刘诗诗的芭蕾舞:美国人：开拓历程·9-1

第九章 北美科孝的局限性

“阁下，我们更需要的是人手而不是头脑。熟谙古典作品无助于我们砍伐橡树，喜爱《农耕诗》集也无补于耕田种地。”——威廉·利文斯通致兰达矢主教

“完全照你自己的创见继续做实验吧，以便走出一条与欧洲人截然不同的道路来。这样做，你肯定可以发现数百年来自然科学家一直未曾注意到的许多事物。”——彼得·范·穆森布鲁克致本杰明·富兰克林

三十八 通俗科学：大众天文学

在博物学领域里重视日常生活的简单经验教训，在临床医学中轻视学识与理论，这两者都不是百分之百的好事。确实，这些倾向肯定都是带有民主性质的。它们鼓励人们寻求不言而喻的真理，并且助长北美人对劳心者阶级的偏见。它们有利于“通俗科学”的发展，即认为最伟大的科学成果应当是人人能懂。它们同自学成才的科学家的理想非常合拍。

但是，在许多领域里，进步必须基于技术以及过去的专业知识。到了十八世纪，自然科学，特别是天文学和物理学，已经具有这种特性。在这些基础学科中，北美殖民地的人们没有什么光辉的成就，他们的理想和希望使他们沦于夸大和混乱。有时候，他们完全不能辨别什么是根本性的事物，而且忽视理论方面的基本成就与应用科学的外缘进展之间的区别。他们常常否认或掩盖自己的局限性，并要求在殖民时期北美某些人物的头上加上牛顿或爱因斯但的桂冠，而其实这些人的成就充其量也只不过表现了爱迪生或福特那样的实用才能而已。他们的这种局限性在他们吹捧得最利害的人物和成就上表现得最为明显。

“北美迄今没有出过一个出色的诗人，一个能干的数学家，也没有出过任何一门艺术或科学中的天才。”这本是常见的指责，一七七四年法国学者阿贝·雷纳尔重复了这句话，却大大触怒了北美殖民地的人们。杰斐逊在《弗吉尼亚札记》里对此作了答复，他的答复说出了许多美国人的心里活。杰斐逊接受别人对美国文学的指责，只是简单地提了一句美国还没有功夫去培育出一位荷马或莎士比亚来，但是，他自豪地提出乔治·华盛顿，说他是一位伟大的政治和军事领导人。对于美国科学的指责使他感到特别恼火。意味深长的是，他在驳斥这一点时并没有提到美国在博物学方面（杰斐逊本人和其他许多人在这方面都有相当造就）的成就，而是列举了两个物理学方面的例子。他在这方面只是略懂皮毛，但是这方面的事例可能最令欧洲人心服。他提醒欧洲的指责者们说：“在物理学方面，我们出了个富兰克林，当代没有任何人作过比他更重大的发现，在丰富哲学的宝库方面作过比他更多的贡献，也没有任何人对自然现象提出过更多的、更富有天才的解答。我们还认为，戴维·里顿豪斯不亚于任何在世的天文学家，而且是首屈一指的天才，因为他是自学成器的。”

只要仔细观察这两位大师以及和他们旗鼓相当的竞争者的成就，我们便可发现殖民时期美国文化的局限性，并可初步窥知美国人为他们的民主思想付出了什么代价。

在十八世纪的欧洲，天文学和物理学这两门“新科学”自然是指牛顿学说。伏尔泰十八世纪二十年代访问英国时，他已经注意到读过牛顿的作品的人虽不多，但是人人都在谈论他，并且把他当作神话寓言中的大力神赫尔克里斯，把所有其他英雄人物的业绩全部记在他的账上，大多数洋津有味地谈论牛顿的英国人，甚至包括那些受过教育的人，对牛顿的了解都来自通俗读物或公开讲演，例如本杰明·马丁所著的《关于牛顿哲学的通俗简易入门——本书专为那些希望获得有关这一门科学的知识而又不愿学数学的绅士淑女们编写》（一七五一年出版）。在北美人中，一般说来，情况更是如此，牛顿的《原理》一书于一六八七年首次在英国出版（他的某些发现比这更早），但是第一本传入北美殖民地的《原理》大概是詹姆斯·洛根于一七O八年所购的那本。即使在那之后。该书在北美也极难得到。耶鲁学院从牛顿爵士本人那里得到了该书的第二版（一七一三年）。约翰·温思罗普第四有一部第三版（一七二六年）。大多数在天文学和物理学方面稍有声望的美国人，包括富兰克林和里顿豪斯在内，看来都是通过旁人的介绍而间接了解牛顿学说的。

