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srt123 · 发表于 2015-3-28 00:06:07

十四

　　1761年6月6日，金星将正好在地球和太阳之间通过。全世界的天文学家都被动员了起来，纷纷组织考察队，奔赴世界各地观测这一罕见的天文现象。如果把这些来自不同地点的观测数据综合起来，就能测出地球和太阳之间的距离。
　　马斯卡林被布拉德利派往赤道南部的一个小岛－圣赫拿岛，这就是后来流放拿破仑的那个小岛。其实他俩都明白，测量地球太阳之间的距离并不是此行的主要目的，他们想通过这次旅行，检验一下月距法的可行性。一路上，马斯卡林多次用哈德利象限仪和迈耶月球表测量了海上的经度，又用此法第一次测量了圣赫拿岛的经度，这是月距法第一次在实际中得到运用，结果让马斯卡林很满意。虽然计算起来有点繁琐，需要4个小时左右的时间，但是测出来的经度能够满足经度奖金的要求。
　　与此同时，威廉却一直在朴次茅斯港等待经度委员会派来的远洋船。他一直等到1761年11月，才终于等来了英国皇家海军的“德普福德”（Deptford）号战舰。哈里森最终决定只带H4上船，他把宝全部压在了这块表上。
　　为了防止威廉作弊，经度委员会为装表的盒子做了4把钥匙，分别由威廉和另外3名军官包保管。因为风浪的关系，这艘船在海上漂泊了3个月才到达牙买加，一路上威廉不断利用H4为船定位，每次都被证明是正确的。“德普福德”号的船长心服口服，他向威廉保证说，如果哈里森父子生产的航海钟上市的话，他一定在第一时间购买一台。上岸后，随船的一名天文学家用望远镜确定了当地的正午，然后利用已经测出的经度数据和H4进行的验证，结果发现H4只慢了5秒钟！
　　回程时“德普福德”号遇到了更大的风暴，海浪不断地冲进船舱，威廉不得不用毯子裹住H4，以免被海水淋湿。等他们于1762年3月26日回到英国后，威廉立刻进行了校对，发现H4经过了将近半年的海上航行后，总误差还不到2分钟。这个误差远在经度奖金规定的范围之内了，但是经度委员会又找来几个数学家，对航海记录进行了再三核算，得出结论说，数据还不够充分，不够准确。哈里森必须再进行一次类似的远航才能拿到奖金。
　　当然，这个结论也并不是没有道理，毕竟一次试验还不足以说明问题。但是，做出这个结论的恰恰是同样窥视经度奖金的天文学家们，这就不能不让人怀疑他们的诚意了。按照科学界通常的做法，天文学家们在这件事上应该回避，可是，经度问题历来被认为只能依靠测量天体来解决，天文学家们自始至终把持着经度奖金的生杀大权。
　　就在威廉结束远航前后不到半年的时间里，德国数学家迈耶和英国皇家天文台台长布拉德利相继因病去世，顶替布拉德利的是牛津大学的几何学教授纳森尼尔·布利斯（Nathaniel Bliss）。但是，哈里森清楚地知道，这位年老多病的第四任皇家天文官不是他的主要对手，他最大的敌人就是那个年轻气盛的马斯卡林。
　　1762年5月，也就是威廉从巴哈马回到伦敦一个多月后，月距法最忠实的支持者马斯卡林也从圣赫拿岛凯旋归来。他有充足的理由感到胜券在握，因为他第一次在实践中证明了月距法的可行性。回国后，马斯卡林立刻出版了《英国海员指南》（The British Mariner’s Guide），这本书相当于迈耶的月球表的英译版配上月距法的使用说明书。从此，海员们终于有了一个测量经度的实用的方法，而天文学家手里又多了一张可以和哈里森对抗的王牌。
　　经度之战进入了白热化。双方剑拔弩张，准备做最后的一搏。

