河流是部文明史
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来自哈比神双乳的知识

一个设有税收系统、衍生出多元职业的城市社会的众多优势之一是:它能支持一些思想家实现社会革新。那么早期的知识分子关心的是什么难题,又有着什么疑问呢?基本上大家都承认科学、工程和法律为整个人类所做的贡献,也认为由这些领域提供的解决问题的方式,是支撑我们今天的社会顺利运转的关键。那么这三大领域的源头又在哪里呢?

虽然科学、工程和法律一直到文艺复兴时期才开始成形,但它们的滥觞可以追溯到最早期的文明,而且常常与利用溪流、河水和其他形式的水源有关,人们以此获取自然资本,促进人类的健康发展。在公元前3000年左右,一位不知名的艺术家将灌溉水渠的形状刻在了印有“蝎子王”图像的石锤上,而蝎子王代表的是一位在前王朝时期统治下埃及的君主。通过不断的试错,苏美尔人、古印度人、埃及人和中国人知道了如何将河水从定居点抽出,引到配有运河和堤坝的庄稼地里。在古希腊的迈锡尼文明中,人们曾大量使用陶制水管和下水道处理装置,这些技术之后又被古罗马人沿用。罗马人用铅制的水管或是烤制的泥土搭建了公共浴室、喷泉和别墅,而且修建了大面积的输水管道系统,把水引到他们的城市里。在公元前1世纪,罗马建筑师维特鲁威在他著名的著作《建筑十书》里用一整卷阐释了如何导流并管理流水的问题。

秉持着务实的精神,这本早期的著作无意中遵循了土木工程领域的基本原则。一些早期的原型工程师所创造的作品,例如罗马著名的拱形渡槽,的确令人赞叹。虽然从其他层面上来讲,这些工程师其实比我们想象的要孤陋寡闻,但他们所设计的很多依靠重力运作的结构完好保存到了今天。

以一个最基本的河流测量指标流量(出水量)为例。流量描述的是在数个单位时间内,经过同一个固定地点的水的容量(例如,每分钟有多少加仑1加仑≈3.8升。——编者注,每秒有多少立方米,每年有多少立方千米,等等)。这一指标有助于管理所有大坝、水库的水量,也能帮人们算出浴室花洒的最大流速。一条河流、运河或是一个渡槽所有的流量,相当于其流水的横截面积乘以经过该面积水域的平均流速。这个概念很简单,但古代的希腊人和罗马人认为,只要扩大或限制河道本身就能控制流速。令人奇怪的是,他们忽视了流速的重要性,而流速其实是可以通过调整河道的坡度来改变的。

一个罕见的例外是一位名为希罗的数学家和原型工程师,他居住在公元1世纪的埃及亚历山大港。希罗为现在所知,是因为他当时出版了两本极具革新精神的书,一本是提出了水力学基本原理的《气体力学》,另一本则是创制了土地测量法的《窥管》。希罗的著作内容非常有开创性,他因而得到了“第一位工程师”的美名。在《气体力学》这本书里有很多关于水的概念,例如虹吸管、灌溉、排水,等等。希罗讲解了为什么除了横截面积,水流速率也会决定流经渡槽、河流或是泉水的水量大小。同时期的人没能注意到他对计算流量的清晰解释,而且在随后的600年内,都没有人确立“流量”这一概念。最终,1628年,贝内代托·卡斯泰利在其著作《论流水的测量》里创建了这一概念,他是一位本笃会修士,也是伽利略的学生。

需要注意的是,我们一不小心就会过度称颂古代人的智慧。事实上,古代希腊人喜欢用大而化之的、夸张鲜活的方式来解释自然世界,但常常忽视定量测算,或是对此并不关心。水资源研究学者阿西特·比斯瓦斯在其1970年出版的《水文学史》一书中表示,即使是像亚里士多德这样历史上最伟大的先哲,也曾散播没有根据的传言。例如,他断定男人的牙齿比女人多,但他从来没有数过自己妻子或是情人的牙齿,来验证这个判断。

古希腊人偏好定性的解答方式无可厚非,因为当时很少有人能分析整个自然世界。而且在众多神秘的、需要解释的自然现象中,很少有像夜空中的星星移动和尼罗河的洪水起源这样能引起早期哲学家的兴趣的问题。

来自米利都(古希腊当时一座重要的城市,它的废墟存在于现今土耳其的西部)的哲学家泰勒斯,是第一个寻求自然的、而非超自然的解释的人。3 000多年来,古代埃及人一直安稳地生活在尼罗河的河岸,认为每年泛滥的、维系生存的洪水是从尼罗河神哈比丰满的双乳中倾泻而出的。哈比被描绘为雌雄同体的形象,他的画像常常被刻在古代雕像上,他留着胡子、裹着腰布,腹部凸出,好似有孕在身。泰勒斯驳斥了这一过于神化的解释,指出埃及夏季向南吹的风一直反推着向北流去的河水,限制着河水的流动,当水力胜过风力时,洪水就暴发了。

然而,史学家希罗多德否定了泰勒斯的假说。他曾观察到,洪水在南风还没出现的时候就有了,而且流向与风向相反的其他河流并没有受到类似的影响。由此,希罗多德提出了一个令人难以理解的解释:洪水是由太阳的季节性移动和埃及少雨导致的。在接下来的600年间,很多其他的希腊和罗马哲学家,包括第欧根尼、德谟克里特、埃福罗斯、斯特拉博、卢克莱修和普林尼,都提出了自己对洪水起源的物理解释。尽管他们并未开展任何实地研究或是做出测算,这些辩论仍具有重要意义:它们标志着科学辩论的最早雏形出现了。

上述猜测都没能还原真相。因为没人能完全理解尼罗河上游埃塞俄比亚高原的季节性降水循环,而正是降水循环驱动了这一现象的发生。但是,这些关于尼罗河洪水诱因的辩论,以及与天文学、宇宙学和数学相关的争议,一同孕育了新的讨论方式:众人为了解释周遭的现象,提出理性的、以实体现象为基础的假说,并相互辩论。排斥神秘主义,追求真知的风气渐开。因而,我们可以将泰勒斯和早期哲学家关于尼罗河洪水来源的辩论视为科学和理性思想的源头。