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各位观众大家好，今天我来讲一个关于经度的故事。为什么要讲这个故事呢？有两个原因。第一，今年是经度之战300周年纪念，在欧洲，尤其是英国，也就是经度之战的主战场，举办了很多纪念活动。这件事在中国知名度不高，但在英国非常有名，就像我们的鸦片战争一样，大部分人都知道。 第二个原因是，这场经度之战虽然名义上是科学圈里发生的事儿，但它的意义非常重大，几乎可以说决定了当今世界的格局。我只举一个例子：现在大家之所以都在学英语，而不是法语、西班牙语或者德语，和这场经度之战的胜负有很大关系。 好了，卖完关子，我开始讲了。这个故事要从1492年开始讲起，那一年哥伦布驾船横跨大西洋，发现了南美洲。后来很多历史学家说，如果投票选一件对人类历史发展进程影响最大的事件，那么哥伦布这件事几乎肯定当选，因为哥伦布让欧洲获得了巨量的资源，从此全球原有的实力平衡就被打破了，欧洲一枝独秀，最终称霸世界，至今依然如此。 哥伦布发现美洲这件事既不像一些人想的那样伟大，也不像另一些人想的那样简单。有人说这有什么了不起？中国人在明朝的时候就干过这事了。确实，郑和是很伟大，但他为了不迷失方向，是一直沿着海岸线走的。这么走虽然安全，但最远也就能走到非洲，美洲是发现不了的。哥伦布则正相反，他完全是在驶向一个未知的海域，需要更多的勇气。但是从另一个角度讲，哥伦布也不是完全盲目的，因为当时欧洲人已经知道地球是圆的，地球的直径也算出来了，而且也知道印度大概在什么位置，哥伦布事先算了算，认为他只需要航行3850公里就可以到达印度。可是他不知道，他使用的数据来自阿拉伯国家，人家的距离单位比欧洲的长，所以他最终航行的距离比设计的要远一些。当然了，还好中间有个美洲，如果全都是海的话，哥伦布不一定能活着回来。 说到这里插一句，15世纪的科学中心在阿拉伯国家，当时他们的科技水平远高于欧洲，原因在于阿拉伯盛产商人，这些人云游四方，沿途吸收了各个民族的科学知识，融会贯通，自然要比欧洲人见多识广。我认为这一点就是科学发展最重要的规律，那就是一定要有交流，只有交流，才能整合集体智慧，科学才会更好地向前发展。 好了，题外话说完，再回来说经度的故事。哥伦布发现美洲之后开启了欧洲的航海热，西班牙、葡萄牙、法国、英国等等欧洲国家纷纷派船出海，探索未知世界，这就是历史上有名的“地理大发现”的时代。除了美洲外，像澳大利亚、新西兰、夏威夷等等大大小小的海岛都是在这一时期被发现的。这样的航海和郑和的就很不一样，不可能是那样沿着海岸线前进了，所以对海上定位技术提出了很高的要求。 说到海上定位，不外乎方向、经度和纬度这3项。方向比较容易确定，有了指南针，东西南北就定下来了。纬度也相对比较容易，可以通过北极星的高度测出来，这个就连中学生都知道怎么做。有经验的海员甚至可以通过太阳的高度来判断自己的纬度，只不过需要测量的时候用一只眼睛直视太阳。据说那时的远洋船上每20个老船长就会有19个因为常年用一只眼睛对着太阳看而变成独眼龙，这件事说明船员对自己的位置要求是非常高的，他们有时候根本等不到北极星了！一定要知道自己在哪儿。 这里再插一句，在海上用北极星测纬度需要一个稳定的地平线，所以人们发明了“常平架”，无论船体如何颠簸它一直保持水平位置。