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標題: 推薦一篇好文--經度之戰 [打印本頁]

作者: srt123 時間: 2015-3-27 22:47
標題: 推薦一篇好文--經度之戰
此文描述發生在西方400年前開始的關于圍繞精確經度測定的精彩故事，也從側片反映出，西方科學文明為什么會在近代蓬勃崛起的一個縮影。一次次斗爭、一次次進步，科學精神在得到弘揚的同時，一個個偉大的科學人物也躍然紙上，他們的個人生活或許并不完美，但他們在人類進步的歷史上做出了自己的貢獻。嚴謹的治學態度和耐得住寂寞的精神和自上而下的對科學崇尚的環境成就了一個個偉大的人物。

緯度好測量，但經度該如何測量呢，作者用大量翔實的資料和輕松幽默的文筆闡述了月距法與航海鐘法在測量經度問題上的斗爭與演變，體現了西方在工業革命后所體現出來的科學精神。

經度之戰

原帖作者immusoul

一

　　“開始！”隨著一聲令下，一名海員把手里的沙漏翻了個身，開始計時。另一名海員手握麻繩，繩子的一頭綁著一塊三角形木版，飄在海面上，另一頭繞在紡錘里，隨著帆船的前行，不斷從紡錘上松開，從海員的手心里通過。
　　“停！”掌管沙漏的海員喊了一聲。負責計數的海員報出一個數字，這就是這段時間里通過他手掌心的繩節數量。這個數字除以沙漏轉一圈所需時間，就是現在的航行速度。船長得知這個速度后，再根據航行的方向，在海圖上標明船只現在的位置。
　　這就是18世紀以前的海員們測量航速的標準方法，這就是為什么早期的航海速度是以“節”為單位的。
　　“我們不久就會到達亞洲了！”船長通知全體船員，“大家不要放棄，繼續前進。”

　　二

　　這事發生在1492年10月，那個船長是個西班牙人，名叫克里斯托弗·哥倫布（Christopher Columbus）。他游說西班牙國王，出資建造了3艘小帆船，準備向西橫跨大西洋，找到一條通向香料王國的新航道。哥倫布事先通過計算，認為亞洲并不遙遠，最多不超過3850公里。可是，他并不知道，他使用的數據來自阿拉伯國家，阿拉伯的距離單位要比歐洲的長。
　　這種遠距離航行，必須知道船只每時每刻的經緯度，否則無法定位。當時的歐洲海員都知道怎樣測量緯度，但經度卻只有靠猜。為了保險起見，哥倫布把航線定格在北緯28度。他相信地球是圓的，只要沿著這個緯度一直向西，最終肯定能到達亞洲。
　　10月12日，在航行了一個多月后，哥倫布看見了大陸。他原以為那是日本，其實他到達了巴哈馬群島。一個錯誤的計算，讓哥倫布成為第一個發現美洲大陸的人。
　　回到西班牙后，哥倫布受到了英雄般的禮遇。可是，麻煩很快來了。另一個歐洲海上強國葡萄牙也想和西班牙分一杯羹。于是，當時的天主教教皇亞歷山大六世于1493年5月4日頒布了《分界線詔書》（Bull of Demarcation），規定在亞速爾群島以西100里格（League，約等于4.8公里）的地方劃一條子午線，西邊統統歸西班牙所有，東邊則歸葡萄牙。可是，這個規定完全形同虛設，因為沒人知道這條線的具體位置，新大陸到底在線的東邊還是西邊？只有聽天由命了。
　　西班牙人運氣真好。后來得知，按照詔書的規定，南美大陸的絕大部分土地都落在西班牙這一邊，只有大陸最東邊的一個角被劃在了葡萄牙的名下。于是，如今南美大陸的大部分國家都說西班牙語，而那個角所在的國家－巴西則說葡萄牙語。

　　

作者: srt123 時間: 2015-3-27 22:50
三

　　人類的探險史其實就是一部科技發展史。除了航海技術的進步之外，定位技術的發展幾乎同等重要。最早解決的定位問題是方向的測量，中國在這方面做出了自己的貢獻。但是，指南針與其說是發明，不如說是發現。只要發現了磁石的指南功能，剩下的就是如何讓磁石自由轉動了。古代的中國人想出的辦法是讓磁石浮在水面，而不需要水的“旱羅盤”則是外國人發明的。
　　但是，指南針并不是不可替代的。北半球的人都知道利用北極星辨別方向，太陽的位置也能幫助人們找到北方。相比之下，緯度的測量則需要一點技術含量，但也不是天大的難題，只需要一臺能夠測量星體高度的象限儀就可以了。把象限儀水平放置，一端對準北極星，讀出它和水平面的夾角，就是緯度。

作者: srt123 時間: 2015-3-27 22:51
稍微有點經驗的海員還能夠利用太陽的高度測出緯度，只不過需要測量員用一只眼睛直視太陽。據說，那時的遠洋船上每20個老船長就會有19個因為常年對著太陽看而變成獨眼龍！不過，如果犧牲一只眼睛能夠換來全船人的平安，倒也值了。

作者: srt123 時間: 2015-3-27 22:53
無論是用指南針指南，還是測量天體高度，都需要一個穩定的地平線，于是人們發明了“常平架”（Gimbal）。類似的裝置中國人也曾經發明過，但卻用來制作“臥褥香爐”，無論太太們怎么轉動這個鏤花鐵球，里面的熏香始終直立不倒，香灰也就不會倒出來弄臟被褥。

作者: srt123 時間: 2015-3-27 22:54
有了常平架，緯度就變成了一個非常容易測量的參數，因為緯度是由自然法則確定的，赤道就是零緯度，兩極則是90度，無論哪里都一樣。經度就不同了，地球一直在轉，沒有任何天然的辦法確定零經度的位置，只能人為規定。同樣，也沒有任何天體能夠用來直觀地顯示經度的差異。
　　于是，古代的航海只能沿著海岸線走，否則等待船員的就是死亡。當初鄭和下西洋就是如此，所以他最遠只能到達非洲，不可能發現隔海相望的美洲大陸。不僅是鄭和，世界上所有那些往來于歐亞非之間的商船都必須沿著固定的航道行駛，依靠汪洋中的海島確定自己的位置，這就給了海盜以可乘之機，他們只要守在航線上，自然就會有商船送上門來。
　　渴望測量經度的不僅僅是海員，制圖師們更是離不開經度。事實上，生活在公元前2世紀的古希臘地理學家托勒密（Ptolemy）是最早利用經緯度繪制地圖的人。可是，由于無法準確測量經度，他只能憑借對距離的估計，大致標出某地的相對位置。托勒密的方法一直延續了1000多年，但此法顯然不夠嚴密，所以那時的地圖大都不準，夸大了陸地的面積，低估了海洋的范圍。
　　難道經度就無法測量嗎？竅門其實是有的，那就是時間。地球每24小時自轉一周，也就是360度。于是，每個小時就相當于經度的15度。只要知道兩地的時間差異，就可以知道兩者之間的經度差了。舉例來說，如果知道某地的正午12點正好是倫敦的上午10點，那么就說明此地在倫敦東邊30度的地方。
　　于是，經度的問題就轉換成一個等價的問題：如何測量兩地的時間差。
　　1530年，荷蘭數學家伽瑪·弗里西斯（Gemma Frisius）提出用鐘表來測量時間差。按照他的設想，可以做作一臺鐘表，始終保持某地（比如倫敦）的時間，然后帶著它來到新的地點，利用太陽高度測量當地時間，再和倫敦鐘表做對比，就能知道此地和倫敦的經度差。這個設想看似簡單，但在弗里西斯的時代，鐘表的制作工藝非常原始，每天快慢幾分鐘是家常便飯，這樣的精度根本無法勝任測量經度的工作。
　　既然人工制造的機械裝置無法準確計時，人們很自然地把目光轉向天空。事實上，人類早期對天文的興趣絕大部分來自計時的需要，因為人們發現，只有天體的移動是完全守時的，太陽月亮和星星們組成了一個巨大的“天鐘”，替人類預報時間。
　　1514年，德國天文學家約翰尼斯·沃納（Johann Werner）提出利用月亮的移動來測量經度。他通過觀測發現，月亮在天空中的相對位置每時每刻都在改變，大約每小時移動一個月亮直徑的距離。他假定地球上觀察到的月亮行為都是一樣的，只要在兩地分別觀測月亮，準確記下它移動到某個位置的時間，就能算出兩地的經度差。
　　但是，這個“月距法”也有自己的問題，那就是缺乏準確而又完整的星表。再加上月亮的移動規律仍然無法預測，因此也還有很多工作要做。
　　就這樣，兩個幾乎同時被提出來的方法開始了一場爭奪經度的戰爭。這場戰爭過程曲折離奇，戰況驚心動魄，不亞于任何一個優秀小說家編出來的驚險故事。這個故事背后折射出來的關于人類科技發展的經驗教訓更是值得后人玩味。

