浅谈从潮汐的认知看历史的进程

浅谈从潮汐的认知看历史的进程

刘 浩

上海海洋大学海洋科学学院，上海 201306

摘要：本文首先以年代的发展顺序概括了中国古代先贤对潮汐的研究历史，并对其中开创性的研究成果进行了分析点评，然后讨论了潮汐学作为一门系统科学是如何诞生的，最后联系潮汐涨落和社会世代更替的客观规律，提出：开放包容和改革创新是我们在这百年未遇之大变革时代坚定胜出，并实现中华民族伟大复兴的关键因素。

关键词：潮汐，历史，科学，实践

一、引言

潮汐是一种常见的海水运动过程，它和人类活动有着密切的联系，尤其是对生活在沿海地区的居民更是如此。根据联合国教科文组织数据，全球50%以上的居民居住在距离海岸线60公里的范围内，这意味着地球上有一半左右的居民都能直接或间接地感受到潮汐的影响。在广大劳动人民长期生活实践，与潮朝夕相处的经验基础上，以及科学家们不断的观测和总结，对潮汐的认识和研究取得了很大进展，到如今我们能够针对任何海域进行及时准确的潮汐预报。

二、中国古代先贤对潮汐的研究历史

中国海岸线从北到南长达18000多公里。得益于中国近海沿岸显著的潮汐现象，我国古代人民很早就对潮汐产生了兴趣，也产生了很多脍炙人口的“潮”诗。诸如描写潮涨潮落周期变化的“早潮才落晚潮来，一月周流六十回”，描写海潮与月亮休戚相关的“春江潮水连海平，海上明月共潮生”，描写钱塘江中秋大潮壮观气势的“一千里色中秋月，十万军声半夜潮”和“八月十八潮，壮观天下无”，等等。从这些文人墨客的诗词中，我们能切实感受到：早在1000多年前，我国古人就已经对潮汐有了足够的认识和了解。

人类关于潮汐的最早文字记载追溯到公元前二世纪的西汉，枚乘在其著作《七发》中记述了在农历八月十五左右可以看到壮观的海潮。如果说这次记述只能算是对潮汐的一种感性认知的话，东汉科学家王充在其《论衡》一书中，则开创性地提出了潮汐和月亮之间具有严重依赖关系这一科学论断。这是潮汐史上的重大发现，其后数百年，无论是三国时期的吴国科学家杨泉，还是东晋科学家葛洪，以及唐朝人封演都通过自己的长期观测，证实和完善了王充的上述论断。

唐朝人窦叔蒙是王充之后又一位对潮汐研究做出重大历史贡献的科学家。他在自己的著作《海涛志》中首次建立了时间（日数）和潮汐次数的关系，并由此推算出相邻两次高潮的平均时间间隔是12小时25分14.02秒，相邻两个太阴日的平均时间间隔是24小时50分28.03秒，这与我们用现代计算手段得到的数值24小时50分28.33秒是非常接近的。由此可见，窦叔蒙1000多年前的研究成果就已经达到目前我们借助现代化研究手段对潮汐的认知水平，足以说明他当时观测和计算潮汐的方法是非常先进的。他编制的推算潮汐的图表也是迄今为止有关潮汐预报方法的最早文献，比收藏于英国大英博物馆的“伦敦桥潮候表”手稿出现的时间还早了大约400年以上。此外，窦叔蒙的推算方法在当时就已经得到推广和应用，这在晚唐时的卢肇和北宋时的张君房各自的专著中均有提及。

自窦叔蒙所生活的中唐以下，至北宋年间又一次达到了潮汐研究的一个高峰。先是科学家燕肃在长期观测的基础上绘制了海潮图，并著有《海潮图论》，首次提出了引起潮汐的两个因素——太阳和月球。接着是同时代的余靖指出了“潮汐有涨落，海水无增减”的观点，这类似于我们现在所熟悉的质量守恒定律。然后是著名科学家沈括发现，近岸海域不同地点出现高潮的时刻有所差别，潮汐越往陆地上游传播，出现高潮的时刻越滞后。这类似于我们目前所认知的高潮间隙的概念。

通过以上的历史事实，我们可以知道：在唐宋以前，我国古代先贤对潮汐的认知水平是非常高的。这种优势一直延续到欧洲文艺复兴时代的前期，我国无论是在潮汐的认知和实践方面，还是在社会经济发展水平方面，都处于当时世界的前列。

三、潮汐理论的诞生

潮汐学作为一门科学，其理论的形成也是经历一波三折的。意大利著名科学家伽利略就曾否认月球对潮汐的影响，认为月球影响潮汐的说法是一门伪科学，属于占星术学说。直到牛顿发表了《自然哲学之数学原理》，他用了大约7页的篇幅，通过万有引力推导出引潮力的表达式，从而建立了完整的潮汐学理论。

潮汐学理论认为引潮力是产生潮汐的原因，它是万有引力和惯性离心力的合力。在天体引潮力作用下，地球表面海水会形成一个潮汐椭球，称为平衡潮，并且潮汐椭球的长轴方向始终指向天体。当日、地、月三个天体三点一线时，月球引潮力的潮汐椭球和太阳引潮力的潮汐椭球的长轴重合，进而产生朔望大潮；当两个潮汐椭球长轴垂直时，会产生上下弦月小潮。牛顿的平衡潮理论忽略了地球海陆分布、海水惯性、海水摩擦作用，因此在近岸海域应用是会有一定的局限性。之后，法国数学家拉普拉斯从海水运动的角度，运用强迫振动理论建立了潮汐动力学方程，这也是现在运用数值模型研究潮汐的理论基础。

四、潮汐研究的历史对当今社会认知的借鉴作用

潮汐有涨落，世代有更替。我国古代人民对潮汐的研究和认知始于西汉，在唐宋时期达到高峰，之后就基本停滞不前了，虽然在文艺复兴时期以前还能保持世界先进水平，但是终于在明末清初以后逐渐被西方超过。这一过程就如同潮汐本身一样潮涨潮落，或者说“逆水行舟，不进则退。”这对于我们认知当前社会历史发展也有很好的启迪作用。

新中国建立70多年来，尤其是经历了40多年的改革开放，我们国家已经从一个积贫积弱的落后国家一跃成为世界的第二大经济体，不仅人均GDP已达到世界平均水平，更是在2021年胜利完成了脱贫攻坚的历史使命。中国的迅猛发展深刻地改变和影响了当今的国际新秩序，不可避免的招致某些国家的不满和打压。有鉴于，我们要保持定力，不搞对抗也不怕对抗，继续开放包容的政策，团结一切愿意和我们合作的朋友；同时深化改革大力创新，努力消除自己的短板。哪里被卡脖子，哪里就是我们攻坚克难的主战场。我们要始终屹立潮头，争做时代的弄潮儿，为早日实现中华民族伟大复兴添砖加瓦。

作者简介：刘浩，博士，从事物理海洋学方面的教学和科研工作．