任艷
1707年10月22日,一支英國艦隊在返航途中迷失方向,誤入了礁石密布的錫利群島,導(dǎo)致四艘英國皇家軍艦觸礁沉沒,一千多名官兵全部溺亡,損失慘重。英國政府將此次事件定為國難,并痛定思痛,決定著手解決困擾人類航海的技術(shù)難題——經(jīng)度測量,為此開出兩萬英鎊的高額獎金,附帶的條件是:從英國出發(fā),一路向西航行到西印度群島,保持經(jīng)度測算偏差在半度以內(nèi)、時間約兩分鐘。
消息放出后,因懸賞而專門設(shè)立的評審委員會里,科學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家大腕云集,但對難題都束手無策。這時,還有一個人“盯”上了這筆獎金,即后來的英國著名鐘表匠約翰·哈里森。
哈里森原本是個木匠,但非常喜歡擺弄鐘表,經(jīng)常把表拆了研究組件。聽說獎金的事后,20歲的他也想挑戰(zhàn)一下,便獨辟蹊徑,想用鐘表解決這個難題,即將科學(xué)問題轉(zhuǎn)化為時間問題:360度的地球,每24小時轉(zhuǎn)動一周,把地球從東到西分為24個區(qū)域,每個相鄰區(qū)域的時差都是一小時。如果船只帶上一個鐘在正午12點從倫敦出發(fā),只要知道航行時間就能算出所在位置的經(jīng)度,加上當(dāng)時已能準(zhǔn)確測量緯度,只要鐘表靠譜,航船基本上可以較準(zhǔn)確地在海上定位。
哈里森的構(gòu)思一提出來,并沒有得到回應(yīng)。各路大咖都深信:經(jīng)度測量這樣高大上的問題,理應(yīng)由天文學(xué)來解決,絕不是一塊表能搞定的。但哈里森堅信自己的思路正確,只是在當(dāng)時,造一塊精準(zhǔn)的表并非易事,更何況是航海鐘。
怎樣才能讓誤差變?。繘]有可以拿來借鑒的范本,哈里森必須考慮到方方面面。他觀測夜空的恒星,每天記錄恒星升落的固定時間差來比對鐘表的誤差;考慮到引起機械鐘誤差的一大因素是摩擦,哈里森拋棄鐘擺、使用發(fā)條,以減少摩擦情況。他對于金屬知識不太在行,便跑遍倫敦的五金鋪,虛心向鐵匠、銅匠請教,請他們幫助調(diào)校鐘表零件。
經(jīng)過多年的準(zhǔn)備,1736年,哈里森向評審委員會提交了自己的作品——H1,并帶著它進行了一次試航——往返里斯本。H1表現(xiàn)不錯,不僅成功糾正了航向,避免誤入錫利群島,而且每天只存在5至10秒的誤差。這樣的精確度在當(dāng)時已經(jīng)很不錯了,如果帶著H1跑一趟西印度群島,說不定哈里森就能拿回獎金,然而獎金并不好拿:評審委員會對H1不認(rèn)可,哈里森對它也不太滿意,認(rèn)為能制造出精確度更高的航海鐘。
就這樣,哈里森接連造出H2、H3,但他仍然不太滿意。直到1760年,哈里森拿出了自己滿意的作品——H4,這是一個制作精良的懷表,幾乎不受摩擦、溫度、濕度和晃動的干擾。H4的首秀是跨過大西洋到牙買加,81天的航行,它經(jīng)受了不調(diào)時、巨大溫差等各種考驗,只慢了5.9秒。相對于大獎的條件,H4已經(jīng)超額完成任務(wù)。完美的準(zhǔn)確性,還讓H4收獲了兩個重量級粉絲:英國國王喬治三世和著名的庫克船長。庫克船長評價H4:“它是永遠不會背叛我們的朋友?!?/p>
但評審委員會怎么也不愿相信,一個自學(xué)制表的小木匠竟然搞定許多科學(xué)家都沒解決的難題,以各種理由拖延發(fā)放獎金。不過,由于喬治三世的親自過問,1773年,哈里森終于拿到了全額獎金,此時,他已經(jīng)80歲,研究制造航海鐘60年。哈里森用畢生精力制造的鐘表解決了經(jīng)度難題,引領(lǐng)了大航海時代的技術(shù)革命,將自己的名字寫進了航海史。
(摘自《百家講壇》2020年第4期)