今天，我们依赖先进的造船技术和航海装备、细致的海域地图和天气预报，从中国的上海港出发，不到20天便可以抵达肯尼亚的蒙巴萨港。600多年前，明朝航海家郑和统帅当时世界上最恢宏的船队，历经28年7次远航，出访36个亚非国家，完成了史无前例的航海活动。
　　在这段光辉历史下，我们不禁发出这样的疑问：郑和船队是如何劈风破浪扬帆远洋的？是怎样巧妙规避海洋风险、精确掌握航线的？如此庞大的船队又是以什么为动力完成数万公里航行的？
　　近日，我校海洋科学学院董昌明教授在专著《郑和下西洋中的海洋学》中揭开了一个个谜团。不同于以往更多从人文历史角度研究郑和下西洋，该书从严谨的学术层面重演了郑和航行的风貌海况，分析并验证了郑和对航线与航行计划的精准把握。这是世界首部从海洋学角度研究郑和下西洋的专著。
　　航海技术领先世界：明朝船队也有“黑科技”
　　众所周知，在郑和远探西洋百年之后，欧洲的航海家们才开始对于大海的探索之旅。“郑和的船比哥伦布的船大了100倍，如果说哥伦布的船是一艘帆船，那么郑和的船就是航空母舰了。”董昌明打了个形象的比方。那么中国古代有哪些神秘的造船和航海技术？又是怎样支撑郑和一次次远下西洋的？
　　《郑和下西洋中的海洋学》一书对此进行了详细说明。从船舶结构上看，郑和船队采用的是 “水密隔舱”
　　的结构，可以提高船舶的抗沉性和远航的安全性。从船型上看，郑和宝船采用的是福船船型，尖底、深吃水、船体高大、操纵性好，排水量有2500多吨。而从动力上看，郑和也对硬帆与旋转橹这两种驱动模式进行了独特的设计和精巧的改进，使船不仅能够更有效地利用多面来风，也可以在无风时保持相当航速，还不惧在狭窄港湾拥挤的水域航行。
　　“航空母舰”有了，“舰长”的职业素养又是如何培养的呢？董昌明介绍，在下西洋之前几年，郑和就开始探清航路、召募航海人才、研讨地文和天文导航技术，用以观测天文气候、辨别方位、确定航线。他还趁出使东南亚和日本的机会，巡视东亚海面，熟悉航路，累次校正针路、牵星图样、海屿水势等。
　　《郑和航海图》提供了佐证，图籍中保存了大量关于航海路线、历程、沿途海流、水深、礁石分布、停泊地点以及指南针、天文导航的丰富资料。如“过洋牵星术”“海道针经”等导航技术，计程仪、测深仪等航海仪器，海图、针路簿等航海地图都是当时非常先进的航海技术。
　　季风充当“发动机”：郑和还是“气象学专家”
　　郑和船队航行距离这么远，古代又没有发动机，郑和的船队是怎么下西洋的？
　　“郑和船队的航行动力主要来自季风活动”，董昌明解释道，“郑和七下西洋所经过的地区都是全球显著的季风区，风向的季节变化既驱动了帆船，还带动了海流的变化，为航行提供了动力。”
　　为了验证郑和下西洋对海况风貌的准确把握，团队选取了历史资料较为充实、航线较为绵长的第六次航行进行史实重建，将途经的东海、南海、马六甲海峡、印度洋区域、非洲沿海区域等分为23个框区，逐一分析论证了框区内的海气状况，原创性地再现了郑和下西洋的海上经历。
　　重建这段海上经历并不容易，以郑和从台湾海峡前往越南南部的那段旅程为例，就是董昌明团队通过“好风十日”四个字还原出来的。通过距离和航行时间，团队算出了航行速度；再通过该海域当时的气候条件，推算出季风影响下的海流速度。“结果证明，船型速度和海流速度一致，因此郑和船队的航行速度与季风确实相关。”董昌明说。
　　由此可见，郑和早就对季风的规律了然于心，是个“气象学专家”。最直观的证据是，郑和船队整个航行往返的时间一般为一年半，而他航行所利用的四种季风之间的转换也刚好是一年半。“1421年船队于3月初从江苏太仓出发，就是在等东北季风助力南下福建，风速能达4～5m/s。”董昌明说。