也许北美殖民地对牛顿学说的最重要贡献并非任何理论上的真知的见，而是通过三英尺半的望远镜所得来的观测结果（这架望远镜是小约翰·温思罗普于一六七二年损赠给哈佛学院的）。托马斯·布拉特尔通过该望远镜对一六八O年的大替星进行了观察，牛顿本人在《原理》一书中使用并认可了这个观察成果。

在布拉特尔死后和十八世纪上半叶，北美最出色的天文学家无疑是约翰·温思罗普第四（1714～1779），他是马萨诸塞海湾殖民地第一任总督的后裔，温思罗普家族在新英格兰地区的好几代人部既饱学又是政界领袖。温思罗普第四从未成为大众心目中的英雄，因而也不在杰斐逊推举的人物之列，但是他是了位学识广博、精力旺盛的人，人们公认他为北美当时最杰出的牛顿型人物。他关于彗星的讲稿（一七五九年）和关于金星凌日的讲稿（一七六九年）显示了善于说明繁难事物的非凡才华。他那部关于太阳黑子的札记（一七三九年）提出了黑子与北极光有关联的看法，这一看法直到一个世纪之后才被其他天文学家所公认和发展。他关于地震原因的明智论述（一七五五年〕说明他是一个细致而敏锐的观察者。但是，就其总体而言，温思罗普的工作缺少鲜明的独创性。他虽然是一个出色的教师，但很少有自己的创见。一七三八年，温思罗普被任命为哈佛学院的数学和博物学教授，此时，他已向伦敦皇家学会的会员们提交了他关于博物学方面的观察材料以及人量植物、动物和矿物标本，只是在到哈佛任教之后，他的注意力才集中于数学和天文。尽管如此，他的工作仍然有一种偏于博物学的倾向。他的科学著作仍然偏于叙述性、片断性和专题性。这些作品的内容毫无例外地都出自北美所能观察到的特殊而剧烈的自然现象或灾害（例如电击、地震余波、彗星出现、月蚀）。

温思罗普并未写出什么划时代的著作，但是他却组织了一次划时代的远征考察，在他的一生中，金星凌日现象发生了两次。在此之前，一百二十五年中，迄未见过金星凌日，在此之后，又要再过一个多世纪方才出现。牛顿学说只以相对数字表述了各行星之间的距离以及它们同太阳之间的距离，就是说同地球和太阳之间的假设距离作比较。但是从遥远的地点观察金星凌日现象，可以破天荒第一次计算出地球和太阳的距离为多少英里，因而也就可以计算出其它行星与太阳的距离。这种观测的结果不仅对天文学有用，而且对航海、测量和地图绘制也有用。因此，温思罗普组织了哈佛学院远征队去纽芬兰考察，这是北美第一个天文学考察队，也是第一次由一个北美的大学发起的科学考察。弗朗西斯·伯纳德总督向马萨诸塞议会解释道：“这一现象（自开天辟地以来仅只观察到过一次）很可能解决某些天文学中的问题，其结果将对航海十分有用。因此，对航海事业有兴趣的国家都认为有必要派遣数学家到世界各地去进行观测。”总督说服了议会，派遣温思罗普和两名助手乘坐政府的单桅小帆船到圣约翰去，他们在那里的观察结果引起了全世界科学家的注意。

