地球到底啥形状？牛顿与笛卡尔之争

18世纪，法国和英国围绕笛卡尔和牛顿的宇宙观，展开了一场测量地球形状的竞赛，最终牛顿的扁平地球模型胜出。

1735 年，两支探险队启程，旨在解决一个关乎国家荣誉的问题：地球两极更平坦，还是赤道更平坦？

1726 年，伏尔泰面临着一个并不艰难的选择：无审判监禁于巴士底狱，或流亡英国。渡过英吉利海峡后，他踏足于另一个世界。离开法国之前，他宣称自己生活在一个充盈的世界里；然而抵达英国后，他发现这里空空荡荡，甚至看起来截然不同：“在巴黎，你看到的是一个像哈密瓜一样的地球；而在伦敦，它则被压扁了两侧。” 按照传统的法国科学观点，地球是被拉伸的，赤道的周长比两极更短。但艾萨克·牛顿对此持反对意见。在他的影响下，英国专家们持相反的观点：地球像南瓜一样被压扁，中间略微凸起。

这两种模型之间的差异微乎其微：地球的周长接近 25,000 英里，牛顿估计“赤道比两极高出约 17 英里”。然而，这不仅仅关乎测量数据，更是关乎国家荣誉，是两种截然不同的自然观之间的关键测试。

宇宙战争

为了解释这场持续数十年的争论的根源，伏尔泰转向了更技术性的解释：“在巴黎，人们认为宇宙是由微妙物质的漩涡组成的，而在伦敦，人们则不这么认为。” 他指的是欧洲两位伟大的科学竞争对手勒内·笛卡尔和艾萨克·牛顿的对比理论。牛顿设想行星在空虚的空间中高速运动，而笛卡尔的宇宙则充满了微小的不可见粒子，这些粒子不断旋转，推动着天体一起运动。一首流行的饮酒歌更通俗地表达了这场竞赛：

牛顿发现了吸引力，并证明了自然界的空虚
尽管有偏见的人反对充盈的结构。
万有引力可以吹嘘，
在我的祝酒词中，
比他们所有人加起来都更有力量，先生。

具有讽刺意味的是，最初激发牛顿将地球扁平化的正是法国人的发现。牛顿是一位出了名的久坐研究者，甚至从未跨越过英吉利海峡，他经常利用商人和旅客寄来的观察结果。1670 年代，在牛顿仍在完善他的《自然哲学的数学原理》(1687 年)中阐述的引力理论时，天文学家让·里歇注意到他珍贵的新钟在南美洲和赤道非洲不断失去时间：为了使其正常工作，他不得不缩短钟摆。为了解决这个谜团，牛顿提出赤道的引力比两极弱——地球表面离其中心更远。

笛卡尔和牛顿都去世后，争论仍在继续。最终，在路易十五的支持下，巴黎皇家科学院决定投入资金解决这个问题，并得出最终结论。1730 年代中期，他们派遣了两支探险队：第一支向南航行至现在的厄瓜多尔，第二支向北航行至北极圈。每支队伍都被指示测量一度纬度所跨越的表面距离：比较这两个结果将立即揭示地球是否偏离了完美的球形。

至少，这是看似简单的原理：毫不奇怪，现实世界拒绝遵循剧本。

秘鲁的困境

第一个法国大地测量任务于 1735 年出发前往秘鲁。在海地停留，招募了一些被奴役的非洲人来搬运仪器爬山后，该团队一年后抵达基多。回溯到法国，这里似乎是理想的目的地：非洲太危险，亚洲岛屿太偏远，而加强法国和西班牙之间的政治联盟则可以对抗英国，并提供贸易机会。从大西洋彼岸看，这个选择似乎不太明显，测量员们很快意识到他们没有为迎接挑战做好准备。

在地图上绘制时，该任务测量一度纬度的尝试看起来像是一个简单的几何练习，基于一条长数百英里的三角形链在地面上蜿蜒。实际上，即使是开始也是一场后勤噩梦。第一步是挖掘一条七英里长的浅沟，必须绝对笔直——在地图上很容易画，但在丘陵地形上却困难得多。正确地建立这条基线至关重要，因为随后的测量都取决于它。接下来的阶段是选择一个遥远的山頂作为假想三角形的顶点，并从基线的两端测量指向它的角度。从一个点到另一个点，这个过程必须重复很多很多遍；在地图上看起来很简单，但在实践中却并非如此。

