電影《丁丁歷險記》中的測量儀器

2021-03-03 王中偉的測量空間

 那天,我帶著王小果同學到電影院觀看電影《丁丁歷險記》。

 《丁丁歷險記》漫畫書至今都是我童年記憶的一部分,而現在,它已經被美國的著名導演史匹柏拍成了一部典型的好萊塢式的三維動畫電影,儘管展現形式與時俱進,但其中的主人公——丁丁、白雪、阿道克船長、偵探杜邦兄弟,依然還是那樣的熟悉。

一、問題的提出

 在電影《丁丁歷險記》接近尾聲時,有這麼一個情節:丁丁搶回了三張羊皮紙,並發現了其中的秘密,將這三張羊皮紙重疊在一起時,對著太陽光,會看到一串數字,這是一個表示地理坐標的經度和緯度,而這就是獨角獸號沉船寶藏的位置,隨後,丁丁駕車,阿道克船長操作著一個測量儀器,根據這個經度和緯度,他們發現寶藏並非在想像中的大海中沉船的位置,而是在阿道克家族的老宅中……

 作為一名測量學科的愛好者,對於電影中阿道克船長手中的這臺測量儀器,我立刻非常強烈、敏感地感到,有搞頭!從畫面出現這個測量儀器開始,到我立刻掏出手機,打開照相功能,抓拍到以上兩個鏡頭,可以推斷,這個儀器在畫面中出現至少有15秒。

 我的好奇心可以總結以下幾個問題:

 1.這臺測量儀器叫什麼名字?(其實當時我就知道了,但還是作為一個問題擺在這裡);

 2.原版的漫畫中,是否存在這個情節呢?

 3. 從電影的故事情節可以推斷,這個儀器可以根據已知的地理坐標(經緯度),在實地中找出具體的對應位置,相反,我相信,它應該也可以在地球任意一個位置測量出所在地的經緯度出來,這種功能,在現代科技中,似乎只能藉助天上的衛星,用GPS測量才能做到,那這個儀器到底是一種科學幻想,還是一種真實出現過的儀器呢?畢竟,在《丁丁歷險記》系列漫畫中,丁丁還上過月球,因此作為一種科幻的儀器也不是不可能的;

 4. 如果這確實是在歷史上出現過的一種真實的測量儀器,是否有可能出現在丁丁那個時代,這到底是一種科學的真實呢, 還是玩「穿越」,作為一種無釐頭搞笑呢,就像古裝電影《花田喜事》中,給迎親的馬車車頭上貼上「寶馬」的車標,亦或現代社會中,黃飛鴻被評為「佛山市十大傑出青年」;

 5.最後,我感興趣的是,這種測量儀器的地理坐標定位的功能,是如何實現的呢?

二、原版漫畫中的對應情節

 電影《丁丁歷險記》中的情節取自三個漫畫:

 1.《金鉗螃蟹販毒集團》 ,故事從丁丁幫助杜邦兄弟調查一起浮屍案開始,他和白雪因此被捲入一樁毒品走私案,並被國際販毒集團綁架至一艘名為「卡拉勃特樣號」的貨船上。在自救的過程中,丁丁遇見了嗜酒如命的阿道克船長,他們聯手逃離貨船,並奪走了歹徒的一架水上飛機。哪知在飛往西班牙的途中,酒醉的阿道克船長耍起酒瘋,飛機因此迫降在撒哈拉沙漠。在當地前哨基地的德爾考託上尉的幫助下,丁丁與阿道克船長帶著白雪穿越沙漠,來到摩洛哥的港口城市倍格赫,在這裡一舉破獲販毒集團。

 2.《獨角獸號的秘密》,丁丁在布魯塞爾的老街市場買回一艘古船模型,想要送給阿道克船長,不想一系列麻煩因此接踵而至。原來這艘船模型恰巧是阿道克船長的祖先——查爾斯二世統治時期弗朗西斯·阿道克爵士的遺物之一,其中藏著海盜頭子「紅色拉克姆」的寶藏秘密。阿道克爵士離世前曾留下三艘船模,古董商伯德兄弟覬覦已久,企圖以殺人滅口的方式奪走船模。經過一番鬥智鬥勇,丁丁將伯德兄弟繩之於法,集全了三艘船模暗藏的地圖,解開了一個塵封已久的秘密。