中国人也发明过类似的装置，不过却用来制作“卧褥香炉”，这就是一个镂花的铁球，无论太太小姐们怎么转动这个球，里面的熏香始终直立不倒，香灰也就不会倒出来弄脏被褥。这玩意据说有些博物馆还有存货，感兴趣的话可以去找找看。 好，再回来说经度。前面讲了，方向和纬度都不是问题，因为这两个参数都属于自然性状，由自然法则来确定，很容易测。经度就不同了，因为经线是假想出来的，是人为的，不是地球的自然属性，所以就很难测了。但是地球有一个特点，它每时每刻都在自转，24小时转一圈，所以如果你能测出一个地方的当地时间，再和标准时间做对比，你就能知道自己的经度了。 第一个想到这一点的是一位名叫伽玛·弗里西斯的荷兰数学家，他在1530年提出了这个思路。他认为只要制作一台非常准的钟表，始终保持在一个已知经度的城市的时间（比如伦敦），然后带着这个非常准的钟表，始终显示伦敦时间的钟表出海，到达一个地方后再测出当地时间，当地时间很好测，比如太阳走到头顶位置就是中午12点，用这个时间来校正一下你的表，就可以知道当地时间了。然后拿这个当地时间和伦敦时间作对比，就可以算出这个地方的经度了。换句话说，经度的测量问题就转化成了时间的测量，这两个问题是等价的。 说到这里呢，一个现代人可能会感到奇怪，这个思路太简单了，小学生都能想得出来。但你别忘了，在16世纪的时候，钟表的制造工艺还很原始，每天差个几分钟是家常便饭，这种精确度是根本无法胜任经度测量工作的。 说到这里再插一句，补充一些背景知识方便大家理解这个故事。500年前的世界是一个非常不精细的世界，这也是当今这个时代和古代最大的差别。看看我们周围，到处都是非常精密的仪器，手机、手表、电视、电脑这些电子产品就不用说了，还有各种医疗的东西也很精确了，另外，还有很多自然规律的细节也都被搞清楚了，比如我们现在不但可以预测月食和日食的发生时间，甚至可以相对准确地预报天气，这在古代是无法想象的事情。所以上面讲到那个精细的钟表虽然听起来很简单，但在当年却是一个革命性的想法，非常超前。 话虽这么说，有一样东西却是自古以来一直非常精密地在运转的，这就是天体。也就是我们说的太阳、月亮和星星，每天都准确地在天上转一圈，虽然略有变化，但它的变化都是有规律。可以说天体几乎是古代社会里唯一精密的东西，它们似乎是被一种非常简单的规则在支配着。古代人为什么那么喜欢研究天文学？原因就在这里。很多宗教为什么都想当然地认为神灵是住在天上的？原因也在这里。古人日常生活中所看到的世界都是非常模糊，非常复杂的，甚至可以说是乱七八糟，毫无规律可言，只有星星不一样，所以古人倾向于相信星星是由非人的神灵在控制的，只有他们才能控制得如此精细，人是做不到的。 我说这个是什么意思呢？那就是有不少人都不相信人类能制造出这样精细的钟表，只能想办法读懂上帝他老人家制造的“天钟”才能达到测量经度的要求。比如在1514年，有个名叫约翰尼斯·沃纳的德国天文学家就曾经提出利用月亮的移动来测量经度。他通过观测发现，月亮在天空中的相对位置每时每刻都在改变，大约每小时移动一个月亮直径的距离。他假定地球上任何地方观察到的月亮行为都是一样的，只是发生的时间不同，只要在两地分别观测月亮，准确记下它移动到每一个特殊位置的时间，就能算出两地的经度差，这就是“月距法”。 但是，要想让这个“月距法”能够切实可行，必须准确地知道月亮在一年365天每时每刻的运行轨迹，也就是月亮和星星之间的相对位置，这是很难得。