我們看到的地圖真的錯了嗎?

2021-01-09 上觀

最近網上有個帖子,說地圖上看到的非洲比實際小了很多,而看上去很大的俄羅斯其實並沒有那麼大。

 

好吧,錯誤的地圖帶來了錯誤的「三觀」?那為什麼不換一副「正確」的地圖呢?

 

其實這篇文章提到的,並不是什麼新鮮的發現。這是自從投影法用於以繪製地圖以來,一直爭論的問題。

 

早在公元前五世紀,古希臘大數學家畢達哥拉斯已經發現地球是圓的,但直到哥倫布環球航行才最終用實踐證明了這一論斷的正確。

 

於是問題就來了,既然地球是圓的,怎麼將一個球體繪製在一個平面上呢?可以設想一下,如果地球是一個畫著經緯度的橘子,橘子皮就是地球的表面。我們要把橘子皮完全攤成一個平面,勢必會造成很多裂縫,布滿了破碎而不連續的經緯線。

 

這不僅是個有趣的幾何問題,而是有非常迫切的現實需要。在大航海時代,航海家和水手們的遠途航行中,迅速在地圖上查找自己所在的位置非常重要。試想一下,航海家拿著一張如同破爛橘子皮一樣的地圖,怎麼能找到正確的航線呢

 

當時的情況就是這麼糟糕。航海家翻閱所有的航海圖,都無法達到本來的目的地;同一趟航程,不同船的航海日誌記載著完全不同的緯度。

 

既要保證經緯度的連續,又要保證地圖上點與點之間相對位置的準確,比利時地圖學家墨卡託(Gerhardus Mercator)於1569年擬定的「等角正切圓柱投影」滿足了這個需求。

(墨卡託及其繪製的世界地圖)

 

這種投影法假設地球被安放在一個中空的圓柱裡,在地球中心有一盞燈,光線把球面的圖形投影到圓柱體上,再把圓柱體展開,這樣就得到了一副平面的世界地圖。由於把「燈」設置在地球中間,於是各個方向的擴大變形是均等的,保持了方向和點與點相互位置關係的正確。

 

其實,用投影法來繪製地圖,並不是大航海時代的發明。早在公元前,希臘科學家已經用這個方法繪製地圖了。最早使用投影法繪製地圖的是公元前3世紀的古希臘地理學家埃拉託斯特尼(Eratosthenes),他是當時希臘世界最重要的學術中心——亞歷山大博物館的第三任館長。他在繪製以地中海為中心的(已知)世界地圖時,使用了經緯線相互垂直的等距離圓柱投影法。

 

然而,就像公元1-2世紀託勒密所發現的那樣,投影法有好多種,其中有「較差但簡單的」和「較好但較麻煩的」之分。那麼區分好和差的標準是什麼?答案是:看需求。

(「等角正切圓柱投影」示意圖)

 

正如網上那篇文章所說的那樣,墨卡託投影法繪製的地圖長度和面積有明顯的變形,從赤道開始越向兩極變形越大,就出現了「格陵蘭島看起來和非洲差不多大」的問題。然而,由於這種繪圖法保證了角度和相對位置的正確,在海上沿著墨卡託地圖的線路航行,只要方向不變就能到達目的地,特別適合於航海和航空的需要。

 

鑑於墨卡託對於人類文明的巨大貢獻,後人是這麼評價他的:「(墨卡託投影法)如同哥白尼的日心說一般超越時代,在追尋空間真實的本質上,他成為了現代製圖之父」。

 

在墨卡託之後,很多數學家和製圖師對他的方法加以改進,其中包括英國數學家愛德華·萊特、英國天文學家艾德蒙·哈雷、德國數學家海因裡希·蘭伯特等,甚至連Google所開發的地圖也是將墨卡託投影法進行數位化修正的產物

(墨卡託肖像)

 

然而,針對墨卡託地圖面積變形的問題,很多人也提出了批評。特別在20世紀70年代,這種學術上的爭論又開始「泛政治化」。因為墨卡託投影法繪製出的地圖將赤道以北地區(特別是歐洲、北美洲)表現得特別大,而赤道附近國家、地區顯得比較小,由此被解讀為發達國家對欠發達國家的「歧視」。而面積正確的高爾-彼得斯投影法就被認為是最政治正確的選擇。這個方法並不陌生,在《我們看到的地圖一直是錯的》這篇文章的末尾,用的「正確的」地圖,就是這種投影法繪製出來的。

 

然而,球體攤成平面一定會導致變形,高爾-彼得斯投影法雖然修正了墨卡託的面積變形,也無法例外地導致其他方面的失真,比如:南北緯35°之間、南北緯60°與兩極之間。同時,部分非洲國家與印尼被南北拉長了兩倍,因此這種地圖被吐槽為「晾衣繩地圖」,每個國家就像掛在繩子上滴著水的衣服。英國皇家地理學會的季刊編輯評論彼得斯(高爾-彼得斯投影法的發明者之一)的著作《新地圖學》時這麼說:「反覆拜讀了這本書的德語版與英語版之後,我始終讚嘆這位作者,竟能寫出這樣一本無稽之談。」

 

如今,將地圖繪製與國際政治聯繫起來,已經成為某些政治團體固化的意識形態。為了避免無謂的爭議,聯合國在設計標誌的時候,就採用了波斯特爾投影法——不以太平洋或大西洋為中心,而是將中心放在北極點上,這樣看起來就可以避免東西方世界的「中心」爭論,顯得煞費苦心。

 

然而,為了體現美國是東道國,這幅地圖投影的縱軸還是把美國放在本初子午線向西100度的位置,基本位於圖形中央。「泛政治論」團體依然會批評,這樣的做法是反映了美國的霸權。

 

所以,選擇什麼樣的投影法,都是個難題。不過,地球並不會依據地圖繪製的樣子而改變,不是嗎?

 

(本文僅代表作者個人觀點。本文編輯:章迪思 製圖:孫欣悅 編輯郵箱:shguancha@sina.com)

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