作者: srt123 時間: 2015-3-27 22:55
四

　　在敘述這場戰爭之前，先來看看在此之前進行的幾次小戰役。
　　制作地圖的人都知道，為了測量某地的經度，他只需要等到一個共同的天文事件，然后讓各地的天文學家在這個事件發生時準確記下當地時間就可以了。這個天文事件可以是月亮和某個星星相遇的時刻，也可以是月食。事實上，很早就有人利用發生月食的機會，測量出了不少大城市的準確經度。
　　但是，這個方法一來不能經常使用，二來不適用于遠距離測量，因為月食覆蓋的范圍并不大。天文學家需要找到一個天文事件，發生的頻率足夠大，距離地球也足夠遠，對于地球上所有的觀察者來說都是同時發生的。
　　1610年，著名的意大利天文學家伽利略（Galileo）通過自制的望遠鏡，找到了這樣一個天文事件。他發現，木星有4顆衛星，它們以極快的速度繞著木星公轉，轉速和軌道都極有規律。伽利略潛心觀察了6年，確定無誤后把結果寫成一個奏折，上交給了西班牙國王菲利普三世。
　　為什么要給西班牙呢？因為伽利略想拿到一筆獎金！原來，哥倫布發現美洲的壯舉在歐洲引發了一股航海熱，可隨之而來的卻是災難，因為大批船只因為測不出自己的準確位置而迷失大海。航海大國西班牙的損失尤其慘重。1598年，菲利普三世頒布詔書，宣布設立經度獎金，任何人只要找出海上測量經度方法，就可以獲得2000杜卡托（Ducat，西班牙貨幣）的獎勵。可是，這份詔書一經頒布，立刻招來不少自認為聰明的家伙，西班牙政府不得不面對一大堆不切實際的設想，評審官們很快就厭倦了，伽利略的想法連帶著遭了殃，被西班牙政府打入冷宮。
　　好在不僅是西班牙對解決經度問題感興趣，包括葡萄牙和意大利在內的許多歐洲國家都出臺了各自的獎勵措施。伽利略沒有放棄自己的想法，他繼續觀察木星，不斷修改自己的數據，并于1638年把這個方法提交給了荷蘭政府。因為一些意外的原因，荷蘭政府直到1641年才決定派國內頂尖科學家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）前往意大利和伽利略討論此法的可行性。可是，還沒等兩人會面，伽利略就去世了，這個方法被擱置了起來。
　　伽利略并沒有把所有的時間都花在觀察木星上。他興趣廣泛，在多個領域都有高深的造詣。他曾經第一次提出了用擺錘測量時間的原理，據說這個想法源自他年輕時的一次神秘經歷。他發現從教堂屋頂上垂下來的油燈被風吹得搖搖晃晃，他用自己的脈搏測量了擺動一次所需的時間，發現這個時間不但非常恒定，而且與燈繩的長度有關。他非常想利用擺錘的這一特性制作一臺擺鐘，但卻一直沒找到合適的機會。
　　有趣的是，這個想法最終被那個荷蘭科學家惠更斯解決了。惠更斯一直堅稱自己沒有接觸過伽利略的設想，制作擺鐘的想法完全是自己獨立地想出來的。1656年，他制作出了世界上第一臺擺鐘，并于2年后出版了一本描述擺鐘原理的專著－《時鐘》（Horologium）。惠更斯發明擺鐘的目的就是為了更準確地描述天體的行為，而這樣做的最終目的同樣是為了解決經度問題。事實上，他曾經專門為航海而制作了兩臺航海鐘（Marine Timekeeper），并曾經出海進行過檢驗。可是，鐘擺只能在平靜的海面上使用，一旦出現風浪，擺鐘就不準了。為此惠更斯發明了螺旋平衡彈簧，代替鐘擺，并申請了法國專利。
　　可是，在惠更斯打算申請英國專利的時候，遇到了英國科學家羅伯特·胡克（Robert Hooke）的挑戰。這個胡克可是大名鼎鼎，他是個科學多面手，曾經用顯微鏡觀察生物，發明了細胞（Cell）這個詞。另外，他在光學、引力理論、地震學、蒸氣機制造和彈簧原理等領域取得過很大的成績。事實上，正是在發明平衡彈簧的過程中，胡克提出了著名的“彈簧原理”，即“彈簧產生的彈力和拉長的長度成正比”。胡克指責惠更斯偷竊了他的彈簧式鐘表設計，兩人為此數次大動干戈，最后誰也拿不出足夠的證據證明對方剽竊，這個螺旋平衡彈簧的專利最后也就不了了之了。
　　兩人都試圖利用這個彈簧，制造一種能夠在海上使用的擺鐘，但做出來的樣品鐘準確度仍然太低，海員們不可能依靠它來確定經度。天文學家們非常樂于看到這一點，他們想，既然胡克和惠更斯這兩位科學界公認的領袖人物都不能做出完美的航海鐘，那么解決經度問題就只能依靠上天賜予人類的“天鐘”了。
　　值得一提的是，除了利用時間來測量經度之外，還有一種方法曾經得到了許多科學家的支持，這就是“磁偏法”。原來，哥倫布在那次發現美洲之旅時發現，指南針和北極星所指的北方有微小的差異，后來有人正確地解釋了這一偏差，這是因為磁極和真正的北極（自轉軸）并不重合造成的。不少科學家知道這件事后都很激動，他們相信這個差異就是測量經度的鑰匙，只要找出磁偏角和經度之間的對應關系就行了。為此歐洲有一大批科學家投入了大量人力物力，可最終發現這個差異實在是太小了，無法用來準確測量經度。于是這個設想最終只能被放棄了。
　　在科學發展史上，類似這樣的例子還有很多。一個科學理論，無論看起來多么合理，在沒有最終獲得證明之前，都有可能被無情地拋棄。科學就是這樣鐵面無私，在事實面前毫無憐憫之心。但是，科學是由科學家來研究的，一旦加入了人的因素，科學就有了私心，不那么純粹了。

作者: srt123 時間: 2015-3-27 22:55
五

　　惠更斯發明擺鐘的1656年，正是歐洲科技高速發展的時期。天文學、物理學、化學、數學……等等領域都涌現出一大批杰出的人才。可惜的是，他們散布在歐洲各國，平時很少交往，惠更斯和胡克關于螺旋平衡彈簧專利的爭執就是這種隔離的后果。
　　漸漸地，科學家們意識到這種隔離必須被打破，科學家們必須學會合作，因為他們正處在知識飛速增長的時期，光靠一個孤獨天才的個人奮斗是不夠的。尤其是這個經度問題，實在是太復雜了，光靠一個人或者一個國家的力量根本解決不了。
　　法國最先擔當起了帶頭人的角色。當時的法國國王路易十四是一個很有野心的人，他知道，要想征服世界，必須先了解世界，而科學是了解世界的最佳途徑。1666年，當時年僅28歲的路易國王授權法國總理科爾波特，成立了“皇家科學院”。科爾波特本人就是一個業余科學家，他充分利用了國王給予他的權力，花重金把一大批歐洲頂尖科學家招到法國，在皇家科學院任職。惠更斯就是第一批被招來的外國科學家，可惜他不喜歡法國，在服務了15年后還是回到了荷蘭。
　　在所有科學領域中，路易國王最感興趣的就是經度的測量。1667年，在科爾波特的親自主持下，法國政府花重金購置了當時世界上最好的天文望遠鏡，并在巴黎近郊建造了巴黎天文臺。法國人打算在這里徹底解決經度問題，然后名正言順地把巴黎天文臺所在地定為本初子午線。
　　在1667年到1669年這三年里，巴黎天文臺組織人馬對月亮進行了細致的觀察，結果他們認為月亮的運行軌跡太復雜，無法準確地預測，因此月距法很難被用來測量經度。法國皇家科學院的科學家們得知這一結論后，統一了認識，決定推廣伽利略提出的“木星衛星法”。這個方法的成功歸功與一個名叫喬萬尼·多曼尼克·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）意大利人，此人是個少年天才，25歲時就被任命為意大利博洛尼亞大學的天文學首席教授。他也對木星的衛星運動很感興趣，并經過16年的觀察，于1668年出版了一本手冊，詳細記錄了這4顆衛星的運動軌跡和星蝕時間表，這是當時出版的最精確的木星衛星星表，有了這張表，世界各地的天文學家完全可以通過觀測衛星的出沒，測出所在地的準確經度。
　　1669年，科爾波特邀請卡西尼來法國擔任巴黎天文臺臺長。在卡西尼的主持下，歐洲所有的天文學家都參與了法國主持的測量歐洲計劃，最終畫出了一份相當準確的新版歐洲地圖。據說當路易十四看到新地圖后抱怨說，他丟在天文學家手里的土地比丟在敵人手里的還多。
　　抱怨歸抱怨，路易十四仍然出資支持巴黎天文臺派遣好幾支“天文觀測小分隊”，帶著望遠鏡乘坐遠洋帆船駛向世界各地，通過觀測木星的衛星，測出準確的經度。這個龐大的計劃也得到了歐洲其它各國的響應，并紛紛派出自己的“小分隊”。就這樣，一張新的世界地圖被畫了出來，人類終于第一次準確地知道了家的樣子。
　　有趣的是，天文學家們在為地球造像的同時卻無意間解決了好幾個基本的科學問題。在此之前，人們一直認為地球是一個標準的圓球，但是很多被派往世界各地的觀測小分隊都抱怨說，他們的擺鐘怎么也調不準。根據惠更斯提出的鐘擺原理，在重力恒定的情況下，鐘擺的擺動時間只和鐘擺長度有關系。可是無論科學家們如何校正鐘擺長度，在地球的某些地方測出來的擺動時間都不對。牛頓根據這些數據，得出了一個令人吃驚的結論：地球不是標準的圓球體。當然，這個假說現在已經被征實了，地球確實是個扁圓型的球體，赤道的半徑最大，而且北半球比南半球要小一些。
　　再舉一個例子。丹麥天文學家奧勒·雷默（Ole Roemer）在巴黎天文臺工作期間，發現當地球運行到距離木星最近的軌道時，木星衛星現身的時間總要早那么幾分鐘，他正確地把這一現象解釋為光是有速度的。1676年，雷默首次利用木星衛星的“星蝕”，測出了光速（他測出的光速比實際速度稍慢）。
　　就這樣，人類對經度的探索引發了一場真正的科學革命。

