張江齊

2400多年前，古希臘偉人亞里士多德站在海邊眺望遠(yuǎn)處消失的船只時，發(fā)現(xiàn)船只首先消失的是船身，然后才是船桅與船帆，他發(fā)現(xiàn)了地球不是平坦的而是彎曲的。文藝復(fù)興后不久，R.笛卡爾發(fā)明了坐標(biāo)與微分幾何。利用坐標(biāo)，位置與形狀讓數(shù)字形象化變成幾何圖形，使彎曲的空間的觀念得以形成。我們測繪工作中賴以傳遞坐標(biāo)的三角形，在彎曲的空間中它的內(nèi)角和已不再是180度，當(dāng)我們有可能站在赤道上觀測北極點(diǎn)時，曲面上三角形內(nèi)角和可能是270度，從很遠(yuǎn)的地方用三角測量法觀測珠穆朗瑪峰也是同樣的道理，必須考慮彎曲的地球形狀，珠穆朗瑪峰的高程與位置的精確測量絕不是人們簡單地利用平面幾何原理所能解決的。

1718年，即大清帝國康熙五十八年，一幅實(shí)地測量繪制的《皇輿全覽圖》平鋪在紫禁城太和殿的青磚地上，圖上已準(zhǔn)確標(biāo)繪了珠峰位置，定名為珠穆朗瑪阿林，位于中國境內(nèi)。這幅古地圖是掌握天文歷法與測繪技術(shù)的中國人——清朝理藩院主事勝住、喇嘛楚爾沁藏布和蘭木占巴實(shí)地測量繪制的。公元1714年，他們?nèi)藢V大的西藏地區(qū)進(jìn)行勘測，繪成地圖作為《皇輿全覽圖》的西藏分圖。無論從哪個角度來看，使用大地測量法，給出了珠峰準(zhǔn)確的經(jīng)緯度，科學(xué)地定位于地圖中，這是人類珠峰測繪史上的第一筆！這說明當(dāng)時的測繪技術(shù)與歐洲幾乎同步。

18～19世紀(jì)人們開始認(rèn)識到地球是個球體，英國、法國、德國為了勘查國土和他們的殖民地國家的區(qū)域面積，開始了長達(dá)半個世紀(jì)的大弧測量工作，也就是現(xiàn)在所稱的大地測量,主要目標(biāo)就是確定地球形狀與大小，確定大城市間，地界點(diǎn)間的距離方位，并把這些數(shù)據(jù)插入到地圖中去，以滿足戰(zhàn)爭與稅收的需要。因此面臨的最大問題就是把地球表面三維的數(shù)據(jù)拼湊到二維的地圖中的挑戰(zhàn)。數(shù)學(xué)家高斯試圖要用一張平面的禮品包裝紙，解決包住一個圓球所面臨的困惑，他把包裝紙裁剪成小方塊貼在圓球上，因此創(chuàng)造了微分幾何學(xué)，成為了微積分的發(fā)明始祖。地球到底有多大呢？如何來為地球上的萬物所在位置提供一個能用數(shù)學(xué)表達(dá)參照體呢，為此我們必須測量出利于數(shù)學(xué)計算的參照橢球。為了探知地球參考橢球的大小，時任印度測量局局長的Everest指揮安德魯·沃爾夫的測量大隊(duì)在印度平原沿著喜瑪拉雅弧開展了大弧測量工作，丈量地球大小，同時下命令要求測量隊(duì)觀測喜瑪拉雅山脊上的每座雪峰，測量它們的位置高度。珠穆朗瑪峰成為世界最高峰就是在1847年被發(fā)現(xiàn)的，觀測站的距離距珠峰322千米，測站高度70米，珠峰高程8778米。