因为星星也是在每时每刻的移动着，这需要一个准确而又完整的星表，把天上这些几千个星星的所有位置都准确的标出来，这在当时也被认为是一件非常困难的工作。 因为我刚才讲的这些原因，经度的测量变成了一件几乎不可能完成的任务，所以当年的海员只能用笨办法预估自己的位置，也就是先算出自己的原始位置和速度，然后海图上看出自己第二天的位置，算速度很简单，那就是扔一个浮子进海，然后计算手里的绳子放了多长，这种绳子都是打结的，便于计算，所以海船的速度单位是节。显然，这个方法是很不准的，所以每年都会有很多远洋船因为迷路而葬身海底。当年哥伦布航海他避开了经度的问题，他采用的方法就是沿着北纬28度一路向西走，他认为只要纬度定准了，就一定会走到印度。大家熟悉的法国科幻作家儒勒·凡尔纳写的那本《格兰特船长的儿女》也是这个路子，格兰特船长沿着南纬37°线绕地球一圈。但是不是所有的航海都能这么干，所以经度还是要测的。 好，故事说到这儿，第一位大家熟悉的人物就要出场了，这就是意大利著名的天文学家伽利略。1610年，他用一台自制的天文望远镜发现了木星的4颗卫星，它们以极快的速度绕着木星公转，转速和轨道都非常有规律。伽利略研究了6年，确信自己把4颗卫星的运行规律全搞清了，这才终于把结果写成一个奏折，上交给了西班牙国王菲利普三世。 伽利略这么做不是为了科学，而是为了奖金。熟悉历史的人都知道，西班牙是欧洲第一个海上大国，在征服南美洲的行动中西班牙人是最起劲的，这就是为什么当今南美洲大部分国家都说西班牙语的原因。但是也正是因为这个原因，西班牙船的损失最惨重，于是在1598年，西班牙国王宣布设立欧洲的第一个经度奖金，谁先解决这个问题谁就可以领到一笔钱。伽利略认为自己发现了一个绝好的“天钟”，是可以用来测经度的，根本不用画出星表，也不用测月亮了。他就把这个提案提交给了西班牙国王，可惜这个方法很快就被西班牙国王打回来了，理由是“不实用”。现在想来这个结论是有道理的，因为木星的卫星太小了，陆地上测需要拿倍数很高的望远镜，这都可能测不准，在海上船一颠簸，很难找到木星的位置，所以这个方法是非常不实用的。虽然这个方法不实用，但是对陆地上的经度观测很有用，因为陆地上是很稳定的，可以拿望远镜看这个木星。 事实上当时的天文学家得知这一成果后立刻就意识到这是当时已有的最好的测经度的方法，准确性最高。法国人最先想明白了这一点，从1667年开始花了3年时间组织大批天文学家去欧洲各地测经度，绘制出一幅有史以来最准确的欧洲地图。后来这项工作还扩展到整个地球，绘制出了人类历史上第一幅准确的世界地图，人类这才第一次知道自己的家园长啥样。而这一切都要感谢伽利略，是他通过观测木星卫星，解决了陆地上测经度的难题，这才使得绘制全球地图成为可能。 法国人是这两项计划的组织者，背后的金主是当时的法国国王路易十四。据说当他看到那幅新的欧洲地图后就生气的说“我丢在天文学家手里的土地比丢在敌人手里的还多。”意思就是过去的地图非常不准确，把法国画得比实际面积要大。这个精确地图一看法国其实没那么大。这当然是一句玩笑话，路易十四没那么傻，他是个特别有野心的国王，他一直想争霸欧洲，乃至整个世界。他知道科学技术是实现他这个野心的最可靠的武器，而经度是重中之重。于是他出资购买了当时全世界最好的天文望远镜，在巴黎近郊修建了巴黎天文台，法国人打算在这里彻底解决经度问题，然后名正言顺地把巴黎天文台所在地定为本初子午线。这不但是一个国家的荣耀，而且背后的政治、经济和军事的利益太大了。