作者: srt123 時間: 2015-3-27 22:56
六

　　伽利略發明的木星衛星法雖然解決了地圖繪制的問題，但卻不能幫助海員們發現自己的位置，因為木星實在是太遠了，在陸地上觀測都很困難，觀測者的心跳都會使衛星跑出望遠鏡的視野，更別說在海上了。
　　就在歐洲大陸的科學家們忙著觀測木星衛星的時候，一個法國貴族悄悄來到了英國。他不太了解法國天文臺所做的觀察，因此他堅持認為依靠月亮的軌跡來計時更加準確，畢竟月亮很大，觀測起來要容易得多。這位法國貴族的一個女性朋友當時是英王查理二世的情婦，她向這位國王解釋了“月距法”，國王對此很感興趣。英國擁有當時歐洲最大的商船隊，查理二世當然明白經度測量的意思所在。聽了情婦的解釋后，他迅速召集英國的一批頂尖科學家前來開會，請他們對“月距法”做出評價。這其中有個年僅27歲的天文學家，名叫約翰·弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed）。他指出，這個方法從原理上來講確實可行，但首先必須畫出一張準確的星表，搞清所有的星星每時每刻所在的位置，然后再搞清月亮每一天的運行軌跡，只有先完成這兩件工作，才有可能運用這個方法進行海上定位。
　　1675年，查理二世采納了弗拉姆斯蒂德的建議，從國庫里撥出500英鎊，在倫敦郊外的格林尼治村（Greenwich Village）的一個小山包上建成了一座天文臺，弗拉姆斯蒂德被任命為這個皇家天文臺的第一任臺長，還被封了一個“皇家天文學家”的頭銜。查理二世許諾給他的年工資是100英鎊，這在當時可算是高薪了。不過，他每年要上繳10英鎊的稅，還要從這筆錢里支付助手和儀器的費用，所以經濟上并不算很寬裕。雖然如此，弗拉姆斯蒂德仍然找到當時英國最好的制表匠，號稱“英國鐘表業之父”的托馬斯·湯姆皮恩（Thomas Tompion），從他那里定做了兩臺擺鐘，鐘擺長達4米，每天的誤差小于2秒，這是當時世界上最準的鐘表。
　　天文觀測是一項枯燥的工作，好在弗拉姆斯蒂德是一個耐得住寂寞的人。他本人不算聰明，他的長處就是他的毅力，這是天文學家必不可少的一項品質。自從擔任了天文臺臺長之后，他把家安在了這里。他平時基本上不下山，堅持每天觀察，從不間斷。這就不難解釋為什么他直到46歲才娶了一位23歲的女士為妻，兩人很恩愛，但沒有生小孩。
　　具體來說，弗拉姆斯蒂德的主要工作就是在天空中劃定一條假想的零經度線，然后準確地記錄每顆星星通過這條線的時間和所處的高度。只有積累了足夠多的數據，才能準確地畫出一張具有實用價值的星表。弗拉姆斯蒂德上任后不久，就通過這些數據得出了一個副產品：他證明地球的自轉確實是勻速的（其實并不勻速，但其誤差遠小于當時儀器的測量極限），這為月距法的成功打下了堅實的基礎。
　　說起來，當時英國最有名的天文學家其實并不是生性固執死板的弗拉姆斯蒂德，而是性格活潑的埃德蒙德·哈雷（Edmond Halley），后者因為準確地預測了哈雷彗星的歸期而名聲大躁，而他本人的名字也因為這顆彗星而永遠留在了歷史書上。大概是因為性格相反的緣故，弗拉姆斯蒂德和哈雷是一對冤家，兩人從來說不到一起去。弗拉姆斯蒂德死后，英國皇家科學院任命哈雷為第二任皇家天文臺臺長，弗拉姆斯蒂德的妻子知道這個任命后，立即變賣了天文臺里所有的家具，甚至把望遠鏡和擺鐘都賣了。這些儀器都是弗拉姆斯蒂德自己掏錢買的，他妻子絕對不想讓哈雷占有丈夫的心血。可是，這樣做的結果就是，本來應該用來收集數據的儀器，甚至連弗拉姆斯蒂德花費了多年時間積累起來的一部分原始數據都丟失了。
　　弗拉姆斯蒂德在世的時候，哈雷就一直想得到他的數據。這倒不光是為了他自己，而是受牛頓的囑托。當時牛頓是英國皇家科學院的院長，在英國科學界有很高的威望。他提出萬有引力定律后，一直在尋找證據，而月亮的移動軌跡就是最有力的證據之一。牛頓知道弗拉姆斯蒂德的觀測結果能夠證明自己的理論，因此千方百計想得到這批數據。可是，古板的弗拉姆斯蒂德卻以觀測未完成，數據不夠準確為由，拒絕了牛頓的建議。無奈的牛頓只好找哈雷幫忙，哈雷借工作之便，從格林威治天文臺偷了一部分數據出來交給了牛頓。牛頓如獲至寶，立即將這批數據印成盜版書出版了。
　　可想而知，弗拉姆斯蒂德大發雷霆。他想辦法買到了400本已印行的書中的300本，然后把它們付之一炬。他給自己的助手寫信說：“如果牛頓爵士明白事理的話，他一定會同意，我這樣做是幫了他和哈雷博士一個大忙。”
　　這件事發生在1712年。兩年之后，弗拉姆斯蒂德去世。又過了11年之后，他的遺孀和助手這才終于整理完所有的數據，出版了《不列顛星表》（Historia Coelestis Britannica）。這本書記錄了3000個星星的位置，準確到10秒弧度，是當時世界上最準確的星表。
　　這本星表是月距法的一個重要的支柱。另一根支柱是預測月球的運動軌跡，有意思的是，恰恰是弗拉姆斯蒂德本人，延誤了這根支柱的解決時間。
　　原因就是那次著名的“燒書事件”。后人大都十分贊同弗拉姆斯蒂德的做法，把他燒書的行為看作是一個不向強權妥協的典范。可是，實際情況并沒有那么簡單。當時牛頓正在試圖通過萬有引力公式計算出月球的軌道，可是，這個計算非常復雜，因為他必須同時考慮地球、月亮和太陽之間的引力作用。據說牛頓每次一想起這個問題就會頭痛，必須想點別的，否則就睡不著覺。
　　弗拉姆斯蒂德手里掌握著月球的觀測數據，這對牛頓的計算非常有幫助，所以牛頓急著想要得到結果，以便自己能盡快找出計算月球軌道的竅門。可是弗拉姆斯蒂德是個非常極端的完美主義者，他一定堅持要把所有星星的數據都做在一本完美的書里。結果，由于得不到弗拉姆斯蒂德數據的支持，牛頓被迫放棄了這項研究，否則的話他很可能早就計算出了月球的運動軌跡，月距法也就很可能早就被應用到航海中了。
　　現代科學的進步不能光靠孤軍奮戰，需要科學家之間進行廣泛的合作。弗拉姆斯蒂德在性格上的某些缺欠防止了他和別人合作，這其實應該算是他一生中最大的敗筆。
　　正是因為月距法陣營的自亂陣腳，才給了鐘表法一個奮起直追的機會。經度之戰終于正式打響了。

作者: negtive 時間: 2015-3-27 23:17
航海表，關于材料和設計與目標相適應相配合的故事。

作者: srt123 時間: 2015-3-27 23:54
本帖最后由 srt123 于 2015-3-28 00:11 編輯

七

　　300年前，也就是1707年10月，英國海軍上將克勞迪斯里•肖維爾爵士（Sir Clowdisley Shovell）率領一支英國艦隊在地中海打敗了法國。可是，在返航途中，船隊遇到了大霧，有12天見不到太陽。船員們只能通過對航速的估算，判斷自己的位置。
　　10月22日晚，肖維爾爵士驚恐地發現，船隊駛進了錫利群島中間，觸礁在所難免。肖維爾肯定后悔極了，就在那天白天，他剛剛下令處死了一名水手，此人竟然向他報告說，領航員測出的經度是錯的，艦隊正在駛向死亡。英國海軍嚴禁下屬越級報告船只位置，這位水手冒著掉腦袋的危險說出了自己的擔心。為了嚴肅軍紀，肖維爾爵士以“叛亂罪”把此人絞死在甲板上。
　　可是，當天晚上大霧迷漫，肖維爾爵士后悔都來不及了。旗艦“聯合”號首先撞上暗礁，并迅速沉沒。另外3艘軍艦也先后步其后塵。就這樣，在短短的幾分鐘內，整個艦隊的5艘戰船沉沒了4艘，1600多名水手被淹死。只有兩人奮力游到了岸上，其中一人就是肖維爾爵士本人。可是，就在他精疲力竭地躺在沙灘上休息時，一個貪婪的婦女發現了他。為了得到他手指上的那枚綠寶石戒指，她殘忍地殺死了肖維爾爵士。30年后，這位婦女臨終前向牧師坦白了自己犯下的罪惡，并拿出那枚戒指做為證據。
　　其實，類似的海上悲劇早已發生過多起。17世紀末期，每年都有將近300艘商船往返于不列顛群島和西印度群島之間，與中北美洲進行貿易。每艘船上的貨物都價值連城，因此經常受到海盜的襲擊。由于測不準經度，遠洋船經常在海上迷失方向，浪費很多時間。當時還不知道維生素的作用，海員們由于缺乏維生素C，很容易得壞血病。他們的血管壁非常脆弱，經常造成內出血，人浮腫得厲害，痛苦不堪。一旦腦血管破裂，就要把命搭上。
　　錫利群島發生的悲劇由于距離英國本土近，死亡人數多，在英國國內引起了廣泛的關注，經度問題再一次成了街頭巷尾議論的話題，甚至變成了一項全民“智力測驗”。不斷有人提出一些匪夷所思的建議，其中最有趣的要算是“通靈藥粉法”。這人聽說有個法國爵士發明了一種神奇的藥粉，可以幫助皮膚割傷的人盡快愈合（盡管愈合過程非常疼痛）。這種藥粉具有通靈的效果，只要把它涂抹在割傷病人的那把刀上，就能夠產生功效。于是，他設想，在每一艘出海的遠洋船上養一條狗，事先用刀在狗身上割一個口子。然后留在倫敦的助手只要每天中午12點按時在刀口撒一點“通靈藥粉”，就能讓遠在天邊的狗感覺到疼，因而大叫起來。于是，船員就可以確切地知道倫敦當地時間了！
　　明眼人很容易看出這個方法屬于偽科學，但是當時竟然真的有人相信，可見偽科學無論何時何地都會有市場。
八

