大航海:七海纵横

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第500章 橘皮投影

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听到这句话,佩德罗·努内斯浑身剧烈一震,难以置信地看向我:

“男爵阁下!这……这是我闭门研究了整整两年半、尚未向外界发表过的手稿!您……您竟然仅仅扫了一眼,就能看懂我画的这些曲线?!”

“恒向斜航线(Loxodrome)。”

我平静地吐出了这个在科学史上本该由他在五年后才正式命名的专有名词,直击要害地指出了当代海图的致命缺陷:

“自古希腊托勒密的《地理学指南》以来,人类制图界便一直困在一个无解的几何悖论里——”

“我们脚下的大地是一个三维的球体,而我们现在使用的海图,却是一张平坦的羊皮纸!”

“在球面上,越往南北两极的高纬度地区走,经线就越向极点靠拢收敛。如果强行把球面直接压扁画在平面上,高纬度地区的陆地与海洋比例就会发生严重的扭曲变形!”

我的指尖顺着地球仪上一条红色的螺旋线一路滑向北极点:

“这就导致在球面上原本保持固定罗盘角度航行的航线,变成了一条盘旋着缠向极点的复杂螺旋线!”

“水手们一旦照着平面海图上的直线开船,实际在大洋上走出来的轨迹却是歪的!航程越远、纬度越高,偏离目标的距离就越恐怖!”

努内斯呼吸瞬间急促到了极点,一把抓住桌沿,声音都在发抖:

“没错!正是如此!我推演了整整三年,都没能找到将这种球面螺旋线在平面羊皮纸上拉直的方法!”

“男爵阁下,难道……难道这世上真有办法解开这个几何死结?!”

面对这位科学巨匠近乎渴求的目光,我嘴角勾起一抹自信的弧度。

宛如当年亚历山大大帝拔剑斩断戈尔迪乌姆死结一般,伸手在地球仪表面从北极到南极虚划了数道竖线:

“既然直接压扁会变形,那我们不妨换个思路——二位请把我们脚下的这颗地球,想象成一颗饱满的橘子!”

“现在,我们用一把锋利的小刀,顺着经线的方向,把这层橘子皮竖着切成无数个细长的窄条,然后像剥橘子皮一样,将它们从球体上剥下来,摊平在桌面上!”

努内斯和若昂的呼吸同时一屏,眼睛一眨不眨地盯着我的手势。

“你们想,橘子皮摊平之后,赤道部分依然连在一起,但越靠近南北两极,每一瓣橘子皮之间就会裂开一个个三角形的缝隙,对不对?”

“没错!越靠近极点,经线收敛越剧烈,裂开的缝隙就越宽!”

努内斯下意识地脱口接道,大脑已经顺着我的引导飞速运转起来。

“那么解开这个死结的关键就来了!我们只需要把高纬度区域的那些缝隙,按照纬度的正割比例(sec?)横向拉伸填满,让所有的经线都变成互相平行的竖线!”

“同时,为了保证图形的局部角度不变形,我们在横向拉开经线的同时,按照完全相同的放大比例,将高纬度的纬线间距也同步纵向拉长,最终将整张橘子皮拼成一个规整的矩形!”

我的手掌重重地拍在地球仪顶端,声音在安静的研究室里轰然回响:

“在这张用‘橘子皮等角投影法’画出的全新世界海图上,所有的经线与纬线,将永远保持九十度垂直相交!”

“虽然这种画法会让靠近两极的陆地面积在视觉上被成倍放大,但它对领航员而言,却拥有着如同神迹般的价值——”

“那就是在这张海图上,任意两点之间画一条直线,这条直线与沿途所有经线的夹角都永远相等!”

“船长出海前,只需拿直尺在起点和终点之间画一条直线,量出夹角,然后盯着修正过地磁偏角的罗盘一路直开到底,就再也不用在茫茫大海上走那种致命的折线与螺旋线了!”

“只要罗盘不坏,哪怕闭着眼掌舵,船只也能精准抵达大洋彼岸!”

