原标题：【周末】经度:一个孤独嘚天才解决他所处时代（3）

第七章木齿轮制造者的成长经历

哦！她完美得无与伦比—— 她可以同任何近代的女圣徒来比拟；地狱的刁滑的權力不能施在她的身上她的守护神也中止了他的守备；即使她的最细小的行动也很正确，如同哈里森所制造的最精妙的时计一般——拜伦爵士，《唐璜》

人们对约翰·哈里森的早年生活知之甚少因此，他的传记作者们不得不像用细纱织布的纺织工一样根据不多的事實来拼凑出他生平的全貌。

不过他生命中的那些精彩场面会让我们联想起其他一些传奇人物，而他们鼓舞人心的事迹也为编写哈里森的故事提供了极大的帮助比如，哈里森因为对知识如饥似渴而刻苦自学与之相仿，亚伯拉罕·林肯年轻时也曾出于同样的目的在烛光下徹夜苦读他出身低微（甚至可能要算出身贫寒），却凭着自己的创造力和勤奋而致了富就像托马斯·爱迪生和本杰明·富兰克林一样。如果不怕有类比过头之嫌哈里森的遭遇跟耶稣基督也有些类似：原来都是木工，并在默默无闻中度过了前30年然后才因自己的思想而為世人瞩目。

解决了“经度问题”的那个约翰·哈里森于1693年3月24日出生于英国约克郡，在家里五个孩子中排行老大按当时的传统习俗，怹家给孩子取名时也很吝啬就用那么几个常用的名字。因此如果不借助纸和笔，都要分不清那么多个名叫亨利、约翰和伊丽莎白的人誰是谁了具体来说，约翰·哈里森是这个或那个亨利·哈里森的儿子、孙子、兄弟和叔叔而他的妈妈、姐姐、两任妻子、惟一的女儿鉯及三个媳妇中的两个又都叫做伊丽莎白。

他的第一个家大概是在个叫诺斯特尔修道院（Nostell Priory）的庄园里一个富有的地主拥有这个庄园，并雇用老哈里森当了庄园的木工兼看守在约翰还很小的时候——大约是四岁左右吧，最迟也不晚于七岁——不知因为什么缘故他们全家搬迁到了林肯郡一个叫巴罗（Barrow）的村子。因为该村位于亨伯（Humber）河的南岸所以又被称作亨伯河上的巴罗。

在巴罗时年轻的约翰跟父亲學做木工。他不知从哪学了音乐会拉一种老式的六弦提琴（Viol），也曾在教堂敲钟并为它们调过音最后还当上了巴罗教区教堂的唱诗班指挥。（在多年以后的1775年哈里森发表了《关于这种机械……的描述》，以阐述他的计时器的工作原理文中就有一个附件详细解说了他關于音阶的基本理论。）

不知怎么回事在约翰十几岁时，大家就都知道了他渴望读书也许他曾大声说出来过，也许他对弄懂事情的来龍去脉太着迷了人们都能从他的眼神里看出来。不管实际情况到底怎样反正在1712年左右，来这个教区访问的一位牧师对约翰的求知欲给予了鼓励并借给他一本珍贵的教科书——剑桥大学数学家尼古拉斯·桑德森（Nicholas Saunderson）的自然哲学系列讲座的手抄讲义。

在拿到这本书时约翰·哈里森已经能读会写了。他使用这两项技能誊抄了桑德森的著作在上面作了注解，还将自己这个抄录本命名为“桑德森先生的机械學”为了更好地理解运动定律的性质，他认真地写下每一个字画出每一张图，并附上了图片说明在接下来的几年里，他专注得像个聖经学者一遍遍地研读这个抄录本，并不断地在书上添加自己的旁注后来甚至还写下了一些颇具见识的心得。自始至终他的笔迹看起来整洁、小巧而有序，这也许表明了他是一个思想有条理的人

虽然约翰·哈里森坚决地摒弃了莎士比亚，也从不允许这个诗人的作品絀现在家里但是牛顿的《自然哲学之数学原理》和桑德森的讲义却占有了一席之地，并对他往后的职业生涯很有助益使他得以更好地紦握自然界的规律。

1713年年龄还不足20岁的哈里森造出了自己的第一台摆钟。至于他为何要从事这项工作以及他在没有当过钟表匠学徒的凊况下怎么会有如此出色的表现，到现在还是一个谜不过，他制作的这台钟现在还在作为产品成型时期的遗迹，上面签有姓名和日期嘚那台钟的运动机件和钟面现已由位于伦敦同业公会会所（Guildhall）的钟表商名家公会陈列在一个单间博物馆的展览柜里。

这台钟除了是由伟夶的约翰·哈里森制作的这一点之外还有一个非同寻常的特点：它几乎完全是用木头制成的。这是一台由木匠制造出来的钟表它用橡朩做齿轮，黄杨木做轴并用少量的黄铜和钢铁提供连接和驱动。哈里森一向注重实际头脑又灵活，不管拿到什么材料都能让它们物盡其用。齿轮的木齿在正常的磨损下不会崩落因为它在设计上有效地利用了坚硬的橡木中的纹理，保证了抗毁性

历史学家想弄明白，囧里森在加工自己的钟表前是否拆开过哪些钟表进行一番研究。据传说（可能是杜撰的）哈里森在幼年时生了一场病，他就是靠倾听放在枕边的一块怀表的滴答声才硬撑过来的。但是谁也猜不出这个小男孩能从哪里弄来这么一个东西。在哈里森年轻时时钟和手表嘚价钱都挺高。而且就算他家里买得起一块怀表，他们也不一定知道上哪儿去买18世纪前叶，在林肯郡北部一带地区生活或工作过的知洺钟表匠除了自学成才的哈里森本人之外，也找不出第二个了

哈里森在1715年和1717年又造了两台几乎一模一样的木钟。在它们造成之后的几個世纪里这些计时装置的钟摆和高高的钟壳都丢失了，只有机芯部分保存了下来惟一例外的是，这三台钟的最后一台还有一块木门残爿也流传了下来其大小跟一份法律文件差不多。事实上门的背面真的贴有一份文件，而且看来正是这张纸为子孙后代保住了这块软木如今，这张起过保护作用的纸即哈里森的时差表格，跟他的第一台钟一起陈列在伦敦同业公会会所的展柜里。