　　還有一些人，提出了一些看似合理的建議。比如，英國有兩位頂尖的數學家在一次閑談中想出一條“妙計”，兩人在《衛報》上合寫了一篇文章，詳細描述了這個方法：派出一支海上艦隊，每隔600英里停一艘，這就相當于在海上建立了一串烽火臺。然后，每艘船都在當地時間午夜零點的時候向天空中發射一枚煙花彈，往來船只只要注意聆聽煙花彈發出的爆炸聲就能知道自己的位置了。
　　兩位數學家根本沒有考慮過，供養這樣一只龐大的艦隊是否可行。可他倆居然還想到了海盜的問題，在建議書中寫到：“如果有人膽敢破壞信號船，應被視為嚴重的犯罪行為。”
　　這個方法不能算偽科學，但是很顯然，這兩人都是在書齋里坐得太久了，完全不了解外面的世界到底是怎樣的。類似這樣的科學家直到現在還經常出現在公眾的視野里，依靠一些異想天開的主意，指點江山。
　　這兩人很執著。他們自費出版了一本小冊子，并在英國發起了一項情愿活動，很多艦隊隊長、商船船長和商會代表在情愿書上簽了字。他們向英國政府施壓，要求設立一筆獎金，促進經度問題的解決。1714年，英國國會真的成立了一個“經度委員會”（Longitude Board），英國人動真格了。
　　委員會剛成立不久，委員們就去找牛頓，請他提意見。當時牛頓已經72歲了，自知很難憑借自己的腦力解決這個問題。但是他還是認真地寫了一份意見書，總結了幾種可能的解決辦法。他首先指出，鐘表法理論上是可行的，但是由于船只的運動，以及遠洋過程中濕度、溫度和重力的不斷變化，這樣的鐘表還沒有造出來。他還暗示說，符合航海要求的鐘表將來也不太可能被制造出來。
　　他還提出了月距法，認為這種方法也是可行的，但天文學家們仍需進行大量的工作。
　　委員會認真考慮了牛頓的建議，決定設立經度獎金，對所有合理的方法，無論是否出自英國本土科學家之手，一律一視同仁。1714年7月8日，英國政府正式頒布了一項“經度法案”，法案規定，凡是有辦法在地球赤道上將經度確定到半度范圍內的人，獎勵2萬英鎊；將經度確定到三分之二度范圍內的人，獎勵1.5萬英鎊；將經度確定到一度范圍內的人，獎勵1萬英鎊。
　　當時地理學家已經知道，地球赤道上經度一度的距離大約是60海里，相當于108公里。這個距離對于航海來說并不是一個可以忽略不計的距離，由此可見當時人們對經度的測量是非常沒有信心的。
　　這個經度大獎如果對應于時間的話，是多少呢？已知每小時對應的經度是15度，半度經度就相當于2分鐘。當時，從倫敦出發的帆船大約需要6個星期的時間才能到達加勒比海，由此可以算出，如果采用鐘表法的話，這塊表每天的誤差不能大于3秒鐘。前文已經指出，當時格林威治天文臺使用的那臺堪稱世界最準的擺鐘也只能做到每天誤差不超過2秒，而那是一臺鐘擺長達4米的龐然大物，而且還是在陸地上工作！所以，當時沒人能夠想象得出如何才能造出這樣一臺鐘表，能夠抵抗遠洋航行的干擾。
　　但是，2萬英鎊的誘惑實在是太大了！據估計，1714年時的2萬英鎊大約相當于現在的1800萬美元。換算成人民幣的話，這是一筆超過1億元的巨款！
　　重賞之下必有勇夫。很快，經度委員會的門檻就被前來應征的人們擠破了。可惜的是，很多人連具體問題都沒有搞清，有人拿來了永動機的設計模型，還有人拿來了測量航速的“秘密武器”。這些方法完全不靠譜，委員會的人只有苦笑。
　　有個名叫杰瑞米·塔克（Jeremy Thacker）的人提出過一個值得一提的方法。他設計了一臺小巧的擺鐘，把它放進一個真空容器里，這樣就避免了氣壓和濕度的影響。他設想這臺“精密時計”（Chronometer）被放在一個常平架上，這樣就杜絕了船只搖晃產生的影響。可是，這樣一臺鐘表并不能抵抗溫度的變化。要知道，擺鐘的速度和鐘擺長度有很大的關系，長度的微小變化就將帶來巨大的差異。事實上，塔克經過試驗后承認，他設計的這臺“精密時計”即使在最完美的情況下，也只能做到每天誤差低于6秒，遠遠達不到經度委員會的要求。
　　這樣一個“世紀難題”，需要一個百年不遇的天才來解決。經度之戰的主角馬上就要出場了。

　　九

　　300多年前，一個平凡的人根本不會在地球上留下多少痕跡，約翰·哈里森（John Harrison）就是這樣。他于1693年3月24日出生在英國約克郡，在家里的5個孩子中排行老大。關于他的家庭，以及童年生活的細節，至今所知甚少，只知道他們一家不知何故突然搬到了林肯郡的一個名叫巴羅的小村子，附近有一條名叫亨波的小河。
　　哈里森子承父業，跟著父親學會了做木工。沒人知道他跟誰學的小提琴，反正后來他曾經在教堂的唱詩班擔任指揮，并且對音階的基本理論發生了興趣。同樣，沒人知道他從何時開始突然渴望讀書，那時有關自然科學的書非常稀少，一位牧師借給他一本劍橋大學數學家桑德森教授所做的自然哲學講座的記錄，哈里森如獲至寶，把整本書都抄了下來，還給這本手抄本起了個名字，叫《桑德森先生的機械學》。
　　成年后的哈里森對文學一直缺乏興趣，一輩子拒絕閱讀莎士比亞，卻把這本《機械學》，以及牛頓的《自然哲學之數學原理》奉為珍寶。事實證明，哈里森確實缺乏文學素養，不善于用書面語言清楚地表達自己的意思。他曾經把自己和經度委員會打交道的過程寫成了文字，結果第一句話就占了25頁，而且幾乎不帶一個標點符號！
　　1713年，19歲的哈里森造出了一臺擺鐘。沒人知道他為什么這么做，也沒有證據證明他跟任何人學過這門手藝，因為當時巴羅村附近從沒有生活過任何一位鐘表匠。后人猜測他只是把一座現成的擺鐘拆了開來，研究了一下內部結構，就自己仿制了一臺。可是，那時的擺鐘非常昂貴，很難想象哈里森是如何得到一臺能讓他隨便拆解的擺鐘的。
　　值得一提的是，英國人特別喜歡機械，歷史上出過很多機械大師。世界上第一座機械鐘就是由英國貝特福德郡的一個不知名的英國機械師于1283年制造出來的，在此之前人們只能用日晷、沙漏或者水漏來計時。
　　無論哈里森從哪里得到的靈感，他確實造出了一臺擺鐘。如今它被保存于倫敦同業工會會所的展覽室內，凡是看到它的人都會首先發現一個令人驚訝的事實：這座擺鐘幾乎完全是用木頭做成的。它用橡木做齒輪，黃楊木做軸，只在連接處用了少量的黃銅和鐵。哈里森確實是一個好木匠，他對木頭的結構很有研究，充分利用了橡木的紋理，把最堅實耐磨的部分用在了齒輪上，因此這臺鐘的木齒在正常情況下永遠不會因磨損而脫齒。
　　哈里森在1715年和1717年又分別制造了兩臺一模一樣的木頭擺鐘。他邊干邊鉆研，搞清了所有機械鐘表誤差的來源。1720年，當地一位爵士出錢讓哈里森幫忙在自己莊園里建造一座塔鐘，他花了2年時間造了出來。現在這座塔鐘仍在報時，近300年的時間里里除了一次裝修外從來沒有間斷過。
　　這座塔鐘也是木制的，不用上油就能工作。哈里森選用了一種會自己滲出油脂的熱帶堅木做為摩擦部件，非用金屬不可的地方也都選用了上等黃銅，因此這臺鐘完全不必擔心生銹，杜絕了空氣濕度對精度造成的影響。
　　但是，這座鐘真正值得稱道的是哈里森做出的兩大發明。第一，他設計了一種新式擒縱器（Escapement），并根據它的樣子起名叫做“螞蚱”（Grasshopper）。擒縱器是鐘表的核心部件，它在鐘表的動力源（比如彈簧“弦”）和計數器（比如鐘擺）之間建立了聯系，負責把能量傳遞給計數器，同時把計數器的脈動傳遞給鐘表指針。通常，擒縱器是摩擦的主要來源，但哈里森設計了一種像螞蚱腿似的擒縱器，幾乎完全沒有摩擦，這就極大地提高了鐘表的精度和抵抗環境變化的能力。
　　第二，哈里森設計了一個“烤架”式鐘擺。如前所述，鐘擺的長度對擺動頻率影響極大，而金屬的熱脹冷縮是早期鐘表不準的最大的原因。哈里森通過實驗知道，銅和鐵有著不同的熱脹冷縮比，于是他把9根長短不同的銅棍和鐵棍并列在一起，組成一個像烤肉架一樣的東西，兩種金屬不同的漲縮程度相互抵消，于是鐘擺的長度就不受溫度的影響了。
　　為了驗證這座塔鐘的準確度，哈里森學會了利用星星來定時。他和弟弟合作，每天在自家臥室里觀察幾顆恒定的星星。他們用臥室窗戶的窗框和鄰居家的煙囪做為準線，記錄這幾顆星星消失在煙囪背后的時間。因為地球自轉的緣故，每顆星的消失時間都會比前一天快3分56秒。哈里森用這架“天文鐘”矯正了自制的塔鐘，發現這臺塔鐘每個月誤差不超過1秒鐘，其精度達到了前所未有的高度。如此高的經度完全得益于這兩項新技術，哈里森單槍匹馬引發了制表業的一次革命。

