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听《科学史评话系列之地球的刻度》有感

 南海老强 2019-01-22

这应该是作者自己说自己编的一本书,以评书的形式说一些科学史上一些伟大的历程。作者吴京平,北京联合大学高分子的教授。他的这个节目听起来很搞笑,但是内容不含糊,不吹不黑,客观详实,观点明确,一共13集,每集半个多小时,共计7个小时。

吴京平教授认为中国大学的物理学教学还停留在做题的意义上,他通过北方传统的评书,述说科学史的故事,希望我们能够真正看到科学的魅力。比如他称呼70多岁的牛顿为牛爵爷,听起来像是韦小宝,不过想想也没错,牛顿的确因为他在科学上的成就被英国女王封为子爵,也是一个小贵族。不过口口声声说牛老爵爷怎样,牛老爵爷怎样,很是搞笑。

这个节目‘地球的刻度’,七个小时的音频其实就在说一件事,人类是如何一步步的测量地球经度的。我们知道大航海时代在现代社会史的发展历程中,占据很重要的一席地位,大航海时代的开启应该是由西班牙人哥伦布发现美洲新大陆开始的。此后欧洲航海技术不断的发展,而在航海过程中,如何在茫茫大海中确定自己的方向,不迷路,解决这个问题跟蒸汽机对于航海的意义是一样的。

在海上测量自己的方位,有很多种方法,比如指南针,知道方向再加上想办法测量自己的航速,就大概能知道自己航行的位置。但是这种方法很不靠谱,指南针并不像我们想象的那样靠谱,纬度越高的位置,磁偏角越大。高中物理我们学过,磁场的南北极和地轴转动的南北极其实并不重合,维度越高,指南针指的南方和真正的南方偏角越大。其实在从15世纪开始算起,大航海前面两三百年人类的航海技术都不那么靠谱,最好的方式是沿着海岸线走,靠着港口来区分自己的位置,这是最常见的方式。

除了指南针,我们经常听到的航海仪器是六分仪、象限仪,这些东西说白都是一种高精度的量角器,量角器对方位有什么作用呢?在航海的电影中,在帆船的最高点上通常会有一个瞭望手,这个人最大的作用是用望远镜、量角器什么,看灯塔、地标、海鸥什么的指引方向。这会用到一个很重要的数学知识,三角函数的计算。

而在海上,什么东西是最好的参照物呢?当然是星星了,所以航海还有一种必备的神器是星图,星图说白了就是在不同的地方观察星星和月亮形成的角度,然后算出自己的方位,这是六分仪、象限仪起到的作用。所以,天文观测与航海几乎成了夫妻,密不可分,后来美国的天文台直接建在海军总部里。

这种方法被称为天钟法,还有一种称为时钟法,而时钟法是人类第一次准确的测量地球的经度。地球的维度很好测,根据太阳光的入射角就知道,如果有记忆好的同学,应该记得我们的中学数学里测出用两根棍看阴影的长度和本身的长度,然后算出他们的比值,根据三角形的性质,可以算出太阳光的角度,从而算出我们的纬度。而经度是不好测的,天钟法有很大的局限性。

时钟法最大的特点,就是需要一个时钟,这个时钟越准越好。这个时钟从伦敦校准后出发,带在船上,在航行的过程中,可以用日晷等方式确定当地的时间。再校对这个伦敦时间的大海钟,时差相隔1个小时,即经度差为15°。所以准确的大海钟是问题的关键,解决这个问题是英国伟大的钟表匠哈里森。而这个节目,花极大的篇幅说哈里森的故事,几乎可以把这个节目看成是哈里森的个人传记。在这个故事里,格林威治天文台,伦敦经度局各种扯皮的曲折情节。这里我就不八卦了,哈里森即便在生前遇到很大的挫折,但是在死后,他还是享受到他应该受到的赞誉——最伟大的钟表匠。

在航海史上,无线电的发明是另外一个里程碑。英国伦敦、美国纽约、中国上海,通过无线电发信号,校对彼此的时间差,可以知道三地的经度差。之所以选择这个三个地方,是因为他们经度差大概相差120°,所有的地方与这三地校对,可以得出全球任何一点的经度。经纬线是不折不扣的地球的刻度。

航海技术再要往前发展,则要利用卫星技术。美国第一个将卫星导航技术用到极致,标志性事件是美国海军的鹦鹉罗号核潜艇从冰面下面穿过北极点。在今天,导航技术不仅用于军事导弹,也有民用,电子地图简直是广大路痴的福音。

听完这个节目,真是感觉技术是如何一步步改变我们的社会结构,每一个熟悉的事物,背后都有数不尽的故事。或辛酸,或辉煌,或惊天动地,所验证的一句话是——‘真正改变人类命运是科技,科学和技术’。

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