推薦一篇好文--經度之戰

srt123 · 發表于 2015-3-28 00:06:07

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

害怕伏櫪 · 發表于 2015-3-28 07:12:51

好文章！
先睹為快。

一期榮華一盃酒 · 發表于 2015-3-28 08:51:08

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！

東陸 · 發表于 2015-3-28 08:59:55

探索和執著的精神值得我們去敬佩。

lisheng268 · 發表于 2015-3-28 09:03:21

確實好，值得詳細閱讀。

srt123 · 發表于 2015-3-28 09:18:47

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。

xzcs · 發表于 2015-3-28 09:35:16

看完了，了解了這段歷史。

qiuqiu1234 · 發表于 2015-3-28 14:10:40

這歷史很有味道

宅克森 · 發表于 2015-3-28 14:26:17

有個視頻專門講這個的，標題是“擊潰牛頓的鐘表匠”

756284570 · 發表于 2015-3-28 14:49:31

很不錯

		自動登錄	找回密碼
密碼			注冊會員

久久久国产一区二区_国产精品av电影_日韩精品中文字幕一区二区三区_精品一区二区三区免费毛片爱

推薦一篇好文--經度之戰

點評

點評