　　十

　　沒人知道哈里森是在什么時候知道經度獎金的。不過經度問題是當時歐洲家喻戶曉的一個難題，哈里森沒有理由不知道。但是，據他后來回憶，直到1727年時他才開始專注于這個問題，畢竟他在此之前制造的鐘表都是固定在地上的。要想適應海洋，還需克服不少新的困難。
　　哈里森經過4年的努力，終于想出了解決船只晃動的辦法。他設計了一種平衡擺，兩只鐘擺的兩頭分別用一根彈簧連接在一起。這樣一來，一根鐘擺受到的震動就會被另一根鐘擺所抵消，無論船再怎么搖晃，都不會影響這種平衡擺的頻率。
　　想出了這個妙法之后，哈里森正式決定向經度難題發起挑戰。他帶著設計圖紙，去倫敦找經度委員會。可一問才知，這個大名鼎鼎的委員會連個辦公室都沒有。原來，委員們受不了白癡們整天轟炸，干脆雇了一名秘書負責把關，他所做的工作就是打印一封封格式化的回信，告訴那些瘋子們：你們別想了，這2萬英鎊不屬于你們。
　　找不到委員會，哈里森只好去找他唯一聽說過的人－格林尼治天文臺的新臺長哈雷。哈雷待人非常熱情，他耐心聽了哈里森的述說，然后誠懇地告訴他：經度委員會只有三類人：天文學家、數學家和航海家，沒人能看懂你的圖紙。
　　哈雷推薦哈里森去找喬治·格雷厄姆（George Graham）。此人比哈里森大20歲，是當時倫敦最有名的鐘表匠，也是英國皇家學會（相當于中國科學院）的會員。第二天上午十點，哈里森準時敲開了格雷厄姆家的大門。一開始格雷厄姆的態度并不十分友好，可當他看了一眼圖紙后，立刻意識到眼前這個從鄉下來的木匠不是在開玩笑。結果，兩人從上午十點一直討論到晚上八點，格雷厄姆還請哈里森吃了頓豐盛的晚飯。臨走前，格雷厄姆從自己的私人金庫里拿出200英鎊，把它做為無息貸款借給了哈里森。
　　“你不用著急還這筆錢，”格雷厄姆說，“我只想盡快地看到你用這筆錢做出一臺樣鐘來。”
　　這位喬治·格雷厄姆被后人譽為“正直的喬治”，是有道理的。
　　哈里森拿到這筆巨款后，立刻回家和弟弟一起開始了艱苦的工作。5年之后，也就是1735年，第一臺樣鐘做出來了。這臺被稱為H1的航海鐘重達42公斤，被裝在一個長寬高均為1.3米左右的銅殼內。兄弟倆用家里的壁爐檢驗了它抵抗高溫的能力，又把它放進一艘小船，在村子旁邊的亨波河上檢驗了它對付搖晃的水準。滿意了之后，兩人把它抬到了倫敦，去找格雷厄姆。格雷厄姆立即找了5位皇家學會的會員前來參觀，其中自然包括哈雷。5人檢查了H1的機械結構，一致叫好，并聯名給經度委員會寫了一封熱情洋溢的推薦信。
　　有了專家的推薦，經度委員會出錢讓哈里森帶著H1出海檢驗。首次遠航的目的地選擇了葡萄牙的里斯本，1736年，英國海軍大臣親自寫了一封介紹信，把哈里森送上了“百夫長”號軍艦。船長普羅克特安排H1“住”進了自己的休息室，還用鐵鉤把H1吊在房頂上，盡量減少震動。哈里森就沒這么好運氣了，這是他第一次出海，暈得上吐下瀉。所幸去時遇到順風，一個星期后就到達了里斯本。可船一靠岸，好心的普羅克特船長就猝死了，沒有來得及在航海日志上留下關于H1的任何記錄。
　　回程的時候，“百夫長”號遇到了風暴天氣，在海上飄了一個多月才返回英國。就在船快要靠岸的時候，新船長認為對面是達特茅斯附近的斯塔特，而哈里森根據H1給出的經度數據，認為這是彭贊斯半島上的利澤德。
　　最后證明H1是對的，兩地相差100公里。在暗礁密布的英國海灘，這100公里的差別足以造成一次海難。

　　十一

　　1737年6月30日，經度委員會的8名常委聚在一起開會，聽取哈里森的報告。8人中除了哈雷以外，還有2名來自海軍的高官，3名皇家科學院的教授，以及2名政界人士。說來奇怪，這是經度委員會成立23年以來第一次召開全體會議，因為他們根本沒有必要這么做，一個秘書就足以打發在此之前的所有應征者們。也許有人會批評他們這樣做有些傲慢，但是當你整天面對的都是一些“經度瘋子”時，誰也沒這個耐心。而哈里森所受的待遇正好說明，專家們絕不都是一些狂妄自大的人。
　　出乎委員們的意料，哈里森并沒有急于申請進行一次駛往加勒比海的試驗（因為這是獲得經度獎金所必須的），而是逐條指出了H1的不足之處。按理說，H1的經度足以保證哈里森獲得二等獎，但哈里森是個完美主義者，他通過這次里斯本試驗，發現了幾個設計上的小錯誤。他知道自己有能力改正這些錯誤，造出一臺“完美”的時間機器。為此，他向經度委員會申請，先不做加勒比海試驗，而是預支一筆經費，讓他再制造一臺新的航海鐘。
　　其實，當初的“經度法案”有過這方面的規定。為了鼓勵應征者，經度委員會有權向提出可行性方案的窮人預支獎金，做為試驗經費。于是，經度委員會當即同意了哈里森的要求，預支給他500英鎊，供他再制造一臺新的改進型航海鐘。
　　事實上，經度委員會一直存在了100多年，累計預支出去的研究經費高達10萬英鎊。可以說，經度委員會是人類歷史上第一個官方的研究開發資助機構。
　　哈里森只花了3年的時間就做好了H2。1741年1月，哈里森帶著H2回到倫敦，把它展示給經度委員會。H2比H1略小，卻反而更重了，因為哈里森把原先一部分木質材料改成了銅。除此之外，哈里森改進了驅動系統，并設計了一個更加靈敏的溫度補償器。
　　當時英國正在和西班牙開戰，因此經度委員會沒有急著讓它出海，而是在陸地上對H2進行了一系列比海上條件更加嚴酷的試驗，H2經受了考驗。
　　但是，哈里森卻又一次提出了反對意見。原來，他在H2完成之后才意識到，原先的設計不能抵抗船只轉彎時造成的離心力，因此每次改變航向都會對航海鐘帶來一個微小的誤差。哈里森絕不允許一臺不完美的航海鐘出海試驗，他又向經度委員會申請了500英鎊，并保證將會做出一臺“世界上最完美的鐘表”。
　　此時的哈里森已經48歲了。他舉家搬到了倫敦，把自己關在房子里，開始制造H3。他的助手已經從弟弟換成了兒子威廉·哈里森（William Harrioson）。威廉是老哈里森和第二個妻子生下的孩子，也是哈里森所生的三個孩子當中唯一長大成人的。當時威廉只有13歲，他的童年和青春期都是在H3的陪伴下度過的。

　　十二

　　1741年還發生了兩件大事。第一，一支英國艦隊奉命駛向南美洲，其中就有哈里森曾經乘坐過的軍艦“百夫長”號，新船長名叫喬治·安森（George Anson）。這次航行沒有帶H1，而是依然靠水手的估計來判斷經度。沒想到，就在艦隊駛過南美洲最頂端的合恩角時，遇到了風暴。連續58天的狂風暴雨把他們徹底吹離了航道，艦隊的其它5艘戰艦也和“百夫長”號失散了。等到雨停了之后，安森完全判斷不出自己到底在哪里。此時船上的給養快用光了，不少船員得了嚴重的壞血病，完全失去了勞動能力，必須立刻上岸補充淡水和食品，否則只有死路一條。
　　安森知道南美洲太平洋一側的外海有一個名叫費爾南德斯的小島，位于南緯35度的地方。可安森不知道自己的經度，只能先向北駛到南緯35度，然后沿著緯度線航行。但是，到底向東還是向西走呢？安森決定向西。可走了4天都沒有見到大陸，他心里有點發慌了。船上每天都要死掉6－10個人，再找不到陸地，恐怕就連操縱帆船的人都沒有了。
　　于是，安森決定立即掉頭往東。此時正刮西風，兩天之后他們就看到了陸地。誰知走近一看，卻發現這是西班牙占領的智利，海岸邊都是懸崖峭壁，根本無法登陸！沒辦法，他又只好再一次掉轉船頭。事實上，安森后來承認，當時“百夫長”號距離費爾南德斯只有幾個小時的航程了，只要再堅持一下，就能發現海島。
　　因為測不出經度，“百夫長”號在海上耽誤了2個星期，多賠進去80條生命。
　　當哈里森得知“百夫長”號的悲劇時，正在倫敦的家中緊張地忙碌著。不過他顧不上為這艘船的命運擔憂，因為又傳來一條壞消息：經度委員會中最支持他的哈雷因病去世，頂替他的是第三任皇家天文臺臺長－詹姆斯·布拉德利（James Bradley）。布拉德利是牛津大學的天文學教授，曾經試圖測出地球到星星之間的距離，雖然沒有成功，但卻因此而測出了準確的光速。
　　布拉德利是經度委員會的8名常委之一，曾經簽名支持過哈里森。但是，做為一個天文學教授，他更希望月距法獲得經度獎金。上任之后，布拉德利立刻開動馬力，加快月距法的研究進程。經度之戰從此進入了白熱化的階段。
　　前面說過，第一任英國皇家天文臺臺長弗拉姆斯蒂德的遺孀于1725年出版了《不列顛星表》，月距法的一大支柱問題解決了。1731年，也就是哈里森完成H1的設計草圖的那年，兩個分別住在大西洋兩岸的發明家發明了反射象限儀（又叫八分儀）。這是一種用來直接測量星體夾角的儀器，有了它，船員們就可以在晃動的甲板上直接量出月亮和星星之間的距離。
　　歐洲的海員們把這架儀器叫做哈德利象限儀，因為這是英國人約翰·哈德利（John Hadley）發明的。但是，幾乎與此同時，遠在美國的托馬斯·戈弗雷（Thomas Godfrey）也做出了一臺幾乎一模一樣的象限儀，只是由于當時的美國不夠強大，戈弗雷的名字只是在科技歷史書上才會出現。這一現象不是偶然的，這說明當時的科技界盛行單兵作戰，合作的必要性還沒有得到科學家們的足夠重視。
　　月距法是個例外，因為這個問題實在是太復雜了，不可能憑借一人之力獲得成功。就拿星表來說，英國人弗拉姆斯蒂德只是完成了北半球的星表，南半球的星表是一個名叫尼古拉斯·路易斯·拉卡雷（Nicolas Louis de Lacaille）的法國天文學家完成的，為此他專程前往南非的好望角，在那里住了很多年，最終完成了對南方天空的觀察記錄。
　　月距法的另一大支柱－月球的運動軌跡，則是由一名德國人完成的。托比厄斯·邁耶（Tobias Mayer）是一個在地圖局工作的德國制圖專家，他于1755年制作了一份《月球表》，準確地描述了月球在任意時刻的位置。邁耶也不是一個人在戰斗，他參考了瑞士數學家倫哈德·歐拉（Leonhard Euler）對月球軌道所做的計算。歐拉是一個天才的數學家，他用一組優美的方程式描述了地球、太陽和月亮之間的相對運動，解決了那個令牛頓感到頭疼的數學問題。
　　1757年，布拉德利拿到了邁耶的《月球表》。他用自己在格林尼治天文臺觀測多年得到的數據和這份表格做了對比，發現其誤差已經足夠小，滿足了經度獎金所規定的精度范圍。為了保險起見，他派出多名天文學家，到世界各地進行觀測，以期進一步驗證這個表格的準確性，其中一人名叫內維爾·馬斯卡林（Nevil Maskelyne），是布拉德利的好友，也是哈里森最大的敵人。
　　無論從哪個方面看，馬斯卡林都很像是那個固執的弗拉姆斯蒂德。他出生于1732年10月5日，比哈里森年輕40歲。他從小就是一個學習刻苦的好學生，一心想成為一名重量級的科學家。迷上天文學后，他更是一心鋪在上面，甚至把婚期推遲到了他52歲那年，比弗拉姆斯蒂德都要晚6年。
　　認識馬斯卡林的人都說他是個冷酷的家伙，他對除了天文之外的一切事情絲毫不感興趣。他喜歡用第三人稱稱呼自己，甚至在自傳中也是這樣。他過了一輩子機器人似的生活，甚至把自己所花的每一筆錢都做了記錄，但這份記錄卻采取了一種超然物外的口吻，絲毫不帶有任何感情因素。
　　但是，馬斯卡林有一點和弗拉姆斯蒂德完全相反。在對待月距法的態度上，他一點也不在乎到底是誰做出的貢獻，而是只要有用，就毫不遲疑地拿來用。不過，絕不能以此來指責馬斯卡林剽竊，事實上，馬斯卡林的態度才是科學家應該有的，因為只有這樣才能集思廣益，盡快地解決問題。
　　當然，馬斯卡林也許并不是為那些在海上懵登轉向的海員們著想。他的目的很簡單：贏得經度獎金。他知道，自己只有一個敵人，那就是哈里森。