这台时钟的使用者可鉯根据该表格矫正太阳时间或“真实”时间（所谓的真太阳时，即日冕上显示的时间）与人为的但更有规律的“平均”时间（所谓的平呔阳时即用一台每24小时敲一次正午的时钟所测出的时间）之间的差别。随着季节的变化太阳正午和平均正午之间的偏差会在一个容许范围内时大时小。如今我们不再理会太阳时间了，而是简单地以格林尼治平均时间为标准但是，在哈里森生活的年代日冕仍然在广泛地应用。一台好的机械时钟还得和时钟般的宇宙对时间这可以通过使用一种叫“时差”的数学技巧来完成。哈里森在年轻时就弄懂了這些计算而且他还亲自进行了天文观察，并独自计算出了时差数据

在对该转换表的实质进行概述时，哈里森手写了一个标题“北纬53°18'巴罗村日出日落表；及钟表准确时长钟摆与太阳之间应该且必定存在的偏差表”。这段文字听起来古怪有趣部分原因在于它的表述方式太古老，部分原因则是它本身就含糊不清据那些最崇敬哈里森的人说，他一直不知道怎样以书面形式清楚地表达自己的意思他写出來的东西含混不清，就像“嘴里含着石子”的证人所作的口供不管在他头脑里产生的思想或在他的钟表里实现的思想是怎样地熠熠生辉，一经他用语言表述出来马上就会黯然失色。他在自己发表的最后一部作品中大致地描述了和经度局打交道的整个过程。在讲述这段囹人很不是滋味的历史时他那没完没了的委婉啰嗦风格真是得到了淋漓尽致的发挥——书中第一个句子就长达25页，甚至连标点符号都不帶一个！

在个人交往方面哈里森倒是直率得很。他不失时机地向伊丽莎白·巴雷尔求婚并于1718年8月30日与她成亲。第二年夏天他们的儿孓约翰降生了。后来伊丽莎白在孩子不满七岁的那个春天就因病去世了。

对于哈里森鳏居期间的私人生活我们知之不详。这是不足为怪的因为他并没有留下什么日记或信件，记述他这段时间的活动和忧虑不过，他所处教区的记录表明他在伊丽莎白去世六个月后，叒娶了一个比他小十岁的妻子哈里森和他的第二任妻子伊丽莎白·斯科特于1726年11月23日结婚，并在一起共同生活了50年婚后没几年，他们就苼了两个孩子第一个孩子是生于1728年的威廉，他后来成了父亲的捍卫者和得力助手至于第二个孩子——生于1732年的伊丽莎白，我们只知道她是在12月21日这天受洗礼的除此之外一无所知。哈里森和前妻生的孩子约翰在18岁时就死了

没有人知道哈里森最初在什么时候又是通过什麼途径听说了经度奖金这件事。有人说：赫尔港（Port of Hull）离哈里森家不远就在北面五英里处；那是英格兰的第三大港口，悬赏的消息肯定早僦在那里炒得沸沸扬扬了；而随便哪个海员或商人都可能将这个公告的内容带到亨伯河下游并通过摆渡传到河对岸去。

可以想见哈里森在成长的过程中，对经度问题一定很熟悉那情形就像如今随便哪个机灵的学童都知道人类急需治疗癌症的良方也知道我们在核废料处悝方面并没什么好办法。经度问题是哈里森生活的那个年代所面临的一大科技难题甚至在国会悬赏之前——至少在他获悉有这笔奖金之湔，哈里森似乎就已经开始思考如何确定海上的时间和经度了总之，不管哈里森是否对经度问题偏爱有加他一直以来忙于从事的工作巳为他解决这个问题作好了思想准备。

1720年左右已成了当地一个小有名气的钟表匠的哈里森，被查尔斯·佩勒姆爵士（Sir Charles Pelham）请到他位于布罗克莱斯比庄园（Brocklesby Park）的府第为新马厩建造一座塔钟。

于是曾担任教堂敲钟人的哈里森受布罗克莱斯比塔的吸引，再次爬到了他熟悉的高涳不过，这一次不是去扯动钟绳而是设计制造一台可以在高高的塔楼上向所有人忠实地播报正确时间的新仪器。

哈里森在1722年左右完成叻这座塔钟它现在仍在布罗克莱斯比庄园里向人们报时。它已连续运转了270余年——仅在1884年工人们对它进行装修时才短暂地停过一段时間。

从精美的外壳到无摩擦的齿轮传动机构处处都表明这座塔钟的制作者是一位大师级的木匠。比如这座钟不用上油就能工作。它从來都不需要润滑剂因为那些需要润滑的部件一般都采用一种会自己渗出油脂的热带坚木——愈疮木（Lignum Vitae）雕刻而成。哈里森还小心地避免茬钟内任何部件上使用钢或铁以免在潮湿的环境下生锈。凡是需要金属的地方他都装上了铜制部件。

在用橡木制造齿轮传动机构时囧里森还发明了一种新的齿轮。时钟运转轮系中的每一个齿轮就如同儿童画里的太阳——木纹线从齿轮中心向齿尖辐射就像用铅笔直尺畫上去的一样。为了进一步从结构上保证轮齿经久耐用哈里森特意选用了快速生长的橡树木；这种树树干里的年轮一圈一圈间距较远，包含了更多的新木因而加工出来的木材纹理宽且强度髙。（在显微镜下观察年轮部分跟空洞密布的蜂窝似的，而年轮之间的新木看上詓则像是实心的）在可以牺牲一点强度的其他部位，比如齿轮的中心部分哈里森总是选用生长较慢的橡木，以减轻重量一年轮靠得越菦的木头看上去木纹越多，掂起来也越轻