 3.《海盜失寶》,又名《紅色克拉母的寶藏》,故事緊接《獨角獸號的秘密》,講述丁丁、阿道克船長、杜邦兄弟和白雪尋找「紅色拉克姆」寶藏的過程。另外,丁丁系列中的另一個重要角色——卡思博特·卡爾庫魯斯教授第一次歡樂亮相。不過,我們在電影中沒有見到這位有點耳背的可愛老頭,因為電影只選取了《海盜失寶》的一小段當做影片結尾。

 按此線索,我在相關的早期的動畫片和漫畫書中找到如下情節:

 1.在動畫片和漫畫書《獨角獸號的秘密》中,均有根據三張羊皮紙重疊後發現地理坐標的情節:

 2.在《海盜失寶》(又名《紅色克拉母的寶藏》)的動畫片中,卡爾庫魯斯教授用一個類似於擺錘的裝置(他稱為「探測錘」)表明船還得往西走:

 顯然,這種儀器用來進行地理坐標的定位只能是一種科學幻想。而在同名的漫畫書中,對應的情節則豐富得多:

 漫畫書中的情節,阿道克船長不僅明確提到並使用「六分儀」來進行觀測,而且還涉及到了子午線(經度)起始標準(零度起始線)不一致造成的混亂,看來,以本國為世界中心(或者起始),並不是古代中國天朝的專利。

三、六分儀,一種古老的儀器,但直到現代還在使用

 沒錯,不論在電影《丁丁歷險記》還是在漫畫《丁丁歷險記》中,阿道克船長使用的那種測量儀器是一種真實存在的儀器——六分儀。至於卡爾庫魯斯教授使用的探測錘,則純粹是一種科幻儀器了。

 說六分儀古老,當然也沒有想像中的那麼久遠,比如從原始社會就有了,但至少在高斯所在的時代,它就已經是一種廣泛使用的儀器了。


原德國10馬克紙幣的正面圖案,是數學家(兼大地測量學家)高斯(1777-1855)和正態分布曲線,而紙幣背面,則是一臺六分儀和大地三角網

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六分儀,可以清晰地看到標記:1917年,倫敦

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 直到現代,六分儀還在實際中使用著,只是我們可能很少注意到。

1984年出版、李清嶽主編的經典教材《工程測量學》中還附有六分儀的介紹

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2009年的報導:鄭和艦中日學員進行航海測量交流。這海軍院校女學員學習使用六分儀進行航行測量。

四、六分儀可能會在《丁丁歷險記中》出現嗎?

 六分儀可能會在《丁丁歷險記中》出現嗎?我們只要了解一下六分儀的發展歷程,以及《丁丁歷險記》所處的那個時代就知道了。

   1.先了解一下六分儀的起源

 早期航海家在大海中沿航線航行時,需要不斷確定航船所處的位置,即船所處的經度和緯度的交叉點。航海家為了弄清楚自己的船所處的緯度,需要有一種儀器,它能通過對地平線和中午的太陽之間的夾角的測量,或通過對地平線和某顆固定星之間的夾角的測量來確定緯度。最初,水手用星盤來測量太陽高度,但由於船的甲板是上下起伏的,這種儀器極難操作,而且不容易測算準確。後來人們用直角儀取代了星盤。航海圖上的六分儀及兩腳規、量角器、平行尺等早期航海儀器。

  1731年,哈德利發明了反射象限儀,並很快發展成了六分儀,即測量圓周的1/6的一種弓形儀器。哈德利曾和哈雷一起研製成功了一種反射望遠鏡。他接著又製造了一種在海上測量角度的儀器。觀測者可以通過一面鏡子同時看見地平線和太陽,它們之間的角度用邊緣標有刻度的象限儀量出來。

  1732年,英國海軍部把量90度夾角的象限儀放在一隻快艇上作試驗,結果非常精確。於是象限儀成為海軍航行的必備儀器。

  1757年,坎貝爾船長把象限儀弧度擴大,用來量120度的夾角,這樣象限儀便變成了六分儀。它由一個三角形的架子組成,一邊是一個弧形板,上面上刻度和可以移動的指針。反射鏡將夾角需測量的兩物體反射到一起,就可以方便地測到角度並計算出該船處在的緯度,以保證船舶沿正確的航線行駛。