　十三

　　就在天文學家們組成跨國聯盟，共同向終點發起沖刺的時候，哈里森卻陷入了泥潭。H3進展得很不順利，遲遲沒能完工。有人曾經懷疑他利用自己的名氣為別人制造鐘表賺取外快，但事實證明，那段時間他只是零星地接過幾次小活，他的收入來源幾乎完全來自經度委員會。根據記載，哈里森曾數次向經度委員會提出延期，并申請經費支持。經度委員會滿足了他的要求，一共給他撥過5次款，每次500英鎊。
　　看似很多嗎？可是，這2500英鎊支持了哈里森19年！
　　1757年，哈里森終于完成了H3。這臺機器只有60厘米高，30厘米寬，重量也只有35公斤。H3包含了幾項新的發明，哈里森用圓形的平衡器代替原來的啞鈴平衡器，解決了離心力的問題。他制造了一塊“雙金屬片”（Bimetallic Strip），代替了原先用來抵抗溫度變化的“烤架”。這種金屬片至今仍然被廣泛用于恒溫器內。他還發明了一種“帶夾圈的滾珠軸承”（Caged Roller Bearing），直到現在還能在帶運動部件的機器上找到這種軸承。
　　H3一共包含了753個零件，是到那時為止最復雜的一臺鐘表。哈里森父子倆深感力不從心，便把許多部件承包給了倫敦的鐘表匠。但是哈里森非常小心地不讓他們接觸到整體設計，他不想讓H3的秘密被外人知道。這樣做雖然對保護專利非常有利，但卻屏蔽了他人的智力，減緩了H3的進度，客觀上給了月距法一個趕超的機會。
　　值得深思的是，正是一次來自他人的貢獻，使得哈里森茅塞頓開，最終解決了經度難題。1753年，哈里森委托一位名叫約翰·杰弗里斯（John Jefferys）的鐘表匠為他制作一塊私人用的懷表。這塊表用到了很多H3里面的技術，只不過被大大縮小了。出乎哈里森意料之外，這塊懷表居然非常準時。要知道，以前的鐘表匠們都認為擺鐘是越大越準，可是，在哈里森解決了一些常見的技術問題之后，這項規則悄悄發生了變化，高頻的振子反而比體型巨大的擺鐘更加穩定和準確。哈里森直到親自使用了杰弗里斯制造的懷表后才恍然大悟，明白了這個道理。
　　1757年，哈里森再一次向經度委員會申請延期，他打算把過去的設計推倒重來，制造一塊航海用的懷表。2年之后，也就是1759年，H4問世了。跟它的三位兄長相比，H4是個名副其實的小不點。它的直徑為13厘米，重1.45公斤，做為懷表略微大了點，但仍然可以很容易地裝進一個銀表盒里，隨身攜帶。
　　這塊表內最重要的部件大概是幾塊微小的鉆石，哈里森把它們裝在齒輪之間，用來消除摩擦。大概是因為H4太小了，就連哈里森也沒法完全省掉潤滑油，所以H4必須每3年拆洗一次。
　　哈里森對這塊表非常滿意。“我斗膽說，世界上沒有哪個機械或者數學的東西比H4更漂亮或者更精美了，”哈里森說，“我衷心感謝上帝，讓我活了足夠長的時間完成了這件寶貝。”
　　接下來所要做的就是讓H3和H4去加勒比海走一趟。此時老哈里森已經67歲了，無法親自跑一趟，好在兒子威廉完全能夠勝任這一工作。1761年5月，威廉帶著H3來到樸次茅斯港等待經度委員會派船出海，老哈里森留在家里繼續對H4做最后的精調。誰知經度委員會遲遲沒有發船，哈里森斷定是天文臺新臺長布拉德利搗的鬼。布拉德利肯定是不會承認這一點的，他有足夠的理由為自己辯解：他正忙著觀測金星凌日呢。

作者: srt123 時間: 2015-3-28 00:06
十四

　　1761年6月6日，金星將正好在地球和太陽之間通過。全世界的天文學家都被動員了起來，紛紛組織考察隊，奔赴世界各地觀測這一罕見的天文現象。如果把這些來自不同地點的觀測數據綜合起來，就能測出地球和太陽之間的距離。
　　馬斯卡林被布拉德利派往赤道南部的一個小島－圣赫拿島，這就是后來流放拿破侖的那個小島。其實他倆都明白，測量地球太陽之間的距離并不是此行的主要目的，他們想通過這次旅行，檢驗一下月距法的可行性。一路上，馬斯卡林多次用哈德利象限儀和邁耶月球表測量了海上的經度，又用此法第一次測量了圣赫拿島的經度，這是月距法第一次在實際中得到運用，結果讓馬斯卡林很滿意。雖然計算起來有點繁瑣，需要4個小時左右的時間，但是測出來的經度能夠滿足經度獎金的要求。
　　與此同時，威廉卻一直在樸次茅斯港等待經度委員會派來的遠洋船。他一直等到1761年11月，才終于等來了英國皇家海軍的“德普福德”（Deptford）號戰艦。哈里森最終決定只帶H4上船，他把寶全部壓在了這塊表上。
　　為了防止威廉作弊，經度委員會為裝表的盒子做了4把鑰匙，分別由威廉和另外3名軍官包保管。因為風浪的關系，這艘船在海上漂泊了3個月才到達牙買加，一路上威廉不斷利用H4為船定位，每次都被證明是正確的。“德普福德”號的船長心服口服，他向威廉保證說，如果哈里森父子生產的航海鐘上市的話，他一定在第一時間購買一臺。上岸后，隨船的一名天文學家用望遠鏡確定了當地的正午，然后利用已經測出的經度數據和H4進行的驗證，結果發現H4只慢了5秒鐘！
　　回程時“德普福德”號遇到了更大的風暴，海浪不斷地沖進船艙，威廉不得不用毯子裹住H4，以免被海水淋濕。等他們于1762年3月26日回到英國后，威廉立刻進行了校對，發現H4經過了將近半年的海上航行后，總誤差還不到2分鐘。這個誤差遠在經度獎金規定的范圍之內了，但是經度委員會又找來幾個數學家，對航海記錄進行了再三核算，得出結論說，數據還不夠充分，不夠準確。哈里森必須再進行一次類似的遠航才能拿到獎金。
　　當然，這個結論也并不是沒有道理，畢竟一次試驗還不足以說明問題。但是，做出這個結論的恰恰是同樣窺視經度獎金的天文學家們，這就不能不讓人懷疑他們的誠意了。按照科學界通常的做法，天文學家們在這件事上應該回避，可是，經度問題歷來被認為只能依靠測量天體來解決，天文學家們自始至終把持著經度獎金的生殺大權。
　　就在威廉結束遠航前后不到半年的時間里，德國數學家邁耶和英國皇家天文臺臺長布拉德利相繼因病去世，頂替布拉德利的是牛津大學的幾何學教授納森尼爾·布利斯（Nathaniel Bliss）。但是，哈里森清楚地知道，這位年老多病的第四任皇家天文官不是他的主要對手，他最大的敵人就是那個年輕氣盛的馬斯卡林。
　　1762年5月，也就是威廉從巴哈馬回到倫敦一個多月后，月距法最忠實的支持者馬斯卡林也從圣赫拿島凱旋歸來。他有充足的理由感到勝券在握，因為他第一次在實踐中證明了月距法的可行性。回國后，馬斯卡林立刻出版了《英國海員指南》（The British Mariner’s Guide），這本書相當于邁耶的月球表的英譯版配上月距法的使用說明書。從此，海員們終于有了一個測量經度的實用的方法，而天文學家手里又多了一張可以和哈里森對抗的王牌。
　　經度之戰進入了白熱化。雙方劍拔弩張，準備做最后的一搏。

