四個世紀(jì)以前,任何一個稱職的水手,都能根據(jù)太陽與海平面的夾角尋找到緯度。但是由于地球不斷轉(zhuǎn)動,零度經(jīng)線卻很難固定下來,想要進(jìn)一步測定經(jīng)度更是困難重重。在人類歷史上相當(dāng)長的一段時間里,經(jīng)度測量的問題,難倒了世界上許多的聰明人。
“不可能完成的任務(wù)”
想要確定船在海上的經(jīng)度,就必須知道船上的時間,還有始發(fā)港或另一個經(jīng)度已知的地方在同一個時刻的時間。這樣,領(lǐng)航員可以根據(jù)兩個時間的差轉(zhuǎn)換出地理上的距離。然而在航行中,顛簸可能會讓鐘擺加快或者減慢,甚至可能完全停擺。遠(yuǎn)距離航行中,沿途氣溫的變化讓時鐘里的潤滑油變得稀薄或黏稠,金屬部件發(fā)生熱脹冷縮,都會直接影響時鐘的精準(zhǔn)度。在今天看來隨便找兩塊廉價手表就能輕易解決的問題,在擺鐘時代還是一項“不可能完成的任務(wù)”。
在15~17世紀(jì)時,船長們都是依靠“航位推測法”來估測他們的相對位置。船長會將一塊木頭扔下水,然后觀察船以多大速度遠(yuǎn)離這個臨時航標(biāo)。綜合考慮洋流、風(fēng)力等因素之后,他就可以推算出船所在的位置的大致經(jīng)度。當(dāng)然,這種粗陋的經(jīng)度估測法往往會讓他們錯過目標(biāo),送掉性命。在海員們測不出經(jīng)度的日子里,航海傳奇幾乎總是伴隨著驚險的恐怖故事。
“天鐘”與“時鐘”
為解決這一難題,1774年,英國成立了經(jīng)度局,并出巨資2萬英磅尋求切實可行的經(jīng)度方案。無數(shù)幻想家、投機家連同伽利略這樣的大科學(xué)家紛紛拋出自己千奇百怪的設(shè)想。其中最可笑的要算“傷狗學(xué)說”:只要把傷過狗的刀子上,撒上一種名為“通感藥粉”的藥物,受過傷的狗就會感到與當(dāng)初受傷時同樣的疼痛。所以每天在固定時間、地點上,將藥粉撒在那把刀上,船上的狗就會立刻感到疼痛而“汪汪”大叫。通過這一方式即可獲得兩地間的時間差算出經(jīng)度。
傳統(tǒng)的科學(xué)家們更傾向于通過觀測月亮、繪制星表來測定經(jīng)度;而遠(yuǎn)在科學(xué)家們的天文臺之外鐘表工匠們則在自己的作坊里努力探索解決這一問題的另一途徑。令人意想不到的是近半個世紀(jì)后,一位自學(xué)成才的鐘表匠憑著制造一塊大號懷表,奪得了這項殊榮。
天才的艱難歷程
這位天才叫約翰·哈里森,是一名鄉(xiāng)村的普通鐘表匠。1730年,哈里森帶著航海鐘設(shè)計方案找到了經(jīng)度局委員天文學(xué)家哈雷,哈雷把他引見給當(dāng)時最優(yōu)秀的鐘表匠喬治·格雷厄姆。在格雷厄姆的鼓勵支持下,6年后,哈里森設(shè)計的第一代航海鐘(后稱H1)問世了。這臺鐘在海上試驗中,表現(xiàn)相當(dāng)不錯,但哈里森并沒有滿足,而是馬上投入H2的改進(jìn)中。隨后,精益求精的他又花19年的時間研制成了H3。1759年,他像從魔術(shù)帽中變出兔子一樣,神奇地制造出一塊令人驚嘆不已的大懷表——H4,它的重量僅有3磅,不但外型優(yōu)雅,而且走時也十分精準(zhǔn)。但是在H4誕生最初的日子,它受到固守“天鐘”派的天文學(xué)家們的種種非難。他們不僅推遲試驗時間,還改進(jìn)獎金評審規(guī)則,甚至借試驗之名故意破壞H4,并強迫他交出制作航海鐘的秘密。結(jié)果哈里森不但沒領(lǐng)到獎金,連親手制作的三臺精準(zhǔn)的計時器也被充了公。在完成經(jīng)度局所要求的H5時,哈里森已經(jīng)79歲了,無望而又想討回公道的他終于鼓足勇氣把自己遭到的種種刁難訴之英王。雖然得到英王的庇護(hù),但直到他逝世,也沒能全額領(lǐng)到2萬英鎊的“經(jīng)度獎金”。然而值得欣慰的是“機械時鐘”最終戰(zhàn)勝了保守的“天鐘”派。
如今,哈里森的杰作已經(jīng)成為航海中必不可少的東西,但人們很快將它的存在視為理所當(dāng)然,連每天使用它的水手也忘了那段英雄壯舉與陰謀并存、智慧與荒謬同在的歷史,更忘記了它的原創(chuàng)者姓甚名誰。
(摘自《世界博覽》)