　　而在遥远的海域，郑和还能精确测算季风吗？“稍微近一点的地方还能通过前人的资料记载获取季风信息，但是在阿拉伯海域这种比较远的地方就只能通过季风的辐射区域大胆假设、小心前行了。”董昌明说。通过资料分析，当时郑和团队很有可能认为阿拉伯海域的气候条件跟东海类似，并根据东海的气候条件做出航海计划。
　　事实证明，郑和的假设成功了。在阿拉伯海区域，郑和船队于夏季自南向北在该区域行驶，此时西南季风盛行，且在七八月份达到最强风力，西印度洋沿岸的北向流速为一年最大值，非常适合船舶向北航行；冬季船队自北向南航行，该区域的海流也不会对回航造成明显阻碍。另外，除了季风推动郑和船队前行外，海流和波浪也起着不可小觑的作用。
　　气候变迁影响航行：用千年数据“重返明朝”
　　为了更好地还原 600多年前郑和下西洋过程中的海况，董昌明团队尝试通过数据分析，复原距今久远的明朝海洋状况。经过多次讨论与尝试，团队利用气候态数据资料进行模式推演，分析了区域海洋地貌、海洋温度、盐度、潮汐以及大环境海洋环流、气候系统的影响作用，最终实现了郑和航行的风貌海况重演。
　　研究人员创造性地以小冰期为背景对郑和下西洋进行了分析。“前人有研究认为1400年前后我国就开始进入寒冷时期，所以我们认为小冰期对郑和下西洋产生了影响。”董昌明说。
　　小冰期是指近1000年以来在暖期之间的寒冷期，由于其大部分时间与我国历史上的明清两代时间结合，所以我国又称其为“明清小冰期”。董昌明团队利用过去1200年间的气温数据，对每一年的温度进行滑动平均，采取局部回归的稳健形式，做出了全球异常气温变化情况图。可以看出，在郑和航行的1400年前后有一个明显的温度降低的变化。
　　小冰期期间，北方的酷寒使降雨区域普遍南移，这导致了明朝全国各地连年遭灾，对于明朝这样一个人口庞大的帝国来说是致命的打击，大大削弱了国家的综合国力。远洋航行如此需要国家投入庞大人力、物力、财力的活动也必然受到其影响。除此之外，“郑和在下西洋的过程中，气候条件确实较差，航行条件十分艰苦。”董昌明解释。同时郑和选择沿岸航行而非穿越大洋，除受政治文化等因素影响外，推测也可能和海温较低有关。
　　海量考证历史资料：理科生大呼“想念公式”
　　写作这样一本需要厚重历史学底蕴的书籍，对于一个完全理学背景的年轻团队而言可谓“头昏眼花”。对于海量的史学资料不熟悉、对需考证内容不明确等问题给团队带来不小的困扰。
　　郑和下西洋的相关记载散落丢失较多，不易修编。在阅读《明史》《西洋番国志》《星槎胜览》等古文书籍的时候，编写团队纷纷大呼 “想念公式”，“我现在练就了一项‘火眼金睛’绝活，就是能最快速地在地球科学文献中检索到文言文关键词。”团队成员余洋说。
　　团队分组分地区，在江苏省、福建省等现存有郑和下西洋遗迹的地方进行实地考察。他们考证郑和留下的碑文，登上复原宝船的甲板；顶着炎炎烈日，拜谒牛首山的郑和衣冠冢；冒着瓢泼大雨，走进郑和祈福的天妃宫，一群理科生们以一种看似“笨拙”和“费劲”的方法，试图将历史一板一眼地还原。
　　对于为何想到出版这样一本专著，董昌明表示，在美国讲授 《海洋科学导论》时，教材中对郑和下西洋这一壮举只字未提，“因此回到祖国后，特别是在实践‘海洋强国梦’的今天，我下定决心要写好这本书。”除了还原历史，董昌明还希望通过对历史气候的研究来更好地预测未来。“研究几百年前气候环境的变化，也能为未来的气候预测提供更多的数据。”董昌明说，以 “小冰期”为例，它就是一个突发气候事件，分析它的成因、影响，也能在一定程度上给未来的气候发展提供借鉴。 （林雯 余洋）