比森特·托菲尼奥·德圣米格尔

比森特·托菲尼奥·德圣米格尔:测量西班牙海岸的人

卡洛斯三世(Charles III)面临着一个无论投入多少海军预算都无法解决的问题:拥有全球最大海上帝国的西班牙,却缺乏可靠的本国海岸线海图。接近西班牙港口的船只导航主要依赖法国人的测量数据、道听途说以及领航员积累的经验猜测。在1783年至1788年间,一名来自加的斯(Cádiz)的海军军官兼数学教师带领三艘小型船只环绕全国海岸线,通过对每个岬角和水深的逐一测定,制作出了当时欧洲国家所能达到的最详尽的全国水文测量报告。

加的斯的孤儿

比森特·托菲尼奥·德圣米格尔·伊·范德瓦勒(Vicente Tofiño de San Miguel y Vandewalle)于1732年9月6日出生在加的斯,其父是来自埃斯特雷马杜拉大区比利亚努埃瓦德拉塞雷纳(Villanueva de la Serena)的迭戈·托菲尼奥·德圣米格尔(Diego Tofiño de San Miguel),其母是加的斯人胡安娜·范德瓦勒·伊·古兹曼(Juana Vandewalle y Guzmán)。他在12岁时成为孤儿。1747年,15岁的他凭借年龄豁免权进入西班牙卫队担任学员,1750年转入穆尔西亚团(Murcia Regiment),于1752年9月9日晋升为少尉(subteniente),1754年4月24日晋升为中尉(teniente),并于同年12月调入索里亚团(Soria Regiment)。

换句话说,他是一名没有任何海军训练背景、也没有接受过正规数学教育的步兵军官。他通过自学,独自研读了欧几里得(Euclid)的十五卷几何学著作。西班牙科学史上一个惊人的事实是:那个最终绘制出西班牙海岸线的人,竟然是一位在步兵团中自学几何学的军人。

豪尔赫·胡安的赏识

1755年11月18日,他被豪尔赫·胡安(Jorge Juan)选中。胡安是当时西班牙最杰出的科学人物,曾参与法西联合考察队去秘鲁测量子午线弧度。胡安聘请他担任加的斯海军学员学院(Academia de Guardias Marinas)的第三数学教授,年薪一万二千雷亚尔(reales),并保留其陆军军衔。豪尔赫·胡安当时正致力于从零开始重建西班牙海军科学,需要真正懂得数学的教师,而他在一名自学的步兵中尉身上发现了这种人才。

1757年7月28日,托菲尼奥正式转入西班牙海军(Armada),任海军少尉(alférez de navío)。他的晋升之路平稳:1767年9月任护卫舰中尉(teniente de fragata),两个月后任海军中尉(teniente de navío),并于1768年8月6日、年仅36岁时担任了该学院的院长。1773年他晋升为护卫舰上尉(capitán de fragata),1776年晋升为海军上尉(capitán de navío),同年国王在费罗尔(Ferrol)和卡塔赫纳(Cartagena)设立了分校,三所学院均由他统一管理。他也曾参加实战:包括1775年的阿尔及尔远征和1782年的直布罗陀大围攻。

国王的委托

此次测量工作由卡洛斯三世下令,由西班牙海军总司令安东尼奥·瓦尔德斯·伊·费尔南德斯·巴赞(Antonio Valdés y Fernández Bazán)指挥,明确参照了法国已经开展的水文测绘模式。托菲尼奥被委以指挥权,并获得三艘小型船只:护卫舰“圣佩尔佩图阿号”(Santa Perpetua)以及双桅横帆船“维沃号”(Vivo)和“娜塔莉亚号”(Natalia)。

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在1783年至1788年间,他测量了西班牙和北非的海岸线,进行水深探测、各港口侦察并确定地理坐标。他的方法结合了海上作业与陆地三角测量,使用了当时欧洲最好的测量实践,并配备了皇家天文台的军官以及他所管理学院的见习官。其中包括迪奥尼西奥·阿尔卡拉·加利亚诺(Dionisio Alcalá Galiano),他从托菲尼奥那里学习了制图学,后来去测量了太平洋西北地区——1792年被命名的托菲诺湾(Tofino Inlet)至今仍以他老师的名字命名于不列颠哥伦比亚省海岸。

