地球儀在我們的生活中司空見慣，一條條經緯線給地球表面帶來了秩序。但在歷史上，雖然人們通過對太陽、北極星等天體的觀測很容易確定一個地點的緯度，卻因為地球自轉的關系而無法準確確定一個地點的經度。在沒有參照物的海上，缺乏準確的經度信息給航海帶來了嚴重的威脅，觸礁導致的海難和偏離航道導致的給養耗盡造成了巨大的損失。

因此，找到在海上確定經度的辦法就成為很多政府、科學家、商人和船長追求的目標。英國政府在1714年設立額度最高達到20000英鎊的獎金，以期有人能夠解決這個問題。在這之前和之后，大量天文學家、數學家和機械專家參與或目睹了“天文法”和“鐘表法”的激烈競爭，卻未料到最后是一位來自鄉村的普通鐘表匠約翰·哈里森徹底解決了這個問題并獲得獎金。

著名科學史作家達娃·索貝爾就在她的作品《經度：尋找地球刻度的人》一書中介紹了哈里森的傳奇經歷。我們去年曾經推薦過索貝爾的近作《玻璃底片上的宇宙》，而出版于30年前的《經度》則為她帶來了巨大的聲譽。該書獲得過一系列重要獎項，已被翻譯成30種文字。

人們對約翰·哈里森的早年生活知之甚少，因此，他的傳記作者們不得不像用細紗織布的紡織工一樣，根據不多的事實來拼湊出他生平的全貌。

不過，他生命中的那些精彩場面會讓我們聯想起其他一些傳奇人物，而他們鼓舞人心的事跡也為編寫哈里森的故事提供了很好的借鑒。比如，哈里森因為對知識如饑似渴而刻苦自學，與之相仿，亞伯拉罕·林肯年輕時也曾出于同樣的目的在燭光下徹夜苦讀。他出身低微（甚至可能要算出身貧寒），卻憑著自己的創造力和勤奮而致了富，就像托馬斯·愛迪生和本杰明·富蘭克林一樣。如果不怕有類比過頭之嫌，哈里森的遭遇跟耶穌基督也有些類似：原來都是木工，并在默默無聞中度過了前30年，然后才因自己的思想而為世人矚目。

解決了“經度問題”的那個約翰·哈里森，于1693年3月24日出生于英國約克郡，在家里5個孩子中排行老大。按當時的傳統習俗，他家給孩子取名時也很吝嗇，就用那么幾個常見的名字。因此，如果不借助紙和筆，都要分不清那么多個名叫亨利、約翰和伊麗莎白的人誰是誰了。具體來說，約翰·哈里森是這個或那個亨利·哈里森的兒子、孫子、兄弟和叔叔，而他的媽媽、姐姐、兩任妻子、唯一的女兒以及3個媳婦中的兩個又都叫伊麗莎白。

他的第一個家大概是在一個名叫諾斯特爾修道院（Nostell Priory）的莊園里。一個富有的地主擁有這個莊園，并雇用老哈里森當了莊園的木工兼看守。在約翰還很小的時候——大約是4歲左右吧，最遲也不晚于7歲——不知什么緣故，他們舉家搬遷到了60英里外林肯郡一個名叫巴羅（Barrow）的村子里。因為該村 位于亨伯河（Humber River）的南岸，所以又被稱作亨伯河上的巴羅。

在巴羅時，年輕的約翰跟父親學做木工。他不知從哪兒學了音樂，會拉一種老式的六弦提琴（viol），也曾在教堂敲鐘并為它們調過音，最后還當上了巴羅教區教堂的唱詩班指揮。（在多年以后的1775年，哈里森發表了《關于這種機械……的描述》，以闡述他的計時器的工作原理，文中有一個附件詳細解說了他關于音 階的基本理論。）

不知怎么回事，在約翰十幾歲時，大家都知道他渴望讀書。也許他曾大聲說出來過，也許他對弄懂事情的來龍去脈太著迷，讓人們能從他狂熱的眼神里看出來。不管實際情況到底怎樣，反正在1712年左右，來這個教區訪問的一位牧師對約翰的求知欲給予了鼓勵，并借給他一本珍貴的教科書——劍橋大學數學家尼古拉斯·桑德森（Nicholas Saunderson）的自然哲學系列講座的手抄講義。

在拿到這本書時，約翰·哈里森已經能讀會寫了。他使用這兩項技能謄抄了桑德森的著作，在上面作了注解，還將自己這個抄錄本命名為“桑德森先生的機械學”。為了更好地理解運動定律的性質，他認真地寫下每一個單詞，畫出每一張示意圖，并標上圖注。在接下來的幾年里，他專注得像個圣經學者，一遍遍地研讀這個抄錄本，并不斷在書上添加自己的旁注，后來甚至還寫下了一些頗具見識的心得。自始至終,他的筆跡看起來整潔、小巧而有序，這也許表明了他是一個思想有條理的人。