虽然温思罗普是更有学问的天文学家，但在殖民时期，大家心目中的北美天文学的代表人物却是戴维·里顿豪斯。许多北美人都同意杰斐逊的意见，认为里顿豪斯“不亚于任何在世的天文学家”，而且是首屈一指的天才，因为他是自学成器的。里顿豪斯几乎没有受过任何正规教育。他起先是一个钟表仪器匠，而且大半辈于以此为生。他的同时代人常常拿他和富兰克林相比。和富兰克林一样，他也是北美人心目中理想的全才。他是独立革命的一员干将，是宾夕法尼亚安全委员会的工程师，曾经协助修建特拉华海岸的防线，并且设计制造大炮和弹药。他是宾夕法尼亚第一次制宪会议的成员，还曾担任过该州的第一任司库和美利坚合众国造币厂的第一任厂长。他关于金属和数学的知识帮助杰斐逊简化了新合众国粗劣而又繁复的硬币。杰斐逊对里顿豪斯的科学才能评价极高，他曾说过“里顿豪斯是举世无双的”，他甚至对里顿豪斯参加政治活动感到遗憾，唯恐这位多才多艺的天文学家会因“操劳国事而不能成为另一个牛顿”。当时北美殖民地的人们把里顿豪斯视作可以同欧洲的科学巨人们角逐的大师，正如他们对富兰克林的看法一样。富兰克林死时在遗嘱中声明把他的望远镜赠送给里顿豪斯，这是非常合适的。富兰克林死后，里顿豪斯当选为美国科学研究会会长。数年之后，里顿豪斯也逝世，美国人把他当作民族英雄来哀掉。他们没有意识到，把里顿豪斯赞为北美最伟大的天文学家，实际上正好突出了北美殖民地科学的狭隘性。

把里顿豪斯称为美国最伟大的天文学家的根据十分奇特，竟然是由于他是当时最高明的测量师。在人们定居己久的欧洲，要测量小块的城市土地或农场边界，只需懂得一般的算术和少量三角学就够了。但在美国，需要测量的却是一整块大陆。旷野中大片地产的疆界不可能从一块大石头或一个大树桩上划出，而必需用天文学上的经度和纬度来确定方位。里顿豪斯最为历久不衰的贡献便是在这一方面。对他说来，天文学是一个测量师的工具。一七六四年，他协助梅森和迪克逊划定了宾夕法尼亚、马里兰和特拉华之间的边界，由此获得了六镑酬金，此后他陆续划定了美国最早十三州之间疆界的大半，最后在一七八七年他又协助划定纽约和马萨诸塞之间纷争已久的边界。

但是，即使是如此大规模的测量工作也无法与牛顿在数学领域的伟大想象力相比拟。里顿豪斯也确曾投身于一些规模不大而且不甚成功的尝试以研究太阳系空间。一七六九年的金星凌日为他提供了一个巨大的机会，可以在欧洲人中树立北美科学的威信。一七六一年那次金星凌日，温思罗普组织了纽芬兰考察，与之相比，这次金星凌日的机会还更具有吸引力。一七六一年的那一次，在大多数有人定居的地区都无法进行有效的观测；但是，一七六九年的金星凌日只要天气不坏，预计在北美殖民地所有各地都可看到。至于安排观测点、提供观测仪器和协调观测结果等事项正好是北美科学家们的拿手好戏。

北美殖民地的公众对此事虽不十分了解，却普遍抱有兴趣。温思罗普本人曾写过一本明白易懂的小册子，向外行人介绍这一现象的重要意义、如何制造观察这一现象的烟玻璃、以及如何记录金星凌日的准确时刻与整个过程的时间。在马萨诸塞，预定以温思罗普所在的坎布里奇观象台为主要的观察站。在费城，费城学院的威廉·史密斯牧师是主要的组织者，而戴维·里顿豪斯则处于科学舞台的中心。宾夕法尼亚议会拨款一百镑建造一台望远镜，另拨一百镑在政府大厦广场建立一个观象台；此外，还为在该地区的另外凡个地点进行观察作出了安排。沿海一带，每个城市都自行准备进行观察，处在偏僻农村的业余天文学家们也都准备好他们自制的仪器。依靠如此简陋的仪器来进行这么多的“科学”计算，这一次也许是空前绝后的。

