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真问真答 20160128

时间:2010-12-16

这个影响深远的决定并不是心血来潮,冥王星的行星地位自从发现以来就饱受质疑

提示:本文共有 3379 个字,阅读大概需要 7 分钟。

2016 年 1 月,美国加州理工学院发现第九大行星可能存在的证据,人们再次记起冥王星到底是不是行星的讨论:国际天文联合会(IAU)在 10 年前重新定义了行星,冥王星被开除了行星资格,降为“矮行星”(Dwarf Planet),全世界的教科书都为之改写了。

这个影响深远的决定并不是心血来潮,冥王星的行星地位自从发现以来就饱受质疑。19 世纪 40 年代,奥本·勒维耶分析天王星轨道摄动后发现了海王星,这颗行星被誉为“在笔尖上发现的行星”。但海王星的位置与理论位置仍不完全相符,人们因此推测这是另一颗行星摄动的结果。于是从上一个世纪之交开始,搜寻海王星之外的“X 行星”就受到了天文学界关注。终于在 1930 年,美国天文学家克莱尔·汤博发现了一颗新行星,并命名为“冥王星”。

▍克莱尔·汤博和它发现冥王星的望远镜

但令人失望的是,冥王星的质量远不如人们希望的那样大,它在 1931 年被估计为地球质量 1 倍,1948 年减少到 0.1 倍,1976 年再缩小到 0.01 倍,两年后又缩小一半。而且轨道离心率和轨道倾角也大得出奇,相比其它八大行星同心圆般的轨道,冥王星的轨道完全不在同一个平面上——质量弱小又特立独行的冥王星如此难当“X行星”的大任。直到上世纪 80 年代,人们仍在寻找真正的 X 行星。

然而到 1989 年,航海家 2 号飞掠海王星时传回的数据表明我们一直以来都夸大了海王星的质量,经过这一修正,海王星的理论位置与观测位置完全吻合,不再存在摄动,X 行星失去了存在的必要,但对冥王星身份的质疑却更加强烈了。

2015 年新视野号传回的冥王星(右)和冥卫一(左)。两者由于质量相近,其共同质心位于冥王星地表之外,实际上是互相环绕,常被看作“双行星”

随着观测技术进步,我们从上世纪 90 年代起在海王星轨道之外发现了越来越多的天体,许多都与冥王星相差不大,都有着又扁又倾斜的轨道,特别是在 2005 年 1 月,我们发现了体积比冥王星稍小而质量比冥王星略大的阋神星(Eris)。这些遥远天体明显与冥王星关系密切,称为“类冥天体”,而与传统上的八大行星相去甚远。

几个最大的海王星外天体的尺寸比较,最下方为地球

正是在这些新发现天体的背景下,国际天文联合会才在 2006 年重新定义了行星:除了直接环绕恒星公转以外,行星还必须有足够的引力使自身成为球体,并且扫清轨道上的其它天体。满足前两点而不能满足第三点的天体则称为“矮行星”(Dwarf Planet),只满足第一点的统称“太阳系小天体”(Small Solar System Body,SSSB)。

根据这一定义,第一批确定的矮行星包括了冥王星和近年发现的阋神星、鸟神星和妊神星,而谷神星作为最大的小行星也令人意外地列入其中,5 者的质量加起来也只有月球的一半左右。除了这 5 颗正式公布的矮行星以,还有许多尺寸较大的天体也被视作矮行星的候选者,比如冥卫一、赛德娜、亡神星、创神星、潫神星等,共计 200 多颗,来自太阳系内多个不同的区域。据估算,太阳系内尚未发现的矮行星可能要超过 1 万颗。

半径大于400公里的候选矮行星

但这也引出了许多争议,比如谷神星在成分和演化上与其它四者明显不同却被归为同类,而与谷神星相同起源的大多数小行星被分为“太阳系小天体”,这一定义会令小行星与矮行星的概念含混不清。然而小行星分布极其广泛,的确与熄火彗星、奥尔特云天体、柯伊伯带天体等难以区分,要想对太阳系内所有天体都做出清晰地分类绝非区区几代人所能实现。于是在 2011 年发往冥王星的新视野号任务中,冥王星仍被总监阿兰·施特恩称为行星。

新视野号任务标志

这个问题可以分两个部分回答,一是中国古代城市规模是否真的远超西方,二是中国古代城市卫生是否真的做得很好。

事实上,在古代大多数时间里,中国的城市规模并不比西方更大。我们觉得古代中国城市大人口多,大抵都是因为中学历史教科书说唐代长安是世界第一个百万人口大都市。然而这仅仅是唐代长安人口估算存在太大随意性所致。