雖然約翰·哈里森堅決地摒棄了莎士比亞，也從不允許這位詩人的作品出現在自己家里，但是牛頓的《自然哲學的數學原理》和桑德森的講義卻讓他終身受益，并得以更好地把握自然界的規律。

1713年，哈里森在還不足20歲時造出了自己的第一臺擺鐘。至于他為何要從事這項工作，以及他在沒有當過鐘表匠學徒的情況下怎么會有如此出色的表現，到現在還是一個謎。不過，他制作的這臺鐘現在還保存于世。上面簽有創作者姓名和日期的那臺鐘的運動機件和鐘面，作為他手藝形成期的遺跡，現在已由位于 倫敦同業公會會所（Guildhall）的鐘表商名家公會陳列在一個單間博物館的展覽柜里。

▲約翰·哈里森

這臺鐘除了是由偉大的約翰·哈里森制作的這一點之外，還有一個非同尋常的特點：它幾乎完全是用木頭制成的。這是一臺由木匠制造出來的鐘表，它用橡木做齒輪，黃楊木做軸，并用少量的黃銅和鋼鐵提供連接和驅動。哈里森一向注重實際，頭腦又靈活，不管拿到什么材料，都能讓它們物盡其用。齒輪的木齒在 正常的磨損下不會崩落，因為它在設計上有效地利用了堅硬的橡木中的紋理，保證了抗毀性。

歷史學家想弄明白，哈里森在加工自己的鐘表前，是否拆開過哪些鐘表進行了一番研究。據傳說（可能是杜撰的），哈里森在年幼時生了一場病，他就是靠諦聽放在枕邊的一塊懷表的嘀嗒聲，才硬撐過來的。但是，誰也猜不出這個小男孩能從哪里弄來這樣一個東西。在哈里森年輕時，時鐘和手表的價錢都挺高。而且，就算他家買得起一塊懷表，他們也不一定知道上哪兒去買。18世紀前葉，在林肯郡北部地區生活或工作過的知名鐘表匠，除了自學成才的哈里森本人之外，也找不出第二個了。

哈里森在1715年和1717年又造出兩臺幾乎一模一樣的木鐘。在它們造成之后的幾個世紀里，這些計時裝置的鐘擺和高高的鐘殼都丟失了，只有機芯部分保存了下來。唯一例外的是，這3臺鐘的最后一臺還有一塊木門殘片也流傳了下來，其大小跟一份法律文書差不多。事實上，門的背面真的貼有一份文件，而且看來正是這張紙為子孫后代保住了這塊軟木。如今，這張起過保護作用的紙，即哈里森的時差表格，跟他的第一臺鐘陳列在倫敦同業公會會所的同一個展柜里。

這臺時鐘的使用者可以根據該表格，矯正太陽時間或“真實”時間（所謂的真太陽時，即日晷上顯示的時間）與人為的但更有規律的“平均”時間（所謂的平太陽時，即用一臺每24小時敲一次正午的時鐘所測出的時間）之間的差別。隨著季節的變化，太陽正午和平均正午之間的偏差會在一個游標上時大時小。如今，我們不再理會太陽時間，而是簡單地以格林尼治平均時間為標準。但是，在哈里森生活的年代，日晷仍然在廣泛應用。一臺好的機械時鐘還得和時鐘機構般的宇宙對時間，這可以通過使用一種叫“時差”的數學技巧來完成。哈里森在年輕時就弄懂了這些計算，而且他還親自進行了天文觀測，并獨自計算出了時差數據。

在對該轉換表的實質進行概述時，哈里森手寫了一個標題“北緯53°18′巴羅村日出日落表；及鐘表準確時，長鐘擺與太陽之間應該且必定存在的偏差表”。這段文字聽起來古怪有趣，部分原因在于它的表述方式太古老，部分原因則是它本身就含糊不清。據那些最崇敬哈里森的人說，他一直不知道怎樣以書面語言清楚地表達自己的思想。他寫出來的東西含混不清，就像“嘴里含著石子”的證人所作的口供。不管在他頭腦里產生的思想或在他的鐘表里實現的思想是如何熠熠生輝，一經他用語言表述出來，馬上就會黯然失色。他在自己發表的最后一部作品中，大致描述了和經度局打交道的整個過程。在講述這段令人很不是滋味的歷史時，他那沒完沒了的委婉啰唆風格真是得到了淋漓盡致的發揮——書中第一個句子就長達25頁，甚至連一個標點符號都不帶！

沒有人知道哈里森最初是在什么時候又是通過什么途徑，聽說了經度獎金這碼事。有人說：赫爾港（Port of Hull）離哈里森家不遠，就在北面5英里處，那是英格蘭的第三大港口，懸賞的消息肯定早就在那里傳得沸沸揚揚了；而隨便哪個海員或商人都可能將這個公告的內容帶到亨伯河下游，并通過擺渡傳到河對岸去。