你想，如果在海战的时候你的船长能够准确地知道自己的位置，而敌船不行，那你就几乎立于不败之地了。 法国的最大竞争对手是英国，英国人当然知道法国人为什么要建天文台，于是在巴黎天文台建成8年之后，也就是1675年，英王查理二世也拨款500英镑，在伦敦郊区的一个叫格林尼治村的地方建造了一个天文台，聘请了一位年仅27岁的天文学家约翰·弗拉姆斯蒂德担任第一任台长，台长的年薪是100英镑，大约相当于现在的10万美元，算很高的薪水了，但他要交10英镑的税，助手和购买仪器的钱也要从这100英镑里出，所以他并不富裕。 这个弗拉姆斯蒂德基本上就是我们常说的书呆子，而这恰恰是天文学家最应该有的品质。他相信那个“月距法”是可行的，而前面说过这个方法的前提条件就是要有一张星表，于是他的任务就是画出史上最完整的星表。具体来说就是在格林尼治天文台的上空假想一条零经度线，然后记录下每一颗肉眼可见的星星一年365天每天经过这条经度线的时间和高度，只有这样才能画好这个星表。为了做好这件事，他干脆把家搬到山上，没事根本不下山，变成了一个隐士一样。所以他直到46岁时才娶了一位23岁的女士为妻，两人一辈子没有小孩。 但是当时英国最有名的天文学家不是他，而是一个叫哈雷的人。他准确预测了一颗彗星的归期，大家肯定知道这颗彗星叫什么名字。这个哈雷的性格和弗拉姆斯蒂德完全相反，比较喜欢交际，两人互相瞧不上，成了一对冤家。哈雷一直想得到弗拉姆斯蒂德的数据，因为牛顿需要这个。牛顿当时已经推导出了万有引力定律，正在寻找证据，月亮的轨迹是最佳证据。但是弗拉姆斯蒂德是个完美主义者，他想等到全部数据都收集完毕后一起出版，牛顿当然很焦急，就委托他的好朋友，也就是这个哈雷去偷。1712年的时候，哈雷终于找到机会，利用职务之便偷了一部分数据出来交给牛顿，牛顿居然把这些数据拿去出版了，印了400本。弗拉姆斯蒂德非常气愤，自费买下了其中的300本，然后付之一炬，你看科学家之间的斗气也是挺惨烈的。 我们都喜欢“孤胆英雄”，尤其是敢于犯上的孤胆英雄。弗拉姆斯蒂德只是一个天文台的台长，而牛顿是英国皇家科学院的院长，无论是职务还是名气都要大得多，所以后人在谈到这件事时都倾向于抬高弗拉姆斯蒂德，贬低牛顿和哈雷。但我觉得这件事要一分为二地看，牛顿固然有做的不妥的地方，但弗拉姆斯蒂德也不见得就正确。他的这一部分数据已经能够给万有引力定律提供足够的支持了，早点发表对于科学的进步是有好处的。还有一件事可以证明他的偏执，他去世后英国政府任命哈雷作为格林尼治天文台的第二任台长，弗拉姆斯蒂德的遗孀听说了这件事后，立即变卖了天文台所有的家具，就连仪器设备都卖了。她不想让哈雷占用丈夫的心血。但这样做的结果就是，本来应该用来收集数据的仪器，甚至连弗拉姆斯蒂德花费了多年时间积累起来的一部分原始数据都丢失了。 后来的历史学家认为，正是由于弗拉姆斯蒂德的偏执，导致“天钟”派，也就是希望通过天文观测来测经度的这一派发展缓慢，最终输给了钟表派。这是后话。 经度之战可不仅仅是科学领域的竞争，而且关系到很多人的生命。1707年，一支英国舰队在打败了法国海军后在回国途中因为算错了经度导致4艘战舰触礁，1600多名水手被淹死。这下英国政府终于急了，决定设立经度奖，奖励第一个解决这个问题的人2万英镑，从此史上著名的经度之战拉开了序幕。 上集说到一次伤亡重大的海难让英国政府下决心解决海上测经度的难题，为此政府专门成立了一个经度委员会，统筹相关事宜。