　　十五

　　布利斯当上第四任皇家天文台台长后，依惯例立刻自动成为经度委员会的常委。在他的带领下，经度委员会不断向哈里森施加压力，要求他把H4的秘密交出来。平心而论，这样做确实有道理，因为只有哈里森父子掌握H4的核心技术，而这项技术对于大英帝国实现其称霸世界的野心有着至关重要的作用。如果贸然出海试验，万一发生海难，或者其它什么意外，H4和哈里森父子一起葬身海底的话，岂不是竹篮打水一场空？
　　事实上，哈里森父子造出航海钟的消息早已传到了法国。法国政府派出了一个代表团前往伦敦，试图说服哈里森把H4的秘密卖给法国，被哈里森严辞拒绝。赶走了法国人之后，哈里森立刻向英国政府求援，试图让国会给他5000英镑做为“专利保护费”，可是英国国会拒绝了他的“建议”。
　　就是在这种情况下，1764年，威廉带着H4第二次出海，前往中北美洲的巴巴多斯，试验航海钟。可是，等他两个月后到达目的地时，发现等在那里准备验证H4精度的正是他的死对头－马斯卡林。原来，布利斯专门挑了马斯卡林先期前往巴巴多斯，一方面再一次试验月距法，另一方面代表经度委员会验证一下H4的精度。威廉当场质疑马斯卡林的公正性，两人大吵一架。
　　吵归吵，马斯卡林没有，或者说不敢在数据上做手脚。回到英国后，经度委员会仔细分析了双方的数据，发现H4能够将经度确定在10英里（大约相当于16公里）的范围内，也就是说，这块表比经度法案规定的精确度高出了两倍有余。
　　科学就有这点好处。它所依赖的数据就像是钉在木版上的钉子，如果你想掩盖或者伪造，肯定会被扎到。经度委员会面对板上钉钉的数据，实在是找不出太好的理由拒绝哈里森，只能宣布哈里森获得了一半的奖金，即1万英镑。条件是：哈里森就必须把所有4台航海钟上缴给经度委员会，并把它们的秘密和盘托出。如果哈里森要想得到剩下的一半奖金，则必须再制造出两台同样的产品，以证明其设计是可复制的，H4的成功不是偶然。
　　后人经常用这个例子证明哈里森遭受的不公正待遇。美国传记作家达娃·索贝尔（Dava Sobel）在她撰写的《经度》（Longitude）一书中自始至终都把哈里森塑造成一个敢于和权威抗衡的孤胆英雄，同时把经度委员会里的天文学家们描绘成一群自私自利的家伙。好莱坞还于2000年根据索贝尔的这本书拍摄了一部同名电影，强化了哈里森和马斯卡林之间的对抗，把他俩塑造成一对冤家。这样做显然符合大众的审美心理，人们喜欢孤胆英雄对抗强权的故事。但是，在经度的故事里，对立双方并不是非黑即白，任何一方都不是完美无缺的天使。
　　从历史上看，在哈里森造出航海钟之前，海员们习惯了利用日月星辰来定位，他们出于本能，不相信一个金属盒子能代替宇宙和上帝。在他们看来，钟表和一个魔术师手里的魔盒一样，神秘莫测，完全不可理解，因此也就不可信。他们的看法也有道理，万一钟表在路上坏了怎么办？万一出了某种差错，时间不准了怎么办？在茫茫大海上，任何错误都是致命的，必须十分谨慎。也许有人会说：多带几块表不就行了？没错，但带两块还不够，因为不知道哪块是准的，起码必须带三块表。但是如果三块表都不一样怎么办？因此，后来很多远洋船都要带上十几块航海钟，保证有足够的参照。可是，要知道，那时的航海钟是非常昂贵的玩意儿，哈里森的H4仅仅是原材料就要花费至少500英镑，这在当时可是一笔巨款，很少有人能买的起，更不用说一下子买好几块了。相比之下，一架高质量的六分仪，外加一本《月距表》，加起来不到20英镑！从实用的角度讲，月距法无疑有着巨大的优势。经度委员会有好几名海军部的官员，他们都是航海的老手，看问题当然会从实用性的角度出发，难怪他们更喜欢月距法。
　　当然了，月距法也有自己的问题。首先，月亮每个月会有6天的时间距离太阳过近，无法观测。这还不是最致命的，月距法需要对观测结果做大量的校正运算，这就要求观测员具有相当高的数学技巧。即使如此，算一次经度也至少需要耗费4－5个小时的时间，稍微算错一点都会给结果带来致命的偏差。
　　马斯卡林当然知道这一点。他心里很清楚，要想打败哈里森，必须解决月距法计算难的问题。前面提到，马斯卡林不是一个只相信自己的人，他愿意使用任何人的数据，只要能解决问题就行。于是，他花钱雇佣了很多学生做为“人肉计算机”，帮他计算出了整个1767年的月距数据。1766年，马斯卡林出版了第一卷《航海年鉴和天文星历》（Nautical Almanac and Astronomical Ephemeris），把1767年整年的月距和经度的关系列举了出来。海员只要有这本年鉴，就可以把计算经度的时间从原先的4个小时缩短到现在的30分钟。
　　此时的马斯卡林如日中天，他的头衔已经换成了“第五任皇家天文官”。原来，第四任天文官布利斯只在“格林尼治天文台台长”的位子上坐了两年就因病去世了，32岁的马斯卡林于1765年继任。他上任后做的第一件事就是给迈耶的遗孀颁发了3000英镑的奖金，以表彰迈耶为月距法所做的贡献。迈耶于1765年2月因病毒感染去世，年仅39岁。后人猜测马斯卡林想借表彰迈耶的机会再次宣传“月距法”的好处，但也许，马斯卡林确实只是想让迈耶的贡献得到大众的承认。
　　马斯卡林上任后做的第二件事就是当众宣读了一份“备忘录”，认定“月距法”才是最有可能解决经度问题的正统方法。“太阳、月亮和星星是上帝送给人类的礼物，”马斯卡林在演讲的最后表达了自己对大自然的敬畏之心：“上帝制作的钟表才是最可靠的，人类的雕虫小技怎么能和伟大的上帝相提并论？”
　　哈里森唯一的一张肖像，他手里拿着的就是H4。

