在1800年,大英帝国进行了一次不列颠大三角测量(Great Trigonometrical Survey),又称印度测量(Survey of India)。英国人接管了印度半岛以后,需要一张准确而详尽的地图。如果连一个半岛是什么样子都不知道,那又怎么能统治好它呢?因此,身为印度测绘局局长的威廉·莱姆顿上校(Colonel William Lambton)便开始了这项庞大的工程——确定这个殖民地各个地方的精确坐标。
1808年,测量从印度的最南端开始。莱姆顿采用了三角测量技术。有了三角、链条、金属杆、纪念碑、经纬仪(一种光学测量设备),再加上恒星观测报告,人们就可以大致测量出几乎任何东西的距离和坐标。尽管这些花样繁多的器材可能会让人觉得这像巫术,但这其实是土地勘测的一个行之有效的方法。
在几十年的过程中,大英帝国逐渐了解了印度的情况。这个庞大的项目历经了几代人,相当于建造一座科学的金字塔。莱姆顿去世后,这个项目便由一位名叫乔治·埃弗里斯特(George Everest)的科学家负责,他可是一把好手。之后在1843年,又由安德鲁·史考特·沃(Andrew Scott Waugh)负责。沃负责该项目期间,印度大弧测量(Great Arc of India,这项庞大工程的另一个名字)的先进技术终于登顶了喜马拉雅山脉。
沃知道,该地区的山是世界上最高的,但他并不知道山的具体高度。测量进行了很多年,然后人们开始了计算工作。负责为一座名叫XV的最高峰计算海拔高度的人,一直不为人知。但是在1856年,沃宣布他们发现了世界最高峰,他用他前任的名字将最高峰命名为珠穆朗玛峰。
我们知道,珠穆朗玛峰被认为是世界最高峰,这一事实似乎从未改变过,但它究竟有多高呢?到1954年时,已有的不同测量数据之间相差了17英尺。但是从那以后,测量数据的差异有了较大幅度的下降。这要归功于测量技术的创新。测量师无须再将多个邻峰顶上的测量站测到的数据进行比较,现在,他们使用全球定位系统(GPS)来缩小差距。
其实,测量精度的提高让我们发现了一个新的事实:山的高度其实每年都略有变化。珠穆朗玛峰的高度似乎受制于两股力量之间的相互作用。一方面,两个大陆板块发生碰撞(亚欧板块和印度板块)会导致一定的隆起,大约每年有一厘米的变动,虽然有些人似乎持有不同的意见。另一方面,其他的力量,如侵蚀和冰川融化,可能会导致山峰高度降低。虽然目前还不清楚每年珠穆朗玛峰的高度改变多少,但是我们现在确信1,它的高度从来都不是一成不变的。我们也知道,珠穆朗玛峰一直以每年约6厘米的速度进行横向移动,所以它的位置也是一个中央事实,是慢慢改变的知识之一。但是,只有测量世界的技术进步了,我们才可以了解到这些事情。
想想世界上最高的树。迄今为止,世界上最高的树木是美国加利福尼亚州的红杉树,大约有400 英尺高。第二高的树种是桉树,它们生长在澳大利亚南部,最高的约有300英尺。
虽然用激光测距可以把任何树的高度精确到几英尺,但不幸的是,要找到世界上最高的那棵树,光有激光技术可不够。相反,必须爬上那棵树,你才能够测出准确的数据。
通过植物学家和测量师的合力测量、搜寻和多次攀爬,在2006年的时候,最高树的世界纪录2经历了从洛克菲勒树(Rockefeller Tree,356英尺)到利比树(Libbey Tree,367.8英尺),再到同温层巨人(Stratosphere Giant,368.6英尺),最后到亥伯龙神(Hyperion,379.1英尺)的让位过程。虽然这些世界纪录保持者可能不会像珠穆朗玛峰那样每年增高一点儿,但是许多树木的高度也处在变化之中。而这个例子讲的是另一种可以预测的变化:生长。但是,只有知道真正的高度之后,我们才能测算它的生长。
事实是什么,它们如何改变,要解答这两个问题,归根结底还是要靠测量。日常生活中许多事实都具有系统的、可量化的规律,同样地,测量本身也遵循数学规律。我们在测量上取得的进步遵循某些已知的规律。在第4章中,我已经介绍过用于描述世界的科学前缀是如何呈指数增长的。虽然大家在讲到技术进步时才会想到前缀——计算机变得更加强大之后,我们不再说兆字节,而开始说十亿字节——但是前缀也可以用于定义我们的测量以及不确定性。现在我们都以十亿分之几厘米而不是十分之几厘米来度量物体,因为我们有了更好的尺子和测量装置。
芝加哥大学社会科学研究大厦刻着开尔文勋爵(Lord Kelvin)的一句话:“脱离测量的知识是贫乏的、欠佳的。”与定性分析相比,这可以视为定量分析的长处,它也有助于我们思考如何进行更加精确的测量。
纽约大学斯特恩商学院的教授思