　　十五

　　布利斯當上第四任皇家天文臺臺長后，依慣例立刻自動成為經度委員會的常委。在他的帶領下，經度委員會不斷向哈里森施加壓力，要求他把H4的秘密交出來。平心而論，這樣做確實有道理，因為只有哈里森父子掌握H4的核心技術，而這項技術對于大英帝國實現其稱霸世界的野心有著至關重要的作用。如果貿然出海試驗，萬一發生海難，或者其它什么意外，H4和哈里森父子一起葬身海底的話，豈不是竹籃打水一場空？
　　事實上，哈里森父子造出航海鐘的消息早已傳到了法國。法國政府派出了一個代表團前往倫敦，試圖說服哈里森把H4的秘密賣給法國，被哈里森嚴辭拒絕。趕走了法國人之后，哈里森立刻向英國政府求援，試圖讓國會給他5000英鎊做為“專利保護費”，可是英國國會拒絕了他的“建議”。
　　就是在這種情況下，1764年，威廉帶著H4第二次出海，前往中北美洲的巴巴多斯，試驗航海鐘。可是，等他兩個月后到達目的地時，發現等在那里準備驗證H4精度的正是他的死對頭－馬斯卡林。原來，布利斯專門挑了馬斯卡林先期前往巴巴多斯，一方面再一次試驗月距法，另一方面代表經度委員會驗證一下H4的精度。威廉當場質疑馬斯卡林的公正性，兩人大吵一架。
　　吵歸吵，馬斯卡林沒有，或者說不敢在數據上做手腳。回到英國后，經度委員會仔細分析了雙方的數據，發現H4能夠將經度確定在10英里（大約相當于16公里）的范圍內，也就是說，這塊表比經度法案規定的精確度高出了兩倍有余。
　　科學就有這點好處。它所依賴的數據就像是釘在木版上的釘子，如果你想掩蓋或者偽造，肯定會被扎到。經度委員會面對板上釘釘的數據，實在是找不出太好的理由拒絕哈里森，只能宣布哈里森獲得了一半的獎金，即1萬英鎊。條件是：哈里森就必須把所有4臺航海鐘上繳給經度委員會，并把它們的秘密和盤托出。如果哈里森要想得到剩下的一半獎金，則必須再制造出兩臺同樣的產品，以證明其設計是可復制的，H4的成功不是偶然。
　　后人經常用這個例子證明哈里森遭受的不公正待遇。美國傳記作家達娃·索貝爾（Dava Sobel）在她撰寫的《經度》（Longitude）一書中自始至終都把哈里森塑造成一個敢于和權威抗衡的孤膽英雄，同時把經度委員會里的天文學家們描繪成一群自私自利的家伙。好萊塢還于2000年根據索貝爾的這本書拍攝了一部同名電影，強化了哈里森和馬斯卡林之間的對抗，把他倆塑造成一對冤家。這樣做顯然符合大眾的審美心理，人們喜歡孤膽英雄對抗強權的故事。但是，在經度的故事里，對立雙方并不是非黑即白，任何一方都不是完美無缺的天使。
　　從歷史上看，在哈里森造出航海鐘之前，海員們習慣了利用日月星辰來定位，他們出于本能，不相信一個金屬盒子能代替宇宙和上帝。在他們看來，鐘表和一個魔術師手里的魔盒一樣，神秘莫測，完全不可理解，因此也就不可信。他們的看法也有道理，萬一鐘表在路上壞了怎么辦？萬一出了某種差錯，時間不準了怎么辦？在茫茫大海上，任何錯誤都是致命的，必須十分謹慎。也許有人會說：多帶幾塊表不就行了？沒錯，但帶兩塊還不夠，因為不知道哪塊是準的，起碼必須帶三塊表。但是如果三塊表都不一樣怎么辦？因此，后來很多遠洋船都要帶上十幾塊航海鐘，保證有足夠的參照。可是，要知道，那時的航海鐘是非常昂貴的玩意兒，哈里森的H4僅僅是原材料就要花費至少500英鎊，這在當時可是一筆巨款，很少有人能買的起，更不用說一下子買好幾塊了。相比之下，一架高質量的六分儀，外加一本《月距表》，加起來不到20英鎊！從實用的角度講，月距法無疑有著巨大的優勢。經度委員會有好幾名海軍部的官員，他們都是航海的老手，看問題當然會從實用性的角度出發，難怪他們更喜歡月距法。
　　當然了，月距法也有自己的問題。首先，月亮每個月會有6天的時間距離太陽過近，無法觀測。這還不是最致命的，月距法需要對觀測結果做大量的校正運算，這就要求觀測員具有相當高的數學技巧。即使如此，算一次經度也至少需要耗費4－5個小時的時間，稍微算錯一點都會給結果帶來致命的偏差。
　　馬斯卡林當然知道這一點。他心里很清楚，要想打敗哈里森，必須解決月距法計算難的問題。前面提到，馬斯卡林不是一個只相信自己的人，他愿意使用任何人的數據，只要能解決問題就行。于是，他花錢雇傭了很多學生做為“人肉計算機”，幫他計算出了整個1767年的月距數據。1766年，馬斯卡林出版了第一卷《航海年鑒和天文星歷》（Nautical Almanac and Astronomical Ephemeris），把1767年整年的月距和經度的關系列舉了出來。海員只要有這本年鑒，就可以把計算經度的時間從原先的4個小時縮短到現在的30分鐘。
　　此時的馬斯卡林如日中天，他的頭銜已經換成了“第五任皇家天文官”。原來，第四任天文官布利斯只在“格林尼治天文臺臺長”的位子上坐了兩年就因病去世了，32歲的馬斯卡林于1765年繼任。他上任后做的第一件事就是給邁耶的遺孀頒發了3000英鎊的獎金，以表彰邁耶為月距法所做的貢獻。邁耶于1765年2月因病毒感染去世，年僅39歲。后人猜測馬斯卡林想借表彰邁耶的機會再次宣傳“月距法”的好處，但也許，馬斯卡林確實只是想讓邁耶的貢獻得到大眾的承認。
　　馬斯卡林上任后做的第二件事就是當眾宣讀了一份“備忘錄”，認定“月距法”才是最有可能解決經度問題的正統方法。“太陽、月亮和星星是上帝送給人類的禮物，”馬斯卡林在演講的最后表達了自己對大自然的敬畏之心：“上帝制作的鐘表才是最可靠的，人類的雕蟲小技怎么能和偉大的上帝相提并論？”
　　哈里森唯一的一張肖像，他手里拿著的就是H4。

　　十六

　　在馬斯卡林咄咄逼人的攻勢面前，固執的哈里森也不得不屈服了。他終于同意把H4的設計圖紙和設計說明整理成文字上交給經度委員會，并由委員會整理成一本名為《哈里森先生的計時器的原理于插圖》，在英國出版。從此，H4的秘密被公之于天下。
　　負責出版這本書的人正是皇家天文官馬斯卡林。
　　1765年8月14日，一個由數學家、鐘表匠和科學儀器制造商組成的審查小組來到哈里森的家中，花了6天的時間看著哈里森當面拆除了H4的所有零件，并逐個講解這些零件的功能和設計竅門。
　　這個審查小組的領頭人正是天文臺臺長馬斯卡林。
　　審查完畢之后，審查小組要求哈里森把H4重新裝配起來，并上繳給經度委員會，由委員會派人做進一步的驗證。
　　負責做驗證的人正是月距法的忠實信徒馬斯卡林。
　　索貝爾在《經度》一書中對于這段故事的描寫可謂愛憎分明，充滿了對哈里森的同情。不過，如果稍加分析的話，經度委員會所做的事情并不都是不合理的刁難。比如經度委員會出版了哈里森的設計圖紙，是為了能讓更多的鐘表制造商參與進來，加速航海鐘的研發速度。后來發生的事情證明，當一大批鐘表匠參與競爭之后，鐘表業的發展速度立刻提升了幾個檔次，準確而又廉價的鐘表終于進入了尋常百姓家。
　　哈里森曾經想要把H4的制造工藝申請專利，但考慮到經度委員會出資資助了哈里森幾乎所有的研究，即使申請專利的話，主要受益人也應當是經度委員會，而不是哈里森。
　　但是，無論如何，馬斯卡林沒有資格做為經度獎金的裁判員。按照常理，他應該回避才是。但是，2萬英鎊獎金的誘惑實在是太大了，他一直不肯放棄。于是，在他的檢測下，那塊在兩次航海測驗中表現良好的H4不知為何突然變得不準了，而他在指揮工人前往哈里森家搬運H1、H2和H3時，竟然“失手”把H1摔到了地上。而且他也沒有安排專用車輛，而是讓這三臺精密的計時器乘坐一輛沒有減震彈簧的馬車穿越了整個倫敦市區。
　　哈里森氣壞了。他雇傭了一個寫手，自費出版了一本6便士的小冊子，聲討馬斯卡林和經度委員會，指責這個機構不公平。
　　但是，英國畢竟已是一個文明的社會，寫成文件的東西誰也無法抵賴。在哈里森交出H4的所有秘密之后，經度委員會兌現了諾言，給了哈里森一半的獎金，除去已經預支給他的研究經費，哈里森實際拿到了7500英鎊。
　　但是，還剩下1萬英鎊的獎金。經度委員會經過討論，又出臺了新的規定：哈里森要想拿到這筆巨款，必須再制造兩臺和H4一模一樣的航海鐘，并且必須通過遠洋測試。哈里森想把H4從經度委員會暫借出來，以供自己借鑒，這個要求竟然也被拒絕了。沒辦法，已經74歲的哈里森只好再一次拿起工具，開始制作H5。3年之后，H5做好了。哈里森又花了2年的時間對它進行調試。等到他終于對結果感到滿意的時候，哈里森已經是一個79歲的老人了，他的手開始不聽使喚，眼睛也花了，他知道自己這輩子再也不可能制造出另一塊航海鐘了，可是，馬斯卡林還年輕，只要有他在，遠洋試驗肯定不會順利，他害怕自己活不到獲獎的那一天了。怎么辦？他所能想到的能幫他的人只有一個：英國國王喬治三世。
　　喬治三世一直對科學有著濃厚的興趣，尤其喜歡天文學。他為自己建造了一個小型御用天文臺，經常跑去仰望星空。他還關注過H4，甚至在H4首次遠航試驗歸來時親自接見了哈里森父子。1772年，哈里森的兒子威廉給喬治三世寫了封信，描述了他們所遭受的不公正待遇，并用委婉的口氣詢問是否可以讓H5在御用天文臺存放一段時間，讓國王親自檢查一下這塊表的準確度。
　　接到信后，喬治國王立刻召見了威廉，并當著大家的面對威廉說：“哈里森，以上帝的名義，我要為你討回公道！”（By God, Harrison, I’ll see you righted.）
　　有了國王的支持，哈里森又一次給經度委員會寫信，要求得到剩下的錢，結果經度委員會開會討論后，再一次拒絕了哈里森。委員們拒絕承認御用天文臺的結果，堅持采用原來定下的方案，要求航海鐘必須經過遠航的考驗。沒辦法，哈里森只好又給英國下議院寫信，信中暗示國王喬治三世站在自己一邊。在國王的壓力下，英國國會重新審查了哈里森的情況，最后決定繞過經度委員會，直接從國庫里拿出8750英鎊做為賞金賞給了哈里森。也就是說，經度委員會直到此時仍然沒有承認失敗！
　　這筆錢雖然不到1萬英鎊，但關鍵是哈里森終于被官方承認為解決經度難題的人，這場驚心動魄的經度之戰最終以哈里森勝出而告一段落，而此時的哈里森已經79歲了。
　　回過頭來看，這場戰役最后的勝利來的并不光彩。勝利的一方動用了政治的力量，干預了一場本來應該屬于純學術范疇的爭論。只不過，因為失敗的一方也不干凈，而且犯規在先，使得后來的人們忘記了這一點。