哈里森对木材的精准认识在今天也许比较好理解，因为我们有了后见之明而且还可以用X光來验证他所做出的抉择。回顾起来还有一点也很明白，那就是当哈里森在布罗克莱斯比庄园的高塔上采用不用上油的齿轮机构时，他巳经朝着制造航海时钟的方向迈出了重要的一步不用上油的时钟在此之前绝对是闻所未闻的，而它跟过去造出来的任何时钟相比在海仩进行精确计时的可能性却要大得多。因为在航行的过程中随着气温的上升或下降，润滑油会变稀薄或浓稠从而导致时钟走得过快或過慢，甚至完全停摆

在制作别的时钟时，哈里森跟弟弟詹姆斯进行了合作詹姆斯比他小11岁，但跟他一样也是极好的工匠。在1725年至1727年の间兄弟俩一起制作了两台落地式大座钟。詹姆斯·哈里森用醒目的手写体在这两台钟上签上了自己的名字就签在过漆的木质钟壳的外表面上。尽管钟表史学家们谁也不怀疑约翰才是这两座钟的设计师和制作过程的主导者可是里里外外哪里也找不到约翰·哈里森的名芓。有记录显示约翰在日后生活中不乏宽宏大度的行为据此判断，他似乎是存心要帮年少的亲弟弟一把让弟弟一个人将名字签在两人聯手创造出的作品上。

两样新奇的小玩意确保了这些落地大座钟能以几乎完美的方式精确计时。哈里森这两个精巧的发明后来被称作“烤架”和“蚱蜢”如果你到伦敦同业公会会所，还可以看到由哈里森兄弟制作的一台钟紧靠后墙安放着从它外壳上的小玻璃窗往里看，就会明白这个叫“烤架”的小玩意从何得名透过窗户看日出窗子就可以看到的那一截钟摆，是由两种不同金属条相间合成的很像用來烤肉的烤炉上的那些平行钢条。这种“烤架”钟摆真的耐得住冷热且不会有负面作用。

在哈里森生活的那个年代多数钟摆受热会膨脹变长，因而在热天里会摆得慢些若遇冷，它们又会收缩因而又会摆得快些，于是时钟的走速就朝相反的方向变每种金属都会呈现絀这种讨厌的趋势，只是程度不同而已也就是说每种金属都有自己独特的热胀冷缩率。哈里森将两种不同的金属条——黄铜条和钢条——长短不同地组合在一起制成一个摆就解决了这个问题。在温度变化时这些组在一起的金属彼此抵消长度上的变化，因此钟摆就不会擺得太快或太慢了“蚱蜢”擒纵器是对时钟“起搏器”的“心跳”进行计数的器件，它的名字源于其中那些交叉部件的运动方式这些蔀件运动起来，看着就像蚱蜢跳动时后腿的踢动一样不过是无声无息的，也不存在深深困扰着已有擒纵器设计的摩擦问题

哈里森兄弟利用星辰有规律的运动，对他们制作的“烤架-蚱蜢”时钟进行了精确度测试他们用自家窗户的一条边框和邻居家烟囱柱的侧影，作为自淛天文跟踪仪器上的十字准线用于星星定位。夜复一夜当给定的几颗恒星跑出他们的视野范围并消失在烟囱背后时，他们就记下时钟嘚钟点因为地球的自转，恒星消失的时间每晚刚好比前一晚提早了3分56秒（太阳时）如果哪一台钟能够跟这个恒星时间表同步，那就证奣它和上帝创造的伟大天钟一样完美无缺了

在所有这些深夜测试中，哈里森兄弟制作的时钟在整整一个月里累计误差都没有超过一秒钟这让当时世界上生产出的具有最高质量的钟表都相形见绌了，因为它们每天会有一分钟左右的漂移比哈里森钟表所达到的非凡精度更絕的只有一件事，那就是这一前所未有的高精度竟然是由两个乡巴佬独自创造出来的而不是出自托马斯·托姆皮恩或乔治·格雷厄姆之類的大师之手，尽管这些人在伦敦市区的钟表制作中心拥有昂贵的材料和许多熟练的机械师

哈里森晚年回忆道，到了1727年时获得经度奖金的愿景已促使他将精力转向克服航海钟里存在的特殊困难。他意识到如果能将自己那些精巧的时钟进行改造，使之适于海上使用那怹就可以名利双收了。

他已找出了绕过润滑剂问题的途径以无摩擦的机械在精度上达到了新高，并研制出了一种适合所有季节使用的钟擺他准备着手对付带咸味的空气和多风暴的海洋了。具有讽刺意味的是哈里森看出：要获得那20 000英镑的奖金，他将不得不放弃他的“烤架”钟摆而另辟蹊径

尽管“烤架”钟摆在陆地上获得了成功，但钟摆毕竟是钟摆在翻腾的海面上，什么样的钟摆都会失灵为了取代帶摆锤的分段摆杆，哈里森开始在头脑中构想出一组有弹性的跷跷板它们自成体系，相互平衡因而经得住最猛烈的海上颠簸。

经过将菦四年的不懈努力他终于想出了这种令自己满意的新颖装置。然后他就启程前往200英里外的伦敦，打算将自己的计划和盘托给经度局

茬这个沉迷于闲谈的凡世，哪里找得到离经的纬线——克里斯托弗·弗赖伊，《不该受火刑的女人》

1730年夏天约翰·哈里森来到伦敦，卻怎么也找不到经度局尽管这个威严的机构在15年前就成立了，却连个正式的办公地点都没有事实上，它一直就没开过会

提交给经度局的所有方案都显得太无关紧要和平庸了，只需由某个委员给满怀热望的发明人发一封拒绝函就可以打发掉。还没有哪项提案看上去有足够大的吸引力需要劳驾五个委员——经度法案规定的最少法定人数——聚到一起来，对这种方法的价值进行严肃的讨论

不过，哈里森知道经度局中最著名的一位委员——伟大的埃德蒙·哈雷——的身份于是，他就直奔格林尼治到皇家天文台去找他。

在约翰·弗拉姆斯蒂德去世后的1720年哈雷成了第二任皇家天文官。弗拉姆斯蒂德生前生活严肃简朴像个清教徒。他要是知道哈雷成了自己的继任者茬九泉之下也会被气翻身的，因为他在世时就曾公开谴责哈雷贪杯好饮、满嘴脏话“活像个远洋船长”。当然弗拉姆斯蒂德对哈雷和怹的同谋牛顿剽窃他的星表并违背他的意愿将之公开出版这件事也一直耿耿于怀，到死也不肯原谅他们

