倍髡f。通過分析，當(dāng)時(shí)鄭和船隊(duì)很有可能認(rèn)為阿拉伯海域的氣候條件跟東海類似，并根據(jù)東海的氣候條件做出航海計(jì)劃。

    除了季風(fēng)推動(dòng)鄭和船隊(duì)前行外，海流和波浪也起著不可小覷的作用。如在第6次航行時(shí)，鄭和選擇春季出發(fā)，此時(shí)長江沖淡水向東南方向延展，同時(shí)江蘇沿岸的表層流由北轉(zhuǎn)向東，有利于船舶自北向南起航。

    下西洋中的最大麻煩是什么

    有了先進(jìn)的船隊(duì)、充足的人手、對(duì)航路的準(zhǔn)確判斷，鄭和下西洋的大航海之旅就可以一帆風(fēng)順了嗎？科學(xué)家并不這樣認(rèn)為。

    為了更好地還原600多年前鄭和下西洋過程中的海況，董昌明團(tuán)隊(duì)嘗試通過數(shù)據(jù)分析，復(fù)原距今久遠(yuǎn)的明朝海洋狀況。

    經(jīng)過多次討論與嘗試，團(tuán)隊(duì)利用氣候態(tài)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行模式推演，分析了區(qū)域海洋地貌、海洋溫度、鹽度、潮汐以及大環(huán)境海洋環(huán)流、氣候系統(tǒng)的影響作用，最終實(shí)現(xiàn)了鄭和航行的風(fēng)貌海況重演。

    “前人有研究認(rèn)為1400年前后我國就開始進(jìn)入寒冷時(shí)期，所以我們認(rèn)為小冰期對(duì)鄭和下西洋產(chǎn)生了影響?！倍髡f。

    歷史上，明朝小冰河時(shí)期，也稱明朝小冰期，指的是明朝末年以后、清代康熙年間年平均氣溫明顯低于長時(shí)期數(shù)值，夏季大旱、大澇相繼出現(xiàn)，冬季氣溫驟降的氣候狀態(tài)?！睹魇贰の逍兄尽放c《清史稿·災(zāi)異志》等文獻(xiàn)中都提及，當(dāng)時(shí)上海、江蘇、福建、廣東等地暴雪，甚至出現(xiàn)長江結(jié)冰的情況。

    極度寒冷驟然加劇，糧食產(chǎn)量驟然下降。北方的酷寒使降雨區(qū)域普遍南移，這導(dǎo)致了明朝全國各地連年遭災(zāi)。這樣長時(shí)間和高密度的災(zāi)害極度削弱了國家的綜合國力。顯而易見，遠(yuǎn)洋航行這種需要國家投入龐大人力、物力、財(cái)力的活動(dòng)必然受到影響。

    利用過去1200年間的氣溫?cái)?shù)據(jù)，研究人員對(duì)每一年的溫度進(jìn)行滑動(dòng)平均，采取局部回歸的穩(wěn)健形式，做出了全球異常氣溫變化情況圖?？梢钥闯觯?400年前后有一個(gè)明顯的溫度降低的變化?！罢f明在鄭和下西洋的時(shí)間段里，氣候條件確實(shí)較差，航行條件十分艱苦?！倍鹘忉?，同時(shí)鄭和選擇沿岸航行而非穿越大洋，除受政治文化等因素影響外，也可能和海溫較低有關(guān)。

［本文轉(zhuǎn)自《科技日?qǐng)?bào)》2018年 1 月 11 日第 5 版。］