　　十六

　　在马斯卡林咄咄逼人的攻势面前，固执的哈里森也不得不屈服了。他终于同意把H4的设计图纸和设计说明整理成文字上交给经度委员会，并由委员会整理成一本名为《哈里森先生的计时器的原理于插图》，在英国出版。从此，H4的秘密被公之于天下。
　　负责出版这本书的人正是皇家天文官马斯卡林。
　　1765年8月14日，一个由数学家、钟表匠和科学仪器制造商组成的审查小组来到哈里森的家中，花了6天的时间看着哈里森当面拆除了H4的所有零件，并逐个讲解这些零件的功能和设计窍门。
　　这个审查小组的领头人正是天文台台长马斯卡林。
　　审查完毕之后，审查小组要求哈里森把H4重新装配起来，并上缴给经度委员会，由委员会派人做进一步的验证。
　　负责做验证的人正是月距法的忠实信徒马斯卡林。
　　索贝尔在《经度》一书中对于这段故事的描写可谓爱憎分明，充满了对哈里森的同情。不过，如果稍加分析的话，经度委员会所做的事情并不都是不合理的刁难。比如经度委员会出版了哈里森的设计图纸，是为了能让更多的钟表制造商参与进来，加速航海钟的研发速度。后来发生的事情证明，当一大批钟表匠参与竞争之后，钟表业的发展速度立刻提升了几个档次，准确而又廉价的钟表终于进入了寻常百姓家。
　　哈里森曾经想要把H4的制造工艺申请专利，但考虑到经度委员会出资资助了哈里森几乎所有的研究，即使申请专利的话，主要受益人也应当是经度委员会，而不是哈里森。
　　但是，无论如何，马斯卡林没有资格做为经度奖金的裁判员。按照常理，他应该回避才是。但是，2万英镑奖金的诱惑实在是太大了，他一直不肯放弃。于是，在他的检测下，那块在两次航海测验中表现良好的H4不知为何突然变得不准了，而他在指挥工人前往哈里森家搬运H1、H2和H3时，竟然“失手”把H1摔到了地上。而且他也没有安排专用车辆，而是让这三台精密的计时器乘坐一辆没有减震弹簧的马车穿越了整个伦敦市区。
　　哈里森气坏了。他雇佣了一个写手，自费出版了一本6便士的小册子，声讨马斯卡林和经度委员会，指责这个机构不公平。
　　但是，英国毕竟已是一个文明的社会，写成文件的东西谁也无法抵赖。在哈里森交出H4的所有秘密之后，经度委员会兑现了诺言，给了哈里森一半的奖金，除去已经预支给他的研究经费，哈里森实际拿到了7500英镑。
　　但是，还剩下1万英镑的奖金。经度委员会经过讨论，又出台了新的规定：哈里森要想拿到这笔巨款，必须再制造两台和H4一模一样的航海钟，并且必须通过远洋测试。哈里森想把H4从经度委员会暂借出来，以供自己借鉴，这个要求竟然也被拒绝了。没办法，已经74岁的哈里森只好再一次拿起工具，开始制作H5。3年之后，H5做好了。哈里森又花了2年的时间对它进行调试。等到他终于对结果感到满意的时候，哈里森已经是一个79岁的老人了，他的手开始不听使唤，眼睛也花了，他知道自己这辈子再也不可能制造出另一块航海钟了，可是，马斯卡林还年轻，只要有他在，远洋试验肯定不会顺利，他害怕自己活不到获奖的那一天了。怎么办？他所能想到的能帮他的人只有一个：英国国王乔治三世。
　　乔治三世一直对科学有着浓厚的兴趣，尤其喜欢天文学。他为自己建造了一个小型御用天文台，经常跑去仰望星空。他还关注过H4，甚至在H4首次远航试验归来时亲自接见了哈里森父子。1772年，哈里森的儿子威廉给乔治三世写了封信，描述了他们所遭受的不公正待遇，并用委婉的口气询问是否可以让H5在御用天文台存放一段时间，让国王亲自检查一下这块表的准确度。
　　接到信后，乔治国王立刻召见了威廉，并当着大家的面对威廉说：“哈里森，以上帝的名义，我要为你讨回公道！”（By God, Harrison, I’ll see you righted.）
　　有了国王的支持，哈里森又一次给经度委员会写信，要求得到剩下的钱，结果经度委员会开会讨论后，再一次拒绝了哈里森。委员们拒绝承认御用天文台的结果，坚持采用原来定下的方案，要求航海钟必须经过远航的考验。没办法，哈里森只好又给英国下议院写信，信中暗示国王乔治三世站在自己一边。在国王的压力下，英国国会重新审查了哈里森的情况，最后决定绕过经度委员会，直接从国库里拿出8750英镑做为赏金赏给了哈里森。也就是说，经度委员会直到此时仍然没有承认失败！
　　这笔钱虽然不到1万英镑，但关键是哈里森终于被官方承认为解决经度难题的人，这场惊心动魄的经度之战最终以哈里森胜出而告一段落，而此时的哈里森已经79岁了。
　　回过头来看，这场战役最后的胜利来的并不光彩。胜利的一方动用了政治的力量，干预了一场本来应该属于纯学术范畴的争论。只不过，因为失败的一方也不干净，而且犯规在先，使得后来的人们忘记了这一点。