测量员们攀登了欧洲人从未到达过的火山顶峰，等待着浓雾散去以便进行观察。他们原本预计会遇到热带丛林，却忍受着严寒，报告说：“即使在我们中间放着一个燃烧着木炭的平底锅，周围环绕着蜡烛，我们的水杯里的水也结冰了。” 几乎所有人都患有高原病特有的牙龈出血和呕吐，而他们的铁制仪器也受到了影响——这并非因为棘手的重新校准程序要求在两英里半径的范围内铺设一条绳索。

还有其他的挫折。与许多欧洲旅行者一样，他们没有预料到当地人的敌意，当地人已经遭受了两个世纪的西班牙占领。他们将秘鲁印第安人谴责为“与野兽几乎没有区别”，强迫他们不愿意的主人进行卑微的任务，而不是从他们的生存技能和文化知识中受益。他们也互相争吵，在巴黎的补充资金没有到位后，该团队分裂了。最终的结果是由查尔斯-玛丽·德·拉·孔达明编纂的，他是一位数学家，曾经是伏尔泰在操纵国家彩票的利润丰厚的骗局中的合作伙伴，但现在开始关注南美洲的橡胶和奎宁等作物。

也许最残酷的打击发生在几年后——得知北极探险队已经返回巴黎，并证实了牛顿的理论。当拉·孔达明最终在离开十年后艰难地回到家时，他已经成为昨日的新闻。

北极探险家

当第二支法国大地测量任务在皮埃尔·莫佩尔蒂的领导下前往北欧斯堪的纳维亚半岛时，拉·孔达明甚至还没有到达南美洲。他是一位坚定的牛顿主义者，很快就带着他寻找的答案回来了。

莫佩尔蒂与巴黎科学院的几名成员以及现在以其温标闻名的瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯一起，在前往北方的途中停靠在斯德哥尔摩，受到了国王的欢迎。虽然他进行的三角测量与拉·孔达明相同，但他的项目规模较小，只覆盖了四分之一的距离，几个月就完成了。仅仅一年多后，莫佩尔蒂宣布，北极圈的一度纬度确实比巴黎的一度纬度长很多。尽管结果并不十分明确，但巴黎的科学精英还是选择了接受他的说法。

莫佩尔蒂是一位雄心勃勃的年轻数学家，拥有军事背景，他是一位才华横溢的自我推销者，开始塑造自己作为法国英雄探险家的形象。他委托创作了一幅肖像画，并将其复制成版画以供更广泛传播，画中描绘了一位浪漫的旅行者，身着毛皮和准拉普兰服装，将地球压在手 زیر。与拉·孔达明和他的同事一样，莫佩尔蒂的团队忍受着恶劣的环境，与雾气、蚊子和严寒作斗争。但他将这些困难变成了媒体机会，向新闻界提供了他在冰冻北方的勇敢事迹的精彩报道，甚至创作了匿名讽刺作品，抨击他的笛卡尔主义反对者。

皈依英国

莫佩尔蒂利用了 18 世纪 30 年代开始席卷法国和欧洲大部分地区的崇尚英国事物的风潮。伏尔泰在伦敦流亡期间曾钦佩牛顿，但莫佩尔蒂的成功促使他几乎痴迷。在他的书面作品中，他到处散布赞美之词，并要求客人欣赏他那尊“有史以来最伟大的天才”的半身像。

意识到这是一个销售机会，在莫佩尔蒂凯旋归来一年后，伏尔泰出版了一本简化的牛顿光学和引力入门书。然而，尽管书名页上有他的名字，但大部分工作是由埃米莉·杜·夏特莱完成的，她是一位富有的贵族和杰出的数学家。与莫佩尔蒂擅长华丽的表演不同，她提供了坚实的学术基础，让所有顽固的笛卡尔主义者都相信是时候改弦易辙了。

尾声

18 世纪中叶，牛顿的地球形状理论最终战胜了笛卡尔的理论，这不仅是一场科学胜利，也是一场文化胜利。它标志着一种新的思维方式的兴起，这种思维方式更加重视实证证据和理性分析，并最终将深刻影响整个世界。

本文译自 History Today，由 BALI 编辑发布。