由于地球是個橢球形狀，這種超遠(yuǎn)距離的平面幾何觀測無法準(zhǔn)確獲得珠峰的位置并構(gòu)成真實(shí)的球面三角形，同時觀測峰頂視線也隨著高度的上升以及不同地區(qū)氣流與密度的影響，視線在發(fā)生著劇烈彎曲，觀測的角度在三維空間中發(fā)生著扭曲變形，由于無法知道準(zhǔn)確的珠峰位置，因此無法將遠(yuǎn)方的目標(biāo)嚴(yán)格地沿法線歸算到地球橢球，已知珠峰位置這是精確測定珠峰的幾何高度的前提條件。即使知道了目標(biāo)點(diǎn)在地球橢球的準(zhǔn)確位置，但由于不知道珠峰自上而下沿重力方向的垂線方向，也就無法準(zhǔn)確地獲得垂直于平均海水面的物理高程——海拔高程。珠峰高程測量與定位并不是人們想象如利用兩根木棍構(gòu)成相似直角三角形測距那么簡單，只要我們遠(yuǎn)離珠峰，我們就必須在彎曲變異的時空環(huán)境中解決問題，其原理是包括了數(shù)學(xué)與物理學(xué)的十分復(fù)雜的解析過程。

見證珠峰高程的測量過程體現(xiàn)了數(shù)學(xué)、物理學(xué)、觀測技術(shù)不斷發(fā)展完善，科學(xué)認(rèn)知地球，追求真理的過程。測量珠峰高程的歷史就是一部測繪理論技術(shù)發(fā)展完善的歷史。本文附表歸納了歷次珠峰測量的基本要點(diǎn)：200年來人類不斷求證珠峰，為世界尋求真相，珠峰永遠(yuǎn)矗立在那里，召喚著我們?nèi)ふ疫@個高度。

在珠峰大本營記者問我最多的問題就是：測量珠峰有何意義？珠穆朗瑪峰作為世界最高峰，它的高程是8848米還是高于或低于8848米，對于人類與地球來說到底有什么區(qū)別？

最為根本的原因是珠穆朗瑪峰是世界最高峰，它的惟一性與最高性使它成為人類十分寶貴的自然地理資源，象征著人類追求最高最強(qiáng)最好的精神境界。這種追求精神是人類社會競爭發(fā)展的動力。它的求證過程標(biāo)志著國家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。從政治上講圍繞珠峰高程的爭議實(shí)際上是世界第三極高程的屬權(quán)之爭，關(guān)系到國家主權(quán)、民族自尊、科技水平與社會文明。從技術(shù)角度看珠穆朗瑪峰高度之爭實(shí)際是觀測精度與峰頂覆雪厚度之爭。珠峰高程這4個數(shù)字的變更還將會深入到全世界人們的生活中，如地理教科書、百科全書，地圖修訂，也可以成為許多品牌的形象代表，直接體現(xiàn)在人們?nèi)粘Ｉ?、衣食住行與文化生活中，因?yàn)檫@個數(shù)值抽象出了許多人類追求的珍貴內(nèi)涵。

這場圍繞珠峰高度的權(quán)屬之爭，已持續(xù)了將近30個年頭。1975年，中國政府向世界公布，珠峰海拔8848米，舉國為之自豪。但是這個數(shù)值在上世紀(jì)50年代就已經(jīng)被西方世界接受為“官方高度”。因?yàn)檫@種巧合，使西方國家?guī)缀跬耆雎粤酥袊?975年這次科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y量。首先測出8848米的是1954年印度一個名叫古拉提(Gulatee)的測量師，他測得了珠峰雪面高程8847.6，四舍五入為“8848”，作為印度官方的珠峰高程公布，因?yàn)闆]有在珠峰最高點(diǎn)設(shè)覘標(biāo)，50千米遠(yuǎn)距離觀測它的誤差在5.17米以上。而我國因在峰頂建立覘標(biāo)，量測了雪深，并通過近距離8千米的觀測得到8848.13米高度，是去除了雪深0.92米的珠峰高程，其精度0.36米遠(yuǎn)高于印度的觀測值。盡管我們有自信的理由，然而西方國家?guī)缀跬耆雎粤酥袊?975年這次科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y量。1992年中國與意大利合作開展珠峰測量考察工作，意大利登山家在峰頂再次設(shè)立覘標(biāo)，用探桿測得雪厚度2.55米，因雪深變化珠峰高程1992年觀測值為8846.21米，降低了1.63米 。從此雪深與雪面高度變化問題成了珠峰高程的爭議焦點(diǎn)。

2001年，西藏自治區(qū)政府主席列確以人大代表的身份正式向國務(wù)院提交議案，建議中央政府同意重新測量珠峰，8848這個數(shù)值已經(jīng)不夠精確了，才有了2005年這次重測珠峰和全新的數(shù)字。

【責(zé)任編輯】林京