一七六九年六月三日，人们等待已久的时刻来到了。北美中部几个殖民地的观察者碰上了好天气，天空澄澈无云，但是，好事多磨，事到临头却出现了未曾料到的麻烦事。里顿豪斯在新建的诺里顿观象台观测这一重要的天文现象，他躺在那里由助手们扶着他的头从望远镜中进行观测，他疲劳过度，到半夜零点，正当金垦接触太阳的一刹那（这正是他们几个月来苦心经营所等待的时刻，里顿豪斯还曾为此而调整了他的特别设计的钟），里顿豪斯晕了过去。等他恢复知觉，已经只能估计错过了多少时间。

收集和整理各个观测点数据资料的重任落到了里顿豪斯身上。他同威廉·史密斯牧师合作，利用这些资料计算太阳视差，这是北美的一次重大尝试。这项任务非常重要，因为由于这次金星凌日发生的时刻，欧洲绝大部分地方都不可能看到这一现象。从北美各处观察人员收集来的数字相差悬殊。由于他们的观察方法简陋异常，就这些数字取一个平均数，在科学上是毫无价值的。但是，史密斯和里顿豪斯最后得出的数字却十分幸运地与当时人们所接受的关于地球与太阳距离的数字相差不远。不过这一成果的有效性更多地是由于他们运气好而不是由于科学高明。尽管如此，北美和里顿豪斯的声誉却因而沾了不少光，史密斯声称这次对于金星凌日的观察“使我们北美立了一功，就是投入再多二十倍的经费也是非常合算的！”

不论把里顿豪斯置于世界伟大天文学家之列有多大的夸张成分，杰斐逊还是说了几句清醒的真话，他说：“作为一个工匠，他在机械方面所显示出来的天才不亚于世界上任何人。他确实不曾创造一个世界，但是他通过模仿的手段做到了比古往今来任何人都更接近造物主。”里顿豪斯在北美殖民地居民中之所以能成名，其主要贡献是提供了一种可以向公众传授天文知识的天才设计，即当时人们称为“太阳系仪”的一个太阳系运行模型。他的仪器并不是这类仪器中的第一个，甚至也不是在北美制造的第一个，但是它很可能是当时最精巧、最准确的天文模型。由于他从未受过正规教育，又远离欧洲的学术中心，这件事就更加难能可贵。里顿豪斯虽然是一个十分谦逊的人，但是他（用他自己的话说）“大胆断言，他的总体设计或任何主要部件的具体配搭，都不曾抄袭任何其它的太阳系仪，他也没有把任何一个从书本上查来的数据用于任何一个齿轮，所有的数据都是他自己动脑筋计算出来的。因为查来的数据都不够精确，不合他的用途。”尽管北美人对太阳系力学理论未能有所贡献，他们至少是制成了当时所知的最好的太阳系运行模型。

里顿豪斯于一七六七年一月二十八日（当时他正开始构思他的计划）写道：“我想使我的太阳系仪真正有用，能够在任何时刻确实地向我们说明天文现象，而这是目前己制造的任何太阳系仪都不能做到的。”在此后几个月之内，他就向费城的美国科学研究会说明了他设想的具体细节，这些具体细节和最后成品大体符合。仪器的外框是一个漂亮的直立大柜，柜子的中心有一块大平板，两侧各有一块较小的平板。在中央平板的中心有一块四英尺见方的直立铜板，上面安装着一个镀金的铜球代表太阳，在大铜球的周围有一些代表各个行星的滚动的小铜球或象牙球，这些小球在椭圆形的轨道中转动，“它们的运行速度有时候快些。有时候慢些，使之尽可能接近一般记述中这个领域的真实运行规律。”较小的平板每块面积为四英尺长，二英尺宽。其中一块显示“木星及其卫星的全貌（它们的蚀、凌日和倾斜），还有土星以及其光环和卫星的全貌。”另一块小板则显示“月球的一切现象，特别是月蚀的确切时刻、蚀度及持续时间，以及由于月球遮蔽而引起的日浊，还有一个十分奇妙的装置，可以显示地球上任何一处地方日蚀的全相。”

一旦转动曲柄，整个仪器就开始运行，行星即按其特有的周期旋转，三个标度盘精确地显示该行星出现在这些位置的年、月、日和钟点，不论是向前运行还是向后运行，可以显示的时间都是五千年。从而，一些壮观的大文现象，诸如金星凌日或旧蚀、月蚀，均可事先须知。