唐代长安图。来源:《中国历史地图》台湾中国文化大学1980年版

长安城百万人口论,是日本人外山军治、平冈武夫、佐藤武敏等构建的,而其依据,主要是唐人的诗歌散文之类,如韩愈诗《出门》中的“长安百万家”、元稹的《遣兴十首》中的“城中百万家”等等,可想而知,这种东西没有多少学术上的严谨性可言。

近年来李之勤、郑显文、龚胜生等国内学者纷纷对此提出质疑,毕竟在《新唐书·地理志·长安志》中记载的天宝元年数据,整个京兆府地区人口尚不足 200 万,而这是包括长安在内的 20 个县的人口总和。在宋人《长安志》中,长安城两县总共不过 8 万户(唐时为吉利把长安城分作万年、长安两个县,取万年长安之意),按一户五六人来算,也就是四、五十万人而已。

据估算,唐代洛阳人口至多也不超过 50 万

另外,中国集权王朝的城市往往存在都城独大现象:北宋东京、南宋临安分别有 13.7 和 18.4 万户,是各自时代中国最大的城市,而根据台湾大学历史系专研宋史的梁庚尧教授所说,当时一般的郡城、县城大约只在一千户至五千户之间。宋朝一户的规模较小,照此说法一般城市的规模应该在 4000~25000 人之间,与同时代欧洲的情形相差不多。

而古代西方城市由于遗留的资料多于中国,在人口推算上有更多依据可用,已经做得比较靠谱。人们曾经以为罗马帝国的首都罗马城人口并不会太多,然而根据4世纪一份罗马文件显示,罗马城中的公寓多达 4.6 万幢。而罗马的 Insulae 公寓属于古代高层建筑,其普遍高度为 4 至 7 层,底层多作为商铺,上面住人,往往一层可以住下几户人家。

古罗马公寓 Insulae 的样式和现在中国南方城中村的自建楼格局如出一辙

这样一幢公寓足以居住数十人,那么 4.6 万幢之多的公寓楼容纳上百万人口自然绰绰有余。杰罗姆·卡哥皮诺就认为罗马城在公元元年前后达到了 120 万之巨。对此还有旁证:罗马城的引水道每日可向罗马供应 60 万吨水,120 万人每人每天可用半吨,可谓相当奢侈。虽然唐代长安占地面积远大于罗马城,但长安城墙之内仍有大片农地,在房屋高度上更远不如罗马。

在罗马城之后,君士坦丁堡、巴格达都成为过百万人口的巨大都市。当然,这些也是估计,也可能有水分,比如约翰·提尔在《拜占庭帝国的粮食供应》中就认为 5 世纪君堡人口达到 50 万后,因为难以管理,人口被限制增长了。在这些顶级城市之外,还有巴勒莫、科尔多瓦、巴黎等等一线城市的人口也达到了几十万之多。

至于古代城市卫生,在东西方其实都是无解难题,只不过西方文艺盛行刻画“黑暗中世纪”的脏乱差,而中国古装片流行的却是华丽清雅的亭台楼阁,才给现代人造成了对比强烈的错误印象。

清院本《清明上河图》局部

西方古代城市的脏乱印象是真实的,哪怕是拥有壮观的城市排污系统的罗马城,也没有把干净清洁留在城中,随着年久失修和垃圾壅塞,系统本身也丧失了功能。因为不具备现代化的公寓排水设施,罗马人在尿壶马桶中解决了大小便,往往就直接从窗户倾倒,街道的气味可想而知。

中国古代的城市环境也不遑多让,它的真实形象虽然极少出现在影视作品里,却保留在某些史册中。《隋书·庾季才传》就记录了大臣庾季才对长安城的评论:“水皆咸卤,不甚宜人。”他为什么这么说呢?这段内容的注释不加掩饰地说明道,京师地大人众,粪尿垃圾长期乱排乱放,“聚而不泄”,让水都变得咸卤。至于街道状况,到明清也没得到多少改善,明朝陈龙正的《几亭全书》就说:“北地粪秽盈路,京师尤甚。”

当然,面对如此乱象,东西方的统治者都想到了立法维护城市卫生,但整个城市系统的不足,用严刑峻法也弥补不了。比如唐代规定街上倒垃圾要杖责 60 下,结果到唐玄宗时,还得下诏说不准在街巷挖坑取土,因为京洛两都市民随便从路上挖土,搞得垃圾粪便堆满沟堑,已经让“四方远近,何以瞻瞩”了。

外国摄影师拍下的1900年崇文门,地面泥泞不堪

所以,真正干净卫生的城市,只是在有近代政府和城市建设技术之后的事。巨大城市的卫生问题,靠着帝王集权和官僚,无论东西方都解决不了。中国古代城市看上去特殊,只是因为它不光彩的记载藏在史籍,鲜为人知罢了。

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