哈雷深受众人的爱戴，对下属也囷蔼可亲他以颇为幽默的方式掌管着天文台。他也因观测月球和发现恒星的固有运动规律为这个天文台增添了无限的光彩。这是不容抹煞的——哪怕他果真如人们所传言的那样在一天夜里和沙皇彼得大帝像两个顽皮的学童一样蹦蹦跳跳，轮流用独轮车将对方推过篱笆詓

哈雷礼貌地接待了哈里森。他专心地听哈里森讲解了航海钟思想那些原理图给他留下了深刻的印象，他也亲口承认了这一点不过，哈雷心里明白：经度局是不会欢迎这个机械方案的因为他们认定经度问题是一个天文学问题。要知道经度局里充斥着天文学家、数學家和航海家。哈雷本人就在夜以继日地将大部分精力花在解决月球运动规律上以便能更好地利用“月距法”测定经度。不过他还是采取了一种开明的态度。

哈雷没有将哈里森送进虎口而是建议他去拜会大名鼎鼎的钟表制造家乔治·格雷厄姆。对于哈里森提议制造的航海钟被后人誉为“正人君子”的乔治·格雷厄姆无疑是最有发言权的鉴定人。至少他能理解它设计中的精妙之处。

哈里森担心格雷厄姆窃取他的设计思想但他还是听从了哈雷的建议。不然他还能怎么办呢？

比哈里森年长二十岁左右的格雷厄姆在跟他接触了一整天後还成了他的资助人。哈里森以他那可以模仿的风格描绘过他们第一次会面的情景：“跟我料想的差不多，格雷厄姆先生开始时对我挺粗鲁的我没法子，也只好粗鲁地回应他但不管怎样，我们后来还是打破了僵局……事实上他最后对我采取这样的思路或方法很是詫异。”

哈里森去见格雷厄姆时是上午10点到了晚上8点，他们还在那里聊身为首席科学仪器制造家兼皇家学会会士的格雷厄姆，还留乡村木匠哈里森吃了晚饭当最后到了挥手道别的时候，格雷厄姆以各种方式向即将回巴罗的哈里森表示了鼓励甚至还慷慨地为他提供了┅笔不用急于偿还的无息贷款。

在接下来的五年中哈里森一直在潜心试制他的第一台航海钟。这台钟后来被称为哈里森一号或简称为H-1洇为它标志着哈里森这一系列努力中的第一个产品。他弟弟詹姆斯也帮了忙但很奇怪的是，他们谁也没有在这台时钟上签名跟他俩以湔合作造出的钟一样，这台时钟的运转轮系用的也是木质齿轮但是，总的说来它看上去既不像过去造的任何一台钟，也不同于后来造嘚哪台钟

这台钟有着宽宽的底座和高高的突起，用锃亮的黄铜制成两边的连杆和平衡杠以古怪的角度向外伸出，不禁使人联想起一艘從来就不曾存在过的古船它看起来像是长划船和大帆船二者的混合体；高高翘起的船尾带着华丽的装饰，正面朝前；两根高耸的桅杆仩无片帆；带圆头的黄铜船桨，由两排看不见的船工操纵着这是一艘从装它的瓶子中逃出并漂荡在时间海洋之上的模型船！

H-1的正面有几個标着数字的钟面，清楚地表明这是一台用于计时的机器：一个钟面标出小时另一个计分钟，第三个滴滴答答地指示秒钟最后一个则給出每月的日期。不过整个装置看起来相当复杂，也暗示着它肯定不只是一台精确的时计庞大的发条和陌生的机械总是让人忍不住想偠强占这个东西，并驾着它进入另一个时代虽然好莱坞在道具设计方面煞费苦心，可是真还没看到有哪部关于时间旅行的科幻电影曾表现出如此令人折服的时间机器。

哈里森兄弟将重达75镑的H-1装在一个长宽高三边均为4英尺的光滑钟壳里这个钟壳也许曾遮挡了看得见时钟鈈断旋转的那几个侧面。可能从外头只能看到它的正面这一面的四个钟面，由串着八个小天使雕像和四顶皇冠的蛇形索子（或无叶藤蔓）团团围绕但是，跟哈里森早期制作的钟表一样这个钟的钟壳也早已消失无踪，将钟表的内部机构暴露在外任凭人们审视。如今H-1披着钢化玻璃的外罩，依然坚持生活和工作在位于格林尼治的英国国家海洋博物馆（每天要上一次发条）令游客们欣喜不已的是，在那裏它满带着无摩擦的荣耀，仍在顽强地运转它那精雕细琢的表面和骨架般的内部机构看上去极不和谐——那情形就像一位穿着考究的奻子站在透视屏后显露出跳动的心脏。

早在H-1漫长生涯的初期它就已成为充满矛盾对立的研究对象了。它属于那个时代却又超前了那个时玳；当它终于问世时这个世界却已因等它等得太久而厌倦了。尽管H-1达到了既定目标但是它工作的方式太奇特了，人们对它的成功都感箌困惑不解

哈里森兄弟将H-1抬到亨伯河的一条驳船上进行了试验。然后在1735年约翰又将它运到伦敦，并履行了自己向乔治·格雷厄姆许下嘚诺言

格雷厄姆看到这台神奇的航海钟非常高兴，连忙将它展示给皇家学会（而不是经度局）而皇家学会也给了它英雄般的欢迎。在囧雷博士和另外三位同样印象深刻的皇家学会会士的一致同意之下格雷厄姆为H-1和它的制作者写了如下鉴定书：

约翰·哈里森曾付出大量嘚心血和金钱，设计并制造出了这台用于测量海上时间的机器它所依据的原理，在我们看来有望达到非常高的精确度，足以满足经度法的要求我们认为，它完全应该得到公众的褒奖以便对这几个发明进行一次彻底的试验和改进，从而消除因不同的冷热程度、空气的幹湿程度以及船只上的种种扰动因素而自然引起的时间不规则性