其测量结果精确得令人惊叹,尽管并非完美:海图上的一处誊写错误导致桑坦德(Santander)附近的莫格罗(Mogro)岛在后来的地图上被称为莫罗(Mouro)。

海图集

《西班牙海图集》(Atlas Marítimo de España)于1786年至1789年间由马德里的水文局(Depósito Hidrográfico)出版。它包含了西班牙所有港口和海岸线的界标,并附有航海指南——《航路指南》(derroteros),告知导航员海图无法显示的信息:1787年出版的《地中海及非洲西班牙海岸航路指南》(Derrotero de las costas de España en el Mediterráneo y África),1788年出版的西班牙与非洲海岸《球形海图集》(Colección de cartas esféricas),以及1789年出版的《大西洋西班牙海岸航路指南》(Derrotero de las costas de España en el Océano Atlántico)。

托菲尼奥的其他出版物反映了一位科学工作者而非专家的广泛研究范围:1770年为学生编写的《基础几何学提要》(Compendio de geometría elemental),以及两卷本的《天文观测》(Observaciones astronómicas)。他规划并在皇家天文台工作,起初在加的斯,后来在圣费尔南多(San Fernando),并记录了包括金星凌日在内的天文观测数据。他曾是皇家历史学院院士,里斯本和巴黎学术协会的会员,以及马略卡岛和巴斯克地区经济协会的成员。1784年他晋升为准将(brigadier),1789年9月19日晋升为海军少将(jefe de escuadra),一个月后卸任学院院长职务。

为什么比森特被称为天才

支持托菲尼奥是天才的最强有力的论点并非他发明了某种技术。事实上他并没有;他使用的三角测量和天文方法是当时国际先进水平,是引入并加以应用的。该结论的依据在于两点,且有完整记录支撑。

第一是他个人智力成就的不可思议。一位没有受过正规数学教育的孤儿步兵中尉,通过自学欧几里得几何学达到了足以被西班牙最严苛的科学评判者——豪尔赫·胡安——聘用去教授海军军官数学的程度,并最终管理了横跨三座城市整个西班牙海军教育系统。没有超凡的天赋,这种职业轨迹是不可能实现的。

第二是测量工程本身的规模与整合性。用三艘小型船只在五年内完成全国海岸线的测绘,主要不是一项仪表作业,而是一项设计与管理的壮举。它要求预先决定控制点的位置,协调陆地三角测量与海上水深探测,确定天文台的观测点如何作为整体锚点,培训并部署进行劳动的见习官,以及如何将所有数据转化为领航员在雾天也能使用的海图。托菲尼奥将整个系统构思在头脑中并将其实现——将海图与航海指南结合在一起,这也是为什么该图集能在几代人内成为西班牙水域的标准参考资料。

诚实的反对意见是:《西班牙海图集》是一项由卡洛斯三世的大臣们构思并资助的国家项目,直接模仿了法国的工作,并由一大批海军军官和天文台天文学家执行,他们的名字远不如托菲尼奥出名;他的方法是被采用的而非他原创的;他的职业生涯很大程度上依赖于一位高水平的赞助人。他是一位科学工作的杰出综合者、教师和组织者,而非原创理论家,这一头衔仅在上述意义上适用。

遗产

托菲尼奥于1795年1月15日在圣费尔南多去世,享年62岁。该图集作为西班牙水域的工作海图沿用了超过一个世纪;他的学生将他的方法带到了太平洋;他的名字至今仍留在不列颠哥伦比亚省的一个海湾上,距离他耗时五年测量的海岸线五千英里之遥。西班牙18世纪的启蒙运动所留下的持久且实用的纪念碑并不多,而一份优秀的航海图正是其中之一。

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