委员会成立不久就去找牛顿，当年他已经72岁了，自知脑力不济，解决不了这个问题。但牛顿经过思考后还是很认真地写了份意见书，总结了几种可能的解决办法。他首先认为，钟表法虽然理论上是可行的，但是由于船只的运动，以及远洋过程中湿度、温度和重力的不断变化，这样的钟表是很难被造出来的。然后他又提到了“月距法”，认为这种方法也是可行的，但天文学家们仍需进行大量的工作。但总的来说，牛顿是倾向于“月距法”的，大概这就是为什么经度委员会的8名成员里除了海军军官和政治家外，都是天文学方面的科学家，没有钟表匠。后来有人认为这件事这说明牛顿比较瞧不起工匠，认为只有上帝才能做到如此精确，人类是做不到的。 但牛顿毕竟是大科学家，没有把话说死。经度委员会认真考虑了牛顿的建议，决定设立经度奖金，对所有合理的方法，无论是否出自英国本土科学家之手，一律一视同仁。1714年7月8日，也就是距今整整300年前，英国政府颁布了一项“经度法案”，法案规定，凡是有办法在地球赤道上将经度确定到半度范围内的人，奖励2万英镑；将经度确定到三分之二度范围内的人，奖励1.5万英镑；将经度确定到一度范围内的人，奖励1万英镑。 这是什么意思呢？当时地理学家已经知道，地球赤道上经度一度的距离大约是60海里，相当于108公里。这个距离对于航海来说并不是一个可以忽略不计的距离，但已经可以获得三等奖了，可见当时人们对经度的测量是非常没有信心的。那么这个经度大奖如果对应于时间的话是多少呢？已知地球24小时自转一圈360度，每小时对应的经度是15度，半度经度就相当于2分钟。当时，从伦敦出发的帆船大约需要6个星期的时间才能到达加勒比海，由此可以算出，如果采用钟表法的话，这块表每天的误差不能大于3秒钟。 这是什么概念呢？我来举个例子。上集曾经说到格林尼治天文台第一任台长弗拉姆斯蒂德，他曾经花重金请当时英国最好的钟表匠托马斯·汤姆皮恩做了两台摆钟，其中的一个至今还保存在格林尼治天文台供游客参观。这个汤姆皮恩被称为“英国钟表业之父”，可见水平很不一般，他做的这两台摆钟每天的误差小于两秒，是当时世界上最准的钟。 大家知道，摆钟的准确性和钟摆的长度有关，基本上是越长越好，这两台摆钟的摆长达4米，这已经是当时工艺的极限了，即使这样每天也要差1秒多种，勉强达到了经度奖金的要求。可是摆钟的物理特性决定了它是不可能在船上工作的，无论如何不能作为航海钟使用，而且航海钟还要能抵抗温度湿度压力转向等等各种影响，几乎所有的元器件都要革新，这就是为什么英国政府愿意奖这么多钱来解决经度问题了，这件事在当时来看几乎是天方夜谭。 虽然难度大，但奖金数量实在是太诱人了，2万英镑在当年是一笔巨款，大约相当于现在的2000万美元，比其他欧洲国家的奖金数多了好几个数量级，所以这个消息一公布，全欧洲都疯狂了。那段时间经度委员会每天都会收到大量邮件，还有很多人找上门来，声称自己找到了办法。但是这些方法全都错得离谱，只需要一个小秘书就足以把他们全打发了。比如，有人认为狗能通灵，只要先用一把特制刀在狗身上割一道口子，然后一个人带着这条狗出海，另一个人留在伦敦，每天正午12点的时候在这把割狗的刀子上抹一点“通灵药粉”，远在天边的那条狗就会疼得叫出声，这样船上的人就知道这是伦敦时间中午12点了。 从这个案例可以看出，在当时的英国，伪科学是相当盛行的。 还有人提出，可以派一支海上舰队，每隔600英里停一艘，绕地球一圈，这就相当于在海上建立了一串烽火台。