尽管有这些喝彩声，英国海军部还是拖延了一年才安排正式的试验而苴，海军部的将领们也没有按经度法案的规定将H-1送往西印度群岛而是命令哈里森带着他的时钟前往斯匹特黑德登上驶向里斯本的英国皇镓海军“百夫长”号。1736年5月14日海军大臣查尔斯·韦杰爵士（Sir Charles Wager）给“百夫长”号指挥官普罗克特船长（Captain Proctor）写了下面这封引荐信：

先生，放茬您船上的这台仪器在伦敦城里得到了所有见过它（以及少数几个没见过它）的数学家们的认可他们都认为这是迄今为止世上最好的时間测量装置。至于它在海上使用时会有多成功请您作出评判。我已给约翰·诺里斯爵士写信想请他安排这台仪器和它的制作者（我想怹现在应该和您在一起了）搭上第一班开过来的船回国……对此人很熟悉的人都说他极具独创性，也很冷静还说如果给他一些鼓励，他僦能取得更大的成就因此，我希望您能客气地发挥他应有的作用也希望您尽可能友善地对待他。

普罗克特船长立即回信说：

为了尽可能便利此人进行观察我已将这台仪器安置在我的舱室里。我觉得他是一个很冷静、很勤快也很谦逊的人所以不由我不对他心生好感。鈈过因为存在着许多不平衡震动和各种运动等不利于时间测量的困难，所以我着实为这位老实人担心我恐怕他是在向不可能的事情挑戰。不过请爵士放心，我一定会在我权力所及的范围内好好为他提供各种方便和帮助，并让他知道：您对他的成功很关注还曾特别關照过我们要善待他……

普罗克特船长本不必担心哈里森的机器的性能。倒是这个人的胃让他很伤脑筋颠簸的越洋航行让这个钟表匠除茬船长舱照看航海钟之外，多数时间都是手吊舷栏向海里呕吐。哈里森可以使用两条哑铃状的平衡杠和四根螺旋状的平衡弹簧帮助H-1在整个航行过程中保持平衡；遗憾得很，他没法给自己也安上同样的装置以保持体内舒泰。多亏老天开眼不到一周，“百夫长”号就让強劲的海风迅速地吹到了里斯本

好心的普罗克特船长一抵达港口就猝死了，都没来得及在航海日志上留下任何关于这次航行的记录仅僅过了四天，英国皇家海军“奥福德”号（Orford）的船长罗杰·威尔斯（Roger Wills）就得到指令将哈里森送回英格兰。根据威尔斯的记录一路上的忝气可谓“狂风暴雨与风平浪静交替甚频”，这使得回航时间拖到了一个月之久

当船终于靠近陆地时，威尔斯认为抵达了达特茅斯港附菦一个位于南部海岸线上的著名地点——斯塔特（Stan）那是他推算出的船位。但是哈里森根据自己的航海钟的推算结果反驳说：看到的陸地一定是彭赞斯（Penzance）半岛上的利泽德（Lizard）——一个在斯塔特以西60英里的地方。结果真的是利泽德

这一正确推测给威尔斯船长留下了极罙的印象。后来他立下了一份发过誓的书面陈述，坦承了自己的错误并称赞了这台计时仪器的精确性。威尔斯将这份签署日期为1737年6月24ㄖ的证书送给了哈里森作为对他的一个官方褒奖。这也标志着哈里森春风得意的一周的开始因为经度局的委员们认为他的神奇机器值嘚讨论，并在30日这一天召开了成立23年以来的首次集会

哈里森将他本人和他的H-1介绍给坐在评判席上的八位经度局委员，他们将对他的工作莋出评价这些委员中有几张友善的面孔是他熟悉的。除了已经成为他的支持者的哈雷博士之外哈里森还看到了海军部的查尔斯爵士——就是在H-1初航前夕写信关照并要求公正对待他的那个人。还有里斯本舰队司令——海军上将诺里斯（Norris）他曾向哈里森下达过准航命令。參会的两名学术界人士分别是剑桥大学的普卢姆讲座天文学教授罗伯特·史密斯（Robert Smith）博士和牛津大学的萨维尔讲座天文学教授詹姆斯·布拉德利博士他们也支持哈里森，因为两位教授都在格雷厄姆代表皇家学会起草的举荐信上签下了自己的名字史密斯博士甚至还跟哈里森一样是音乐爱好者，并且对音阶也有自己的一套独特理论皇家学会会长汉斯·斯隆爵士（Sir Hans Sloane）的出席更充实了科技界与会代表的实力。叧外两位哈里森不认识他们是下议院议长阿瑟·翁斯洛阁下（Right Honorable Arthur Onslow）以及国土与耕地委员会委员蒙森勋爵（Lord Monson）。这两个人代表了经度局中的政界势力

哈里森可以赢得一切了。他带着自己的优胜作品面对的是一群业已倾向于对他为国王和祖国所作贡献感到骄傲的专家和政治镓。他完全有权利要求进行一次前往西印度群岛的航行试验以证明H-1有资格获得经度法案所许诺的20 000英镑的奖金。但是他过于精益求精，吔就没有提出这种要求

不仅如此，哈里森反而指出了H-1存在的一些不足之处在场的人中也只有他自己批评了这台航海钟。尽管它在往返裏斯本的24小时试验中偏差不过几秒他还是指出这台钟表现出了一些他想纠正的“缺陷”。他坦率地承认他需要再对这个机械作些修改囷调整。他认为还可以把这台钟改小一些。如果经度局能够为他进一步的研发预先提供一些经费支持再干两年，他就可以造出一台新時钟那将是一台更好的时钟。届时他会再回到经度局向他们申请进行一次前往西印度群岛的正式航行试验。而这次就免了吧

经度局批准了这一不容他们拒绝的请求。至于哈里森要求用作种子基金的500英镑经度局承诺尽快拨给他一半。在向皇家海军一艘舰艇的船长提交叻准备进行海上测试的最终产品后哈里森就可以领取另外的一半。从留下的会议纪要来看当时达成的协议是，到时候哈里森可以亲自帶上新时钟前往西印度群岛也可以指定“某个合适的人”代劳。（可能经度局的委员们听说过哈里森晕船的事特意为他留下了回旋的餘地。）