轰——!!!

随着这套“墨卡托正轴等角圆柱投影法”与“恒向线直航”的宏大概念在研究室内轰然铺开,努内斯与若昂师徒二人彻底沦陷了!

外行看热闹,内行看门道。

作为一生都在与球面三角学和斜航曲线死磕的数学巨匠,佩德罗·努内斯比这个世界上的任何人都更清楚——

经纬同比例正割拉伸以保持等角(保形映射),将三维球面上的对数螺旋线直接转化为二维平面上的“一条直线”,究竟意味着何等恐怖的数学跨越!

那不仅仅是拯救成千上万名水手性命的慈悲,更是在托勒密死后一千四百年里,人类在地图投影学与球面几何学上最伟大的一次跨维度跃迁!

“天主啊……正割比例拉伸……微分局部近似为矩形,偏角完全抵消!”

努内斯嘴唇剧烈哆嗦着,双眼赤红如血。

他猛地转身扑回巨大的书桌前,疯了一样在一张空白的羊皮纸上画起了圆柱切面、平行经线与正割三角函数式!

那副癫狂模样,活像当年在叙拉古澡堂里顿悟浮力定律后赤身裸体狂奔上街的阿基米德!

“成了……真的拉直了!局部正切与余切恒等!螺旋线变成直线了!!”

努内斯看着自己用手指画出的几何推演,发出一阵近似哭腔的狂喜嘶吼。

而站在我身旁的若昂·德·卡斯特罗,此刻更是激动得满面潮红。

他抓起桌上的黄铜直尺,重重比在旧海图上,眼中的狂热光芒几乎要将这间书房直接点燃:

“经纬垂直、同比例拉伸……让复杂的球面螺旋线直接变成海图上的一条直尺航线!”

“老师!如果我们能立刻用这种方法重新绘制《皇家标准海图》,并编入全新的《航海指南》……我们葡萄牙的舰队,将彻底统治这颗星球上的每一寸未知大洋!”

若昂激动得一个箭步冲上来,双手死死抓住我的手臂,声音颤抖地问道:

“科雷亚男爵!这个‘橘子皮投影’的理论简直是创世纪的伟大发现!这……这也是您自己推演出来的吗?!”

看着激动到快要语无伦次的师徒二人,我干咳了一声。

今天抛出的“地磁偏角实测法”已经够惊艳了。

要是再把这套超越时代的“墨卡托投影法”也硬揽在自己一个人头上,未免显得太过妖孽。

我脑海中飞速转了半圈,神色自若地借用了那位历史本尊的名字来做掩护:

“这倒不是我首创的。前些日子我去北欧执行王室任务,途经安特卫普附近的鲁汶大学时,偶然听到当地一个名叫杰拉杜斯·墨卡托的年轻学者提到过将球面投射到圆柱面上剥开的雏形设想。”

“我当时觉得这个切橘子皮的设想颇为奇巧,便记在了心里。回程在海上无聊时,顺着他的思路加以完善罢了。”

说出这个名字的时候,我在心底默默画了个十字。

算算年纪,1512年出生的杰拉杜斯·墨卡托今年才刚满二十岁,这会儿应该还在鲁汶大学里啃亚里士多德的神学课本呢!

墨卡托老兄,实在对不住了,先借你的名头替我挡一挡这过于耀眼的荣光。

希望到了1569年,你还能记着把你那幅着名的世界地图正常画出来!

听到这理论竟是我在北欧游历时从尼德兰学者的杂谈中捕捉并完善的,若昂非但没有半分失望,反而满脸敬佩地感叹道:

“能在异国学者的只言片语间敏锐捕捉到真理的火种,并将其完美推演至航海实操,科雷亚男爵,你的博学与远见实在令我等敬佩!”

而书桌后的佩德罗·努内斯更是已经彻底折服。

那副如痴如醉的癫狂模样,活像是一个在黑暗中摸索了半生、终于亲眼窥见了造物主奥秘的狂信徒!

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