以下内容由血腥玛丽于 2014-7-9 16:04 补充
哈里森最终拿到赏金是在1773年6月。一年前，也就是1772年，英国著名的探险家詹姆斯·库克（James Cook）开始了第二次环球远征。和以往不同的是，库克船长随船携带了大量的德国泡菜，这种咸菜不但不易变质，而且能够为水手提供足够的维生素C。从此，困扰远洋水手多年的坏血病问题终于解决了。

库克的这次远航还有一个任务，就是检验航海钟是否能够禁得起长时间海上颠簸的考验。他本来想带H4，但经度委员会最终决定让他带上另一位钟表匠拉克姆·肯德尔（Larcum Kendall）花费两年半的时间制作的一块仿制航海钟，后人称之为K1。

三年后，也就是1775年2月，库克船长远征归来，盛赞K1给经度测定带来的方便，把它称为“我最可信赖的朋友”。要知道，库克是一名非常有经验的船长，对月距法十分熟悉。他的第一次远征的目的之一就是试验一下月距法是否有效。他随身携带着马斯卡林编纂的第一本《航海年鉴》，经过试验后发现运用月距法可以把定位精确到40公里以内，这对于当时的帆船来说已经是足够精确了。事实上，库克的船队可以说是人类历史上第一个能够准确测量经度的探险船队，这一优势使得他能够远离固定航道，发现了很多南太平洋上的小岛。他的几次探险之旅为英国后来在南太平洋上的统治地位奠定了坚实的基础。

库克的二次航行既要经过炎热的赤道，又要靠近寒冷的南极地带，气候多变。K1经受了考验。一路上他不断对这两种方法进行比较，发现钟表法不但用起来容易了许多，受天气情况影响小，而且精度也丝毫不差。事实上，正是在K1的帮助下，库克船长绘制了第一张南太平洋海岛的高精度地图。1776年，库克船长第三次远征时仍然带着K1。可是，这次远征运气不佳，库克被夏威夷岛上的土著杀死了，K1也落入了当地人的手里。当后人找到这块表时，发现它外表依然完好无损，时针仍然停留在库克被害的那个时刻。