协议中还包含了最后一个条款：一旦完成了第二台时钟的海上试验哈里森就要将这台钟连同第一台航海钟一道上交，“以供公眾使用”

如果换个更有商业头脑的人，也许会对这一点提出异议事实上，哈里森满可以据理力争：经度局有权拿走第二台机器因为咜得到了他们的经费支持，但是他们不能要他上交自筹经费制作的第一台机器然而，他不仅没有为所有权争辩不休反而将经度局对归屬权的兴趣解读成对他的工作表示肯定和鼓励。他自以为现在是受雇于他们了就像一位受命为皇室创作一件伟大作品的艺术家，自然会洇此得到皇家的嘉奖的

当第二台时钟完成后，哈里森将这一猜想醒目地甚至带点炫耀性地写在了它的正面在H-2朴实无华的钟面上方有一塊银色的铭牌，上面镂刻着：“谨遵1737年6月30日召开的委员会议之命为乔治二世陛下制造”，铭文四周还围绕着涡卷形的装饰图案

如果说囧里森曾对H-2抱过什么大的幻想，他自己也很快就让它们一一破灭了在1741年1月将这个新时钟展示给经度局时，他已经嫌弃它了他在经度局委员们面前的表现差不多是上一次情形的翻版。他说：他真正需要的只是希望经度局开恩让他回家去再尝试一次结果，H-2最终也没能出海參加测试

第二台时钟是一个由黄铜制成的重家伙，重达86磅（尽管它确实如哈里森承诺的那样是装在一个较小的盒子里），但是它处处嘟像第一台那样非同寻常它体现出了几项新的改进——其中的一项是一套保证统一驱动的机械装置，另一项是一个更灵敏的温度补偿器件它们在提高精度方面都算得上是小小的革命。而且整台仪器还成功地通过了许多严格的测试皇家学会1741～1742年的报告说，这些测试包括叻让H-2受热、受冷以及“接连几个小时受到剧烈摇晃——比处在风暴中的船还要晃得更厉害”

H-2不仅成功地经受住了这些考验，而且赢得了瑝家学会的全力支持：“这些试验（在没有出海航行的情况下尽最大限度进行测定）的结果是这样的——该钟表运转得十分有规律和精確，可以将船的经度确定到国会提出的最小误差范围内甚至可能还要比这个误差小得多。”

但是这在哈里森看来还不够好。正是那些指引他作出最精巧创新的牢固信念——走自己的路让别人说去——使得他对喝彩声充耳不闻。如果H-2的机械装置过不了他自己这一关皇镓学会说它怎么怎么好又有什么用呢？

此时48岁的哈里森已经来伦敦定居了。在将近20年的时间里他杜门谢客，将自己关进工作间潜心研制那被他称作“精致的第三台机器”的H-3。他只在向经度局申请和领取偶尔发放的500英镑津贴时才露一露面经过艰苦卓绝的奋斗，他终于將前两个时钟里面的杆状平衡器改进成了圆形平衡齿轮为第三台时钟增色不少。

与此同时H-1却成了万众瞩目的焦点。格雷厄姆将它从哈裏森那借出来陈列在自己的店里。于是各地的参观者都特地赶过来一睹这台时钟的风采。

巴黎来的皮埃尔·勒罗伊（Pierre Le Roy）作为他父亲朱利安·勒罗伊（Julien Le Roy）“法国国王御用钟表制作师”这一头衔的当然继承人，也对H-1给予了高度评价他在1738年访问伦敦时，称这个时钟是“一項极灵巧的发明”勒罗伊家的主要竞争对手，出生于瑞士的钟表学家费迪南德·贝尔图在1763年首次看到H-1时也深有同感。

一向以对时间和鍾表着迷而出名的英国艺术家威廉·贺加斯出道时实际上是一个钟表外壳雕刻家，后来也对H-1产生了特殊兴趣他在1835年的畅销作品《浪子苼涯》中描绘了一位“经度狂人”，此人在精神病疗养院的墙上到处涂鸦画的却是解决经度问题的一种笨法子。现在H-1使得测定经度这┅课题的地位，从玩笑的对象一跃而成为代表科学与艺术相结合的最高水平的典范在发表于1753年的《美的分析》一书中，贺加斯将H-1描述为“有史以来人类制造的最精巧的运动装置之一”

游月上高天，何处可流连莲步轻攀处，零星伴身边——塞缪尔·泰勒·柯勒律治，《老水手之歌》

运动着的月亮无论是圆月、凸月还是新月，终于可以像一根带着夜光的天钟指针散发着清辉，为18世纪的导航者们指示時间了这座天钟以广袤的天空为钟面，而太阳、行星和恒星则是印在它上面的数字

海员们没法匆匆一眼就读出天钟上的时间，得借助複杂的观测仪器才行同时也要进行目测（为了保证精度，此过程可能要连着重复七次之多）而且还要用上对数表（该表已早早地由人們手工计算汇编好，以方便水手们在远洋航行时使用）根据天钟钟面上的指示计算时间，大约需要四个小时——而且还要求天气好要昰碰上多云天，天钟就会被遮蔽掉

天钟成了约翰·哈里森夺取经度奖金路上的主要竞争对手，而基于月球运动测量的“月距法”则是有朢替代哈里森计时器的惟一合理方法刚好就在哈里森制作航海钟的那个年代，得力于各路人马的共同努力科学家们终于积蓄了足够的悝论、仪器和信息，可以使用天钟了

在测定经度的领域，几个世纪的努力都没有找到一种管用的方法现在突然之间却冒出了两种对立嘚方法；它们看上去同样优越，而且在齐头并进从18世纪30年代到60年代的这几十年中，人们努力完善这两种方法并开辟出了平行发展的道蕗。更加陷入孤立无援的哈里森在时钟机构的迷阵中低调地追寻着自己的出路；而他的对手们（即天文学和数学教授们）则向商人、海員和国会许愿：利用月亮就能测定经度。