▲哈里森制作的第一臺航海鐘H-1

可以想見，哈里森在成長的過程中，對經度問題一定很熟悉——那情形就像如今隨便哪個機靈的學童都知道人類急需治療癌癥的良方，也知道我們在核廢料處理方面并沒有什么好辦法。經度問題是哈里森生活的那個年代所面臨的一大科技難題。甚至在國會懸賞之前——至少在他獲悉有這筆獎金之前，哈里森似乎就已經開始思考如何確定海上的時間和經度了。總之，不管哈里森是否對經度問題偏愛有加，他一直以來忙于從事的工作已為他解決這個問題做好了思想準備。

1720年左右，已成了當地一位小有名氣的鐘表匠的哈里森，被查爾斯·佩勒姆爵士（Sir Charles Pelham）請到他位于布羅克萊斯比莊園（Brocklesby Park）的府第，為新馬廄建造一座塔鐘。

于是，曾擔任教堂敲鐘人的哈里森，受布羅克萊斯比塔之召，再次爬到了他熟悉的高空。不過，這一次不是去扯動鐘繩，而是設計制造一臺可以在高高的塔樓上向所有人忠實地播報正確時間的新儀器。

哈里森在1722年左右完成了這座塔鐘，它現在仍在布羅克萊斯比莊園里向人們報時。它已連續運轉了270余年——僅在 1884 年工人們對它進行翻新整修時，才短暫地停用過一段時間。

從精美的外殼到無摩擦的齒輪傳動機構，處處都表明這座塔鐘的制作者是一位大師級的木匠。比如，這座鐘不用上油就能工作。它從來都不需要潤滑劑，因為那些需要潤滑的部件一般都采用一種會自己滲出油脂的熱帶堅木——愈瘡木（Lignum Vitae）雕刻而成。哈里森還小心地避免在鐘內任何部件上使用鋼或鐵，以免在潮濕的環境下生銹。凡是需要金屬的地方，他都裝上了黃銅部件。

在用橡木制造齒輪傳動機構時，哈里森還發明了一種新的齒輪。時鐘運轉輪系中的每一個齒輪就如同兒童畫里的太陽——木紋線從齒輪中心向齒尖輻射，就像用鉛筆直尺畫上去的一樣。為了進一步從結構上保證輪齒經久耐用，哈里森特意選用了快速生長的橡樹木；這種樹樹干里的年輪一圈一圈間距較遠，包含了更多的新木，因而加工出來的木材紋理寬且強度高。（在顯微鏡下觀察，年輪部分跟空洞密布的蜂窩似的，而年輪之間的新木看上去則像是實心的。）在可以犧牲一點強度的其他部位，比如齒輪的中心部分，哈里森總是選用生長較慢的橡木，以減輕重量——年輪靠得越近的木頭，看上去木紋越多，掂起來也就越輕。

哈里森對木材的精準認識在今天也許比較好理解，因為我們有了后見之明，而且還可以用X光來驗證他所作出的抉擇。回顧起來，還有一點也很明白，那就是當哈里森在布羅克萊斯比莊園的高塔上，采用不用上油的齒輪機構時，他已經朝著制造航海鐘的方向邁出了重要的一步。在此之前，不用上油的時鐘絕對是聞所未聞的，而它跟過去造出來的任何時鐘相比，在海上進行精確計時的可能性卻要大得多。因為在航行的過程中，隨著氣溫的上升或下降，潤滑油會變得稀薄或濃稠，從而導致時鐘走得過快或過慢，甚至完全停擺。

哈里森晚年回憶道，到了1727年，獲得經度獎金的愿景已促使他將精力轉向克服海上計時中存在的特殊困難。他意識到，如果能將自己那些精巧的時鐘加以改造，使之適于海上使用，那他就可以名利雙收了。

經過將近4年的不懈努力，他終于想出了這種令自己滿意的新穎裝置。然后，他就啟程前往200英里外的倫敦，打算將自己的計劃上呈給經度局。

▲哈里森獲得經度獎的航海鐘H-4的復制品H-5

（本文摘編自《經度：尋找地球刻度的人》第7章“木齒輪制造者的成長經歷”，配圖、標題為編者所加。）

書名：《經度：尋找地球刻度的人》

?♂? 作者：[美]達娃·索貝爾 [譯]肖明波

內容簡介

英雄壯舉與陰謀并存，智慧靈光與荒謬同在。

一場史詩般的科學探索，一段扣人心弦、曲折離奇的真實故事。

“經度問題”是18世紀最棘手的科學難題，已經困擾了人類數個世紀。由于無法準確測量經度，大航海時代的水手一旦看不見陸地，就會在海上迷失方向，船毀人亡的悲劇時有發生。國家的現實利益，成千上萬的生命，都牽系于經度問題的解決。

當時，整個歐洲科學界——伽利略、惠更斯、牛頓、哈雷等——上下求索，都未能真正解決經度問題，直到一個來自約克郡的木匠登上了歷史舞臺……

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