   2.再了解一下《丁丁歷險記》的作者埃爾熱

 埃爾熱(Herge,1907年5月22日~1983年3月3日),原名喬治·雷米(Georges Remi),1907年5月22日出生於比利時布魯塞爾。埃爾熱是比利時漫畫家,世界著名連環漫畫《丁丁歷險記》的作者。1924年,喬治·雷米開始使用埃爾熱(Herge)這個筆名。埃爾熱的發音和他的名字的開頭字母的法語發音相同。1929年1月10日,丁丁和白雪在兒童讀物《二十世紀小夥伴》上誕生。《丁丁歷險記》以15個月一本的周期快速創作,丁丁去了剛果、美洲、埃及,以濃鬱的異國風情吸引著讀者。

 由此可見,作者在創作《丁丁歷險記》時,本身是在使用六分儀這樣一個時代背景下的。

   3.能否推斷《丁丁歷險記》故事所處的時代?

 《丁丁歷險記》故事所處的時代,我們可以至少從第一本書《丁丁在蘇聯》,以及中間大量出現的汽車、手槍、石油等現代文明的東西,我們可以認為丁丁是與作者埃爾熱處於同一個時代,即二十世紀上半葉,而六分儀則在十八世紀下半葉就已經發明並廣泛使用,由此,在《丁丁歷險記》中出現六分儀是一件完全合乎歷史事實的事情,絕對不是「穿越」。


五、六分儀是怎麼測量出經緯度的?

 我們都知道,利用天上的導航衛星,使用GPS可以測量出測點所在的經緯度,從而達到定位的目的。而這樣看上去一個很古怪的手持儀器,竟然在280年前就發明出來,似乎也具有GPS的功能,實在是太難以想像了。

 而且,還有這麼一段文字來形容六分儀對當代中國海軍的重要性:作為最基本的航海手段,使用六分儀進行測天定位有其最大的優點是任何現代定位設備無可比擬的,那就是他可以不依賴外界(當然表冊要隨時帶好)而單獨使用,我國的海軍在還沒有建立一套自己的、獨立的、可靠的定位系統之前,絕對要堅持這樣的培訓,GPS定位有其精度高、連續實時、全天候的優點,但是離開美國的衛星就會成為瞎子,這是最致命的。

 看看,六分儀重要性和美國的GPS相提並論了。那麼,六分儀到底是一個什麼測量原理呢?

 其實,六分儀並不能象GPS那樣,直接測得經緯度,說白了,它只是一個測量角度的工具,類似於一個手持式經緯儀而已,而根據它測量出的角度,此外還需利用測量時的時刻、相關的天文參數表冊,再通過相關的計算,才求出大地經緯度的。由於這個日誌不是技術性日誌,這裡就不羅列這些枯燥的計算原理和公式了,等有機會我學透了再發日誌解釋測量原理和計算公式。

 這裡也在羅列一下六分儀測量的缺點:

 1、依賴性強。它的使用要靠各種表冊,我國海軍用的是《航海天文歷》要每年更新版本,其《附表》可以不要修正;《B-105天體高度方位表》。國際上多數使用美國海軍的《航空表》,比《B105》表簡單但精度差。
   2、精度低。熟練的使用者在適合的天氣條件下,三星定位精度可達1-3海裡,一般要在3-6海裡左右。
3、定位的不連續性。每天只能在晨昏朦影才可測星定位,還得天氣晴朗。白天只有太陽可測,而太陽移線定位的精度更差,理想情況也有3海裡以上。
   4、定位周期長。一個熟練的使用者一次測星定位、計算和繪製船位需要半小時以上,所以不具備實時性。

 也正因為如此,電影《丁丁歷險記》中表現的鏡頭,丁丁駕車,阿道克船長手持六分儀,似乎是實時「跟蹤」到了指定的地理位置,倒是有些不實了,但這畢竟是藝術,不一定要完全展示科學的全面真實,所以也就是如此而已。

 這些看似簡單卻又能完成我們現在都難以想像的功能的儀器,閃爍著人類智慧的光芒。寫到這裡,我已經深深地為前人的智慧所折服。

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