然后，每艘船都在当地时间午夜零点的时候向天空中发射一枚烟花弹，往来船只只要注意聆听烟花弹发出的爆炸声就能知道自己的位置了。这个方法貌似不错，可谁来出钱组建这样一个舰队呢？后勤怎么办？敌人搞破坏怎么办？他们完全没有想过。 这个案例说明，书呆子科学家哪个时代都有，一点也不稀奇。 因为这些应征者都不靠谱，经度委员会自从1714年成立以来很长时间都没有开过一次全体会议，因为根本就没有必要。他们这8个人第一次聚在一起开会是在1737年，也就是经度奖宣布之后的第23年！可见这23年里没有一项提案是靠谱的。而这个让他们认真对待的这位申请者名叫约翰·哈里森，他就是我们这个故事的主人公。 哈里森1693年出生于英国的约克郡。他小时候就喜欢钻研科学和机械制造，对文学什么的一点兴趣也没有。他在19岁的时候模仿当地教堂的摆钟制造了一台木头摆钟，居然非常准。从此以后他就迷上了摆钟，潜心钻研误差的来源。他27岁那年当地一位爵士出钱让他造了一座塔钟，就是放在教堂钟楼里的那种，他花了两年时间造了出来，不但非常准，而且至今仍然在工作，可见他的手艺有多好。 这座塔钟最牛的不是长寿，而是两项新发明，一个是一种新式的擒纵器，哈里森给它取名叫做“蚂蚱”。擒纵器是钟表的核心部件，它负责把能量，也就是上弦积累的能量，传递给计数器，也就是钟摆，同时把钟摆的脉动传递给钟表指针。通常情况下，擒纵器是摩擦的最主要的来源，但哈里森设计的这种像蚂蚱腿似的擒纵器几乎完全没有摩擦，这就极大地提高了钟表的精度和抵抗环境变化的能力。 第二个发明是“烤架”式钟摆。前面说过，钟摆的长度决定了摆动的周期，金属的热胀冷缩导致的钟摆长度的变化是早期钟表不准的最大的原因。哈里森通过实验知道，铜和铁有着不同的热胀冷缩比，于是他把9根长短不同的铜棍和铁棍并列在一起，组成一个像烤肉架一样的东西，两种金属不同的涨缩程度相互抵消，于是钟摆的长度就不受温度的影响了。 据哈里森自己后来回忆，他很早就听说过经度奖，但直到1727年他34岁的时候才开始着手研究这件事。他之前制造的摆钟都是固定在地上的，要想适应海洋环境，还需克服不少新的困难。这个哈里森确实是个天才，他花了4年的时间终于想出了解决船只晃动的办法。他设计了一种平衡摆，也就是两只钟摆的两头分别用一根弹簧连接在一起。这样一来，一根钟摆受到的震动就会被另一根钟摆所抵消，无论船再怎么摇晃，都不会影响这种平衡摆的振动频率。 颠簸问题是航海钟在设计上的最大难点，解决了这个问题之后，哈里森觉得有把握了，便拿着图纸去伦敦找这个经度委员会，结果发现这个委员会连办公室都没有，我刚才说了，他们23年来都没有开过一次会，因为根本没有必要。委员会这8个人里哈里森唯一听说过的人就是天文学家哈雷，于是就去找他。哈雷善交际，待人非常热心，推荐了一个名叫乔治·格雷厄姆的人给哈里森，格雷厄姆是当时伦敦最有名的钟表匠，也是英国皇家学会的会员。哈里森上午10点去敲格雷厄姆的门，结果两人一直聊到夜里8点。格雷厄姆是个真正的聪明人，虽然他一开始没把哈里森放在眼里，但当他看了一眼图纸后，立刻就明白眼前这个人不一般，他解决了航海钟的一个最关键的问题。最后格雷厄姆不但留哈里森共进晚餐，还从自己的私人金库里拿出200英镑作为无息贷款给了哈里森，让他用这笔钱做一台样品出来。 说到这里我不得不停下来补充几句。