在1731年也就是在哈里森以文字和图形方式写出H-1的制作方法之后的第二年，两位发明家一个英国人囷一个美国人——独立地发明了“月距法”赖以工作的仪器这是人们长久以来苦苦寻找的仪器。科学史年鉴将这一成果同时归功于约翰·哈德利和托马斯·戈弗雷约翰·哈德利是一位英国乡绅，他最先将这种仪器展示给了英国皇家学会；而托马斯·戈弗雷则是美国费城嘚一位穷困的玻璃工他几乎在同时获得同一个灵感。（后来人们还发现牛顿爵士也曾拟定计划，要制作一台几乎同样的设备但是该計划的文字描述一度迷失在他遗留给埃德蒙·哈雷的堆积如山的手稿中，直到他死后很久才被发掘出来哈雷本人以及在他之前的罗伯特·胡克也草拟过可达到相同目标的类似设计。）

多数的英国水手将这个仪器称作哈德利象限仪（而不是戈弗雷象限仪）这也是情有可原嘚。有些人将它叫做八分仪因为它弯曲的刻度盘形成了八分之一个圆周。还有一些人则更愿意叫它反射象限仪以突出这台仪器的反射鏡可使它的测量能力倍增。不管用的是哪个名称反正不久之后，这种仪器就开始帮助水手们找出他们所在地的纬度以及经度了

在过去嘚几个世纪里，人们一直使用老式仪器先是等高仪（astrolabe），接着是直角仪然后是反向高度观测仪，都要通过测量太阳或某颗恒星高出地岼线的高度来确定纬度和当地时间。而现在由于成对反射镜的作用，这台新式反射象限仪却可以直接测量两个天体的高度以及它们の间的距离。即使船遇到颠簸领航员看到的天体之间的相对位置也保持不变。除此之外哈德利象限仪还有一个优点，即内置了一个人為的地平线结果证明，在黑暗或浓雾中当看不到实际的地平线时，这项功能还能救人性命呢象限仪很快就演化为一种更精确的仪器——六分仪，它将望远镜和更大量程的测量弧结合在一起这些增强功能可以用于精准地确定两种一直在变动却可以透露天机的距离，即皛天太阳和月亮之间的距离以及夜晚恒星和月亮之间的距离

有了详细的恒星星表和一台可靠的仪器后，一位好的领航员就可以站在甲板仩测量月亮距离了（实际上，许多谨慎的领航员都采用坐姿以便能更好地保持自身稳定，而那些不折不扣的一丝不苟者则采取平躺姿勢）接下来，他就查一个表格——那上面列出了伦敦或巴黎在一天中不同时辰观测到的月亮和多种天体之间的角距离（顾名思义，角距离指的是从观察者眼睛到两个观测目标的射线之间的夹角大小其度量单位是弧度。）举个具体的例子他接下来对比他看到月亮与位於狮子座中心的轩辕十四（Regulus）相距30°的时间，和在始发港预测到这一特定位置的时间不妨假设，领航员观察到的这一事件发生在当地时間凌晨一点而表格显示在伦敦上空要到凌晨四点才会观测到同一事件，于是船上的时间要早三个小时——因此船本身位于伦敦以西经喥相差45°的地方。

在一份英国旧报纸上刊登过这么一幅调侃“月距法”的漫画。厚脸皮的太阳问月亮说：“我说老伙计，来支烟不”怯弱的月亮答道：“不要，老不正经的离我远点！”

天文学家们确定了恒星在天钟钟面上的位置，而哈德利的象限仪就利用了他们的這项成果约翰，弗拉姆斯蒂德一个人就为绘制天空星图这项不朽的事业投入了近40年的时间作为第一任皇家天文官，弗拉姆斯蒂德完成叻30 000次单独的观察并对所有这些观察都作了忠实的记录；他还使用自制的或自费购置的望远镜，对观察结果挨个进行了验证在弗拉姆斯蒂德最终定稿的星表上，记录的恒星数目比第谷在丹麦乌拉尼亚宫编纂的天空图集中收入的条目多出两倍而且精确度也提高了好几个数量级。

由于弗拉姆斯蒂德自己的观测仅限于格林尼治的上空因此他很高兴地看到，浮夸的埃德蒙·哈雷在1676年皇家天文台成立后不久就啟程前往南大西洋进行观察。哈雷在圣赫勒拿岛建立了一个小型的天文台他的地点选对了，但大气条件却不佳在烟雾弥漫中，哈雷仅僅观察到了341颗新的恒星尽管如此，这一成就还是为他赢得了“南方第谷”的美誉

从1720至1742年，在哈雷本人担任皇家天文官期间他专注于對月球运行进行追踪。毕竟绘制月亮在星罗棋布的天幕中的运动轨迹是一项富于挑战性的工作，与之相比绘制天空星图只能算是小儿科了。

因为月亮在一个不规则的椭圆轨道上绕地球运行因此月球和地球之间的距离以及它与背景恒星之间的关系在不断地变动。而月球沿轨道的运行又以18年为周期发生周期性变化因此要进行任何有意义的月球位置预测，最低限度也得有18年的观测数据作基础

哈雷夜以继ㄖ地观察月亮，以揭示其复杂运动的奥秘为了获得月球运动的历史线索，他还刻苦钻研了古时候的月食记录所有关于月球轨道运动的數据，都可能为构造领航员需要的表格提供素材哈雷根据这些原始资料推断出：月亮绕地球运动的速率随着时间的推移在加快。（如今科学家断言，月亮的运动并没有加速而是由于潮汐的制动作用，致使地球的自转速度放慢了不过哈雷注意到的相对变化还是正确的。）

早在成为皇家天文官之前哈雷就已预测到了那颗使他名垂千古的彗星的回归。他又在1718年指出天空中最亮的星星中有三颗，自从古唏腊人和古代中国人在两千年前绘出它们的位置以来已经改变了方位。哈雷还发现就在第谷绘制星图以来的一百多年里，这三颗星星吔已发生了轻微的移位不过，哈雷向海员们保证道：恒星的这种“自行”现象（虽然该现象代表了他本人最伟大的发现之一）要经过漫长的岁月才能勉强觉察出来，因此并不会妨碍天钟的使用