以下內容由血腥瑪麗于 2014-7-9 16:04 補充
哈里森最終拿到賞金是在1773年6月。一年前，也就是1772年，英國著名的探險家詹姆斯·庫克（James Cook）開始了第二次環球遠征。和以往不同的是，庫克船長隨船攜帶了大量的德國泡菜，這種咸菜不但不易變質，而且能夠為水手提供足夠的維生素C。從此，困擾遠洋水手多年的壞血病問題終于解決了。

庫克的這次遠航還有一個任務，就是檢驗航海鐘是否能夠禁得起長時間海上顛簸的考驗。他本來想帶H4，但經度委員會最終決定讓他帶上另一位鐘表匠拉克姆·肯德爾（Larcum Kendall）花費兩年半的時間制作的一塊仿制航海鐘，后人稱之為K1。

三年后，也就是1775年2月，庫克船長遠征歸來，盛贊K1給經度測定帶來的方便，把它稱為“我最可信賴的朋友”。要知道，庫克是一名非常有經驗的船長，對月距法十分熟悉。他的第一次遠征的目的之一就是試驗一下月距法是否有效。他隨身攜帶著馬斯卡林編纂的第一本《航海年鑒》，經過試驗后發現運用月距法可以把定位精確到40公里以內，這對于當時的帆船來說已經是足夠精確了。事實上，庫克的船隊可以說是人類歷史上第一個能夠準確測量經度的探險船隊，這一優勢使得他能夠遠離固定航道，發現了很多南太平洋上的小島。他的幾次探險之旅為英國后來在南太平洋上的統治地位奠定了堅實的基礎。

庫克的二次航行既要經過炎熱的赤道，又要靠近寒冷的南極地帶，氣候多變。K1經受了考驗。一路上他不斷對這兩種方法進行比較，發現鐘表法不但用起來容易了許多，受天氣情況影響小，而且精度也絲毫不差。事實上，正是在K1的幫助下，庫克船長繪制了第一張南太平洋海島的高精度地圖。1776年，庫克船長第三次遠征時仍然帶著K1。可是，這次遠征運氣不佳，庫克被夏威夷島上的土著殺死了，K1也落入了當地人的手里。當后人找到這塊表時，發現它外表依然完好無損，時針仍然停留在庫克被害的那個時刻。

庫克的成功終于讓鐘表法揚眉吐氣。可是，哈里森卻沒有活著看到這一天的到來。1776年3月24日，老哈里森去世，享年83歲。做為一個一輩子追求準時的木匠，哈里森去世的日期也相當精確－他是在生日那天去世的。
也許是因為和經度委員會打官司累了吧，自從父親去世后，威廉就再也沒有制作過任何一塊表，從此徹底告別了鐘表業。
但是經度之戰其實還遠未結束。因為航海鐘造價高昂，很多海員仍然選擇廉價的月距法。馬斯卡林一直堅持每年出版一本《航海年鑒》，直到1811年去世為止。后來又有人接手了這一工作，將這本年鑒一直出版到了現在。
哈里森死后，肯德爾繼續制造航海鐘，他制作的K3只花了不到100英鎊，把成本降低了5倍。在他之后，英國又涌現出一批新的造表大師。托馬斯·馬奇（Thomas Mudge）是老一代造表大師“正直的喬治”·格雷厄姆的學徒，他改進了H4的上弦機構，發明了一種新的杠桿式擒縱器，從經度委員會贏得了3000英鎊獎金。
但是，真正讓航海鐘贏得市場的是約翰·阿諾德（John Arnold）和托馬斯·恩肖（Thomas Earnshaw），兩人都是商人，致力于航海鐘的大規模生產。他倆分別獨立地發明了“鎖簧式天文鐘擒縱器”（Spring Detent Escapement），為此兩人還為專利問題吵了一架。兩人的競爭大大降低了航海鐘的造價，到了18世紀80年代的時候，阿諾德的航海鐘賣80英鎊一臺，恩肖的則更低，只要65英鎊。英國海軍專門定購了一大批航海鐘，供出航的軍艦使用。因為售價低廉，每艘船都可以配備好幾個航海鐘，當年英國皇家海軍的“小獵犬”號在1831年起航時隨船攜帶了22個航海鐘，達爾文就是在搭乘“小獵犬”號環球航行時開始構思《物種起源》一書的。值得一提的是，月距法一直沒有被鐘表法徹底打敗，海員們一直堅持使用這個方法對航海鐘進行必要的校正。可以說，正是這兩種方法的合作，才保障了遠洋船的安全。

1995年，衛星定位法正式進入商業化時代，遠在太空中的24顆定位衛星終于徹底地把航海鐘和《航海年鑒》送進了博物館。
因為馬斯卡林的《航海年鑒》一直以格林尼治天文臺所在的位置為零經度（子午線），因此世界各國都不得不認可了這座皇家天文臺的權威性。1884年，來自全世界的天文學家在美國華盛頓召開了“國際子午線大會”，正式宣布格林尼治子午線為全球的本初子午線。

因為經度和時間是一對不可分割的“冤家”，因此格林尼治時間也就順理成章地被定為國際標準時間的零點。格林尼治天文臺于1954年退役后，依然保持了為倫敦居民校正時間的傳統。直到現在，每天中午1點的時候，天文臺屋頂上的一個紅色圓球依然會準時落下，給往來于泰晤士河上的船只報告標準的格林尼治時間。
哈里森的4臺鐘表，以及肯德爾的K1，現在都被格林尼治博物館收藏，和馬斯卡林的《月距表》、《航海年鑒》一起，靜靜地為游客講述一個發生在300年前的動人故事。不對，不是“靜靜的”，因為H1、H2和H3現在依然在走，只是H4因為太過精密，已經停了下來。
300年前的死對頭，如今共處一室，共同享受無上的榮耀。

附：英國皇家格林威治博物館鏈接，H4航海鐘：http://collections.rmg.co.uk/collections/objects/79142.html

作者: 害怕伏櫪 時間: 2015-3-28 07:12
好文章！
先睹為快。

作者: 一期榮華一盃酒 時間: 2015-3-28 08:51
因為一些意外的原因，荷蘭政府直到1641年才決定派國內頂尖科學家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）前往意大利和伽利略討論此法的可行性。

剛百度了下發現惠更斯是1629年出生的 1641年他才12歲就是頂尖科學家了！神童吶！

作者: 東陸 時間: 2015-3-28 08:59
探索和執著的精神值得我們去敬佩。

作者: lisheng268 時間: 2015-3-28 09:03
確實好，值得詳細閱讀。

作者: srt123 時間: 2015-3-28 09:18
Youtube上的Video:
1. 格林威治博物館：H1、H2、H3、H4： https://www.youtube.com/watch?v=bcABUUlE-Zo
2. H1上的擒縱器示意圖：https://www.youtube.com/watch?v=_VdpRTKGBww

有興趣的壇友請翻墻觀看。

作者: xzcs 時間: 2015-3-28 09:35
看完了，了解了這段歷史。

作者: qiuqiu1234 時間: 2015-3-28 14:10
這歷史很有味道

作者: 宅克森 時間: 2015-3-28 14:26
有個視頻專門講這個的，標題是“擊潰牛頓的鐘表匠”

作者: 756284570 時間: 2015-3-28 14:49
很不錯

作者: liugw8 時間: 2015-3-28 15:21
西方的發明多用于實用，而我國的發明多用于享受。

作者: の小南灬 時間: 2015-3-28 15:48
提示: 作者被禁止或刪除內容自動屏蔽

作者: 見德思齊 時間: 2015-3-28 17:54
做個記號

作者: 王嘉宜0326 時間: 2015-3-28 20:32
標記一下有空再看

作者: numberone 時間: 2015-3-28 21:15
樓主的這篇文章不錯，很有科普的意義。

作者: qxp5201 時間: 2015-3-28 22:22
真長，看完眼睛都花了，

作者: 耶穌愛子 時間: 2015-3-29 07:48
由此可見，在中國，自然科學無指望

作者: zf8728 時間: 2015-3-30 16:29
看完眼干眼澀眼疲勞，不過超值，很好的文章

作者: hc2003 時間: 2015-3-30 20:10
確實經典！凡事怕認真

作者: hc2003 時間: 2015-3-30 21:28
花了一個小時看完了，48頁太長了。現在把原文附上

作者: 影子同學 時間: 2015-3-31 09:38
好文章。

作者: shaokuang 時間: 2015-3-31 10:43
“經度問題”是18世紀最棘手的科學難題。
在將近兩個世紀的時間里，科學家們費盡心機，想找到一種解決方案。
當時，整個歐洲的科學界——從伽利略到牛頓——都試圖通過繪制天體圖，從天空中找到解決方案。
而鐘表匠約翰·哈里森卻獨樹一幟，大膽地提出了用機械方法(即使用一種能在海上提供精確時間的鐘表)來解決該問題。
他四十年如一日地潛心制作了后來被稱作“精密時計”的完美計時器。
這是一段關于科學探索的傳奇歷史。
整個故事中，隨處可見英雄壯舉與陰謀并存，智慧靈光與荒謬同在，是一部引入入勝的簡明天文史、航海史和鐘表制作史。

紀錄片
鏈接：http://pan.baidu.com/s/1qWjwJmO 密碼：yrho

作者: 冰熊 時間: 2015-3-31 13:07
多謝分享，懷著敬意看了一遍，下班再仔細看下！

作者: changkongceyi 時間: 2015-3-31 14:49
好文章，科學技術的競爭才是推動文明進步的最好動力，同時遺憾想到：都是競爭，俺們留下的故事竟只有宮闈和黨系之爭...

作者: dashizuijimo 時間: 2015-3-31 16:55
確實經典，原本以為國外的技術成果不會被人搶奪埋沒的，比如奧斯特就是做了一個簡單試驗就流傳千古。
弱弱的說一句如果哈里森沒有那么長壽會是什么結局呢？

作者: 請叫我財神 時間: 2015-4-1 17:05
非常棒的研究發展史，

作者: 為之奕 時間: 2016-1-22 11:40
真的是很好的一篇文章

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