我们大家都喜欢天才，尤其喜欢那些反抗强权的孤胆英雄，所以影视剧里的科学家大都是这类人，因为被权威误解而怀才不遇，自己把自己关在家里闷头研究，然后有一天突然拿出一个惊天成果，震惊全世界。历史上这样的事情确实发生过几次，爱因斯坦可以算一个，但这绝对不是科学的常态，科学的发展在大多数情况下都是循序渐进，一点一点进步的。科学家群体在大多数时候也都是很靠谱的，他们有能力区分谁是天才，谁是狂妄之徒。像这个格雷厄姆就是一个很好的例子。 两人这次历史性会面5年之后，也就是1735年，哈里森用格雷厄姆给的这200英镑贷款造出了一台样钟，后来取名H1，H就是哈里森名字的首字母。我在8年前去参观格林尼治天文台参观时见到了H1的真品，非常激动，这是一台庞然大物，重42公斤，被装在一个长宽高均为1.3米的铜壳里。格雷厄姆见到这台样品当然很激动，立刻找了5名专家进行初步测试，然后推荐给经度委员会，后者出钱让哈里森带着H1去英国近海做了测试，结果证明相当靠谱。 但是，事情发展到这里还远未结束。哈里森在测试的时候发现了一些问题，他自认为如果真的带着它去加勒比海远航的话，最多只能获得二等奖。于是他向经度委员会提出，自己已经知道应该如何改进了，只要委员会预支500英镑给他，他就可以造出一台更好的。这可不是狮子大开口，因为这个经度委员会有权力向提出可行性方案的穷人预支研究经费，事实上这个组织在存在的100多年时间里累计预支的科研经费高达10万英镑，是经度奖总奖金的5倍。所以后来的历史学家都认为这个经度委员会是人类历史上第一个官方的研究开发资助机构。 英国政府为什么要这么做？原因很简单：不但经度问题本身价值连城，而且在解决这个问题的过程中可以积累科学知识，提升整个英国制造业的水平，事实证明这几个目的都达到了，这笔钱绝对没有白花。由此可见英国政府确实高瞻远瞩，最终英国成为大英帝国不是没有原因的。 哈里森拿到预支的500英镑后又花了3年时间，造出了第二台航海钟，取名H2，但他在制造的过程中又发现了新的问题，于是又申请了500英镑，于1757年造出了H3。这台机器只有60厘米高，30厘米宽，重量也减到了35公斤。不但体积小了很多，而且其中含有的几项新技术完全是革命性的，比如一种用来抵抗温度变化的“双金属片”设计，以及一种新型的滚珠轴承设计至今仍然在使用。 哈里森对于制造工艺一直是高度保密的，他当然不想让别人偷走自己的研究成果，但这么做虽然保护了专利，却屏蔽了他人的智慧，让哈里森变成了一个名符其实的孤胆英雄。我前面说了，科学研究最重要的一点是交流与合作，哈里森拒绝和同行交流，客观上延缓了钟表技术前进的步伐，这就给天文学家一个赶超的机会。由于欧洲各国的天文学家一直在密切合作，所以“月距法”进展神速，差点从哈里森手里抢走经度奖。 这个领域的代表人物是一个名叫马斯卡林的天文学家，比哈里森足足小了40岁。他是个比弗拉姆斯蒂德还要固执的书呆子，一心扑在天文学上，而他这么拼命的目的只有一个：拿到经度奖。他有一点和弗拉姆斯蒂德不同，那就是他一点也不在乎到底是谁的贡献，只要有用，就毫不迟疑地拿来用，所以他在“月距法”方面走得最远，也很有可拿到经度奖。 马斯卡林知道自己最大的敌人就是哈里森，所以他利用自己在天文学家这个圈子里的关系，不断给哈里森制造麻烦。著名科普作家达娃·索贝尔在她写的这本《经度》里花了大量笔墨描写了两人之间的争斗，这本书的内容后来还被拍成了电影。无论是小说还是电影都把哈里森描写成了英雄，马斯卡林则被描绘成一个用心险恶的坏人。