库克的成功终于让钟表法扬眉吐气。可是，哈里森却没有活着看到这一天的到来。1776年3月24日，老哈里森去世，享年83岁。做为一个一辈子追求准时的木匠，哈里森去世的日期也相当精确－他是在生日那天去世的。
也许是因为和经度委员会打官司累了吧，自从父亲去世后，威廉就再也没有制作过任何一块表，从此彻底告别了钟表业。
但是经度之战其实还远未结束。因为航海钟造价高昂，很多海员仍然选择廉价的月距法。马斯卡林一直坚持每年出版一本《航海年鉴》，直到1811年去世为止。后来又有人接手了这一工作，将这本年鉴一直出版到了现在。
哈里森死后，肯德尔继续制造航海钟，他制作的K3只花了不到100英镑，把成本降低了5倍。在他之后，英国又涌现出一批新的造表大师。托马斯·马奇（Thomas Mudge）是老一代造表大师“正直的乔治”·格雷厄姆的学徒，他改进了H4的上弦机构，发明了一种新的杠杆式擒纵器，从经度委员会赢得了3000英镑奖金。
但是，真正让航海钟赢得市场的是约翰·阿诺德（John Arnold）和托马斯·恩肖（Thomas Earnshaw），两人都是商人，致力于航海钟的大规模生产。他俩分别独立地发明了“锁簧式天文钟擒纵器”（Spring Detent Escapement），为此两人还为专利问题吵了一架。两人的竞争大大降低了航海钟的造价，到了18世纪80年代的时候，阿诺德的航海钟卖80英镑一台，恩肖的则更低，只要65英镑。英国海军专门定购了一大批航海钟，供出航的军舰使用。因为售价低廉，每艘船都可以配备好几个航海钟，当年英国皇家海军的“小猎犬”号在1831年起航时随船携带了22个航海钟，达尔文就是在搭乘“小猎犬”号环球航行时开始构思《物种起源》一书的。值得一提的是，月距法一直没有被钟表法彻底打败，海员们一直坚持使用这个方法对航海钟进行必要的校正。可以说，正是这两种方法的合作，才保障了远洋船的安全。

1995年，卫星定位法正式进入商业化时代，远在太空中的24颗定位卫星终于彻底地把航海钟和《航海年鉴》送进了博物馆。
因为马斯卡林的《航海年鉴》一直以格林尼治天文台所在的位置为零经度（子午线），因此世界各国都不得不认可了这座皇家天文台的权威性。1884年，来自全世界的天文学家在美国华盛顿召开了“国际子午线大会”，正式宣布格林尼治子午线为全球的本初子午线。

因为经度和时间是一对不可分割的“冤家”，因此格林尼治时间也就顺理成章地被定为国际标准时间的零点。格林尼治天文台于1954年退役后，依然保持了为伦敦居民校正时间的传统。直到现在，每天中午1点的时候，天文台屋顶上的一个红色圆球依然会准时落下，给往来于泰晤士河上的船只报告标准的格林尼治时间。
哈里森的4台钟表，以及肯德尔的K1，现在都被格林尼治博物馆收藏，和马斯卡林的《月距表》、《航海年鉴》一起，静静地为游客讲述一个发生在300年前的动人故事。不对，不是“静静的”，因为H1、H2和H3现在依然在走，只是H4因为太过精密，已经停了下来。
300年前的死对头，如今共处一室，共同享受无上的荣耀。

附：英国皇家格林威治博物馆链接，H4航海钟：http://collections.rmg.co.uk/collections/objects/79142.html

害怕伏枥 · 发表于 2015-3-28 07:12:51

好文章！
先睹为快。

一期荣华一盃酒 · 发表于 2015-3-28 08:51:08

因为一些意外的原因，荷兰政府直到1641年才决定派国内顶尖科学家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）前往意大利和伽利略讨论此法的可行性。

刚百度了下发现惠更斯是1629年出生的 1641年他才12岁就是顶尖科学家了！神童呐！

东陆 · 发表于 2015-3-28 08:59:55

探索和执着的精神值得我们去敬佩。

lisheng268 · 发表于 2015-3-28 09:03:21

确实好，值得详细阅读。

srt123 · 发表于 2015-3-28 09:18:47

Youtube上的Video:
1. 格林威治博物馆：H1、H2、H3、H4： https://www.youtube.com/watch?v=bcABUUlE-Zo
2. H1上的擒纵器示意图：https://www.youtube.com/watch?v=_VdpRTKGBww

有兴趣的坛友请翻墙观看。

xzcs · 发表于 2015-3-28 09:35:16

看完了，了解了这段历史。

qiuqiu1234 · 发表于 2015-3-28 14:10:40

这历史很有味道

宅克森 · 发表于 2015-3-28 14:26:17

有个视频专门讲这个的，标题是“击溃牛顿的钟表匠”

756284570 · 发表于 2015-3-28 14:49:31

很不错

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