更为巧妙的是一具小型的望远镜，庄可以从地球上瞄向任何一个行星，“然后就可以通过索引和一个刻度圆盘读出该行星的经度和纬度，正如在地球上所见一样。”根据原定计划，该仪器还要装一个设备，可以奏出“天体音乐”，作为展出上帝杰作时的伴奏。曾经在金星凌日观测中同里顿豪斯合作过的费城学院的雄心勃勃的校长威廉·史密斯牧师对这一计划非常热心。史密斯和里顿豪斯似乎部理所当然地认为这个太阳系仪在完成之后将赠送给费城学院，史密斯预料它将成为该学院引人注目的大项目。但是，刚从苏格兰来担任新泽西学院（后来改名为普林斯顿大学）校长的约翰·威瑟斯庞博士捷足先登地赶到了里顿豪斯在诺里顿的工场，说服他以三百镑的代价把太阳系仪卖给了新泽西学院。一七七O年四月二十六日，即威瑟斯庞访问里顿豪斯并顺利做成交易之后的三天，雄心勃勃的史密斯牧师在《宾夕法尼亚报》上看到这消息，得知他的学院已经失却这一当代的机械杰作时，说他“从来没有受过比这更大的委屈”，特别是由于里顿豪斯“如此看轻自己的崇高发明。竟然同意把它交给一个乡村！”

里顿豪斯竭力抚慰史密斯（后者已经同意购买第二个太阳系仪）。在他的安排下，把已售给普林斯顿的那台仪器先在史密斯的费城学院首次公开展出。善于搞公共关系的史密斯借此机会宣布在一七七一年三至四月间举行为数十四次的一系列公开讲演，其高潮是里顿豪斯本人讲课和做示范。宾夕法尼亚议会对此仪器热烈赞赏，决定拨款三百镑“以表示本议会高度赞赏里顿豪斯在制造上述太阳系仪过程中所表现的数学天才和机械才能”，并且指定了一个委员会，为约请里顿豪斯制造第三个（当然要更大一些的）人阳系仪进行安排。

许多北美人赞赏太阳系仪，认为它再次证明新世界已经可以在科学进展方面同旧世界争雄。当美国科学研究会于一七七一年出版其第一期学报时，该学报第一部分的标题为“数学和天文学论文”，而第一篇论文便是里顿豪斯关于他的太阳系仪的设计书，“因为它是北美的产品，而且比已知的任何欧洲同类产品都更为完善。”《宾夕法尼亚报》（一七七O年四月二十六日）在第一次公开报道太阳系仪时说：“我们所有热爱北美的人都将为它在最崇高的科学和各门工艺的改进中取得盛名而感到莫大欣慰。”当威瑟斯庞为普林斯顿大学撰写一篇介绍文章以吸引西印度群岛的学生来该校上学时，他着意强调学生们上天文课时将能利用“戴维·里顿豪斯阁下新近发明和制造的太阳系仪，该仪器已由权威人士公认为迄今已有的同类产品中最精良者。”

宾夕法尼亚大学新设计的印章（一七八二年采用）除了刻有日期和校名外，整个图案都是里顿豪斯的太阳系仪的图象。一七七九年，杰斐逊提出的关于改组威廉－玛丽学院的法案中特别规定该学院应购买这样一台仪器——“由最伟大的天文学家戴维·里顿豪斯所构思和制造的太阳系仪器或模型”，而且它应该“以里顿豪斯命名”。杰斐逊在第二次出席美国科学研究会时又提出了一项建议，由该会一致通过。他建议的内容是请研究会订制一台太阳系仪，赠送给法国的国王，这不仅可以表示美国对于它在独立革命时期的盟国的谢意，而且可以驳斥欧洲那些恶意批评美国文化的人。詹姆斯·麦迪逊牧师为此写信给杰斐逊，热情地支持这一“绝妙而又直截了当的办法，把里顿豪斯和太阳系仪送注欧洲可以驳倒那些你公正地称之为浅薄理论家的人们。”

　　不论是里顿豪斯还是“以里顿豪斯命名的仪器”最终都没有到达欧洲。但是，由于他们是美国文化的产品，许多美国人和一些友好的欧洲人从此对美国文化抱有更多的希望了。