真实的情况并不是这样非黑即白的，马斯卡林确实给哈里森制造了一些麻烦，但他提出的一些要求是有道理的。比如，他提出哈里森必须把所有秘密和盘托出，否则不给奖金，这其实是专利领域的国际惯例，否则的话如果哈里森出点意外的话这个技术就失传了。 所以我认为，归根到底，两人的矛盾源于哈里森的性格，他虽然是个天才，但太独了，不懂得合作，一心想独拿奖金，然后青史留名，这其实不是科学家应有的性格。 有意思的是，最终让哈里森获奖的恰恰是一个来自他人的贡献。哈里森委托一个钟表匠给自己造一块怀表，但用的都是他自己发明的技术，没想到这块怀表特别准，大大出乎他的预料。要知道，以前的钟表匠们都认为摆钟的摆越长越准，可是当哈里森解决了一些常见的技术问题之后，这项规则悄悄发生了变化，高频的振子反而比体型巨大的摆钟更加稳定和准确。哈里森直到亲自使用了这块怀表后才恍然大悟，明白了这个道理。于是他把自己制造的3个巨型航海钟都推倒重来，于1759年制造了第四台航海钟，取名H4。它的直径是13厘米，重1.45公斤，比怀表略大，但仍然可以很容易地装进一个盒子随身携带。 如今这4个航海钟都放在格林尼治天文台的展览室里供人参观，大家如果有机会去伦敦的话一定要去看一次。 H4虽然小，但精度反而提高了，而且便于携带，造价也低廉，当然更受欢迎，于是经度委员会出钱进行了远航测试，结果完全符合一等奖的要求。此时月距法也已经成型，经过实测后同样符合要求，于是这两派为了争夺奖金又斗争了很多年，具体细节我就不说了。总之，最后经度委员会决定把经度奖颁给哈里森，时间是1773年，距离经度奖的设立已经过去了将近60年。那一年哈里森已经80岁了，他一辈子几乎就干了这么一件事。 因为最终获胜的是钟表匠，所以后来的历史学家都喜欢贬低天文学家这一派的贡献，其实当年的海员们都是两个方法并用的，因为谁也不敢保证一座航海钟是准的，所以一艘船往往会带上几块，甚至十几块航海钟作为参照。比如达尔文环球航行乘坐的“小猎犬”号就带了22块航海钟，非常昂贵。而“月距法”用的是月亮，不会出问题，只是用起来比较麻烦而已，据说一次要算4个小时，所以海员们还都会带着马斯卡林制作的星表，作为航海钟的对照。 但是不管怎样，经度问题的解决使得大英帝国海军迅速崛起，成为全球的海洋霸主，英国著名的航海家库克船长就是用这项技术多次环球航行，最终发现了澳大利亚、新西兰、夏威夷，以及很多太平洋海岛，后来他们都讲了英语。在强大的英国海军的帮助下，大英帝国最终称霸世界，建立了人类历史上第一个日不落帝国。相比之下，格林尼治天文台成为零经度的标准，以及格林尼治时间成为全球的标准时间，只是这个经度之战的两个副产品而已。 这个经度的故事到此告一段落。我06年第一次参观格林尼治天文台时第一次听说了这个故事，激动不已，回国后立刻把这个故事写了出来。我觉得这个故事说明，决定国家命运的，很可能不是某个大英雄，某场战役，或者某个政治制度，而是一项看似毫不起眼的新技术，这个经度之战就是一例。 为了纪念经度之战300周年，英国政府和一家公益组织联合起来宣布设立了新的经度奖，让公众投票该奖哪个领域，最终英国民众投票选择了抗生素领域，谁能解决抗生素的抗性问题，谁就将获得1000万英镑的奖金，大约相当于一亿人民币。这个奖肯定会吸引更多的科学家投身这个领域，最终造福人类。 |
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