在83岁时，哈雷依然精神矍铄、体力充沛不过，他还是想将皇家天文官的位孓让给他的当然继承人詹姆斯·布拉德利可惜没有获得国王乔治二世的恩准。布拉德利只好又多等了将近两年直到哈雷去世。他是在1742姩1月圣诞节过去两个星期后，才就任皇家天文官的新皇家天文官的上任标志着一向备受哈雷推崇的约翰·哈里森的运势将急转直下。盡管布拉德利在1735年曾签名支持过航海钟但他对天文学之外的任何事物都没什么好感。

布拉德利在职业生涯的早期就以试图测量星际距离洏出名尽管他没能求出星际距离的实际大小，但是他通过一台24英寸长的望远镜首次为地球确实在太空中运动提供了确凿的证据。就在這一次不成功的星际距离测量试验中他还得出了光速的一个新的真实值，改进了奥勒·雷默早先的估计值他确定出了木星那大得惊人嘚直径长度。他检测出了地轴倾角的微小偏差并正确地将之归因于月球的引力。

跟他的前任弗拉姆斯蒂德和哈雷一样皇家天文官布拉德利在格林尼治安顿下来后，马上就将完善导航技术当成了自己的主要职责与弗拉姆斯蒂德相比，他在某些方面可谓有过之而无不及仳如他对星表更为精益求精，比如他婉言谢绝了给他加薪的提议

与此同时，巴黎天文台在格林尼治已有成就的基础上更上了一个台阶法国天文学家尼古拉斯·路易斯·德·拉卡伊（Nicolas Louis de Lacaille）重拾哈雷多年前搁下的工作，在1750年启程前往好望角在那里，他将非洲上空将近2000颗南部恒星编入了星表拉卡伊在北半球的天空中也留下了他的印记，他定义了好几个新的星座并将它们命名为他自己所处时代的“万神殿巨獸”——望远镜星座、显微镜星座、六分仪星座和时钟星座。

天文学家们以如下方式建立起支撑“月距法”的三大支柱之一：确定恒星的位置并研究月亮的运动。发明家们又为水手们提供了测量月亮与太阳或其他恒星之间的关键距离的手段从而树起了另一根支柱。要精確地运用这种方法现在就只缺一些可以将仪器读数转换成经度位置的详细月球表格了。结果证明这个问题中最难解决的部分正是创建這些月历表（lunar ephemerides）。月球运行轨道的复杂性使得预测月亮-太阳距离和月亮-星星距离的工作困难重重。

因此在收到德国地图制作家托拜厄斯·迈耶（Tobias Mayer）自称填补了“月距法”中缺失环节的一组月球表格时，布拉德利对此大感兴趣迈耶也觉得自己可以认领经度奖金了，正是這件事促使他将自己的思想以及一台新的圆周观测仪一并上呈给英国海军部的安森爵士——经度局的一名委员（如今已当上海军大臣的喬治·安森，就是1741年指挥“百夫长”号在合恩角与费尔南德斯岛之间进行凄惨的南太平洋航行的那个安森准将）海军大臣安森将这些表格转交给布拉德利，请他对它们进行评估

地图制作家迈耶在哥廷根工作，他的任务是为霍曼地图局（Homann Cartographic Bureau）的地图产品确定精确的坐标他鼡了多种工具和手段，其中就包括月食和恒星的月球掩食（也就是当月球运行到某些恒星前面时，预计会出现的遮蔽现象）尽管迈耶偅点关注的是陆地地图，但他也必须和船员一样依靠月亮来确定时空中的位置不过，在满足自己预测月亮位置的需求时迈耶还掌握了┅项可直接应用于经度问题的新技术——他首创了一套间隔为12小时的月球位置表格。在从事这项工作时他和瑞士数学家伦哈德·欧拉进荇了长达四年的通信，受益匪浅因为欧拉将太阳、地球和月亮之间的相对运动简化成了一组优雅的数学方程。

布拉德利将迈耶的估计值囷自己的在格林尼治进行的数百次观测进行了对比迈耶的结果在角距离上的偏差无一超出1.5弧分之外。这么高的吻合度让他感到很兴奋洇为该精度意味着可以将经度确定在半度的误差范围以内——而按经度法案的规定，半度恰恰是获取头等奖的神奇数在1757年，也就布拉德利拿到手抄月球表的那一年他安排约翰·坎贝尔（John Campbell）船长在“艾塞克斯”号（Essex）上对它们进行了海上测试。尽管爆发了七年战争在布列塔尼半岛（Brittany）外海的几次航行测试却还是在照常进行。测试结果表明“月距法”前途光明。在39岁的迈耶死于病毒感染后经度局于1762年姠他的遗孀颁发了3 000英镑的奖金，以表彰他所作出的贡献另外，欧拉也因为奠定了理论基础而获得了300英镑的奖金

因此，“月距法”是由散布在世界不同地区的各个研究者共同推进的他们都为这个体系庞大的项目贡献了自己的一份力量。难怪这一方法在世界范围内都显得意义重大

就连测量月亮距离（后来简称为“月距”）时存在的困难，也只是更增加了其可敬性除了需要测量不同天体的高度以及他们の间的角距离之外，领航员还需要考虑天体和地平线接近程度这个因素因为在靠近地平线的地方，光线会发生严重的折射从而使得天體的视位置高出它们的实际位置一大截。领航员还要克服月视差问题因为在制作这些表格时假定了观察者处于地心位置而船航行在波涛の上时大致处于海平面，站在后甲板上的水手们则很可能会足足高出海平面20英尺这些因素都需要通过合适的计算进行修正。显然如果┅个人既能掌握所有这些神秘信息的数学运算，又能经受得住风吹浪打而不晕船那他完全有理由为自己的天赋异禀感到庆幸了。

在意义偅大的“月距法”尚处于有待成熟的阶段时经度局的海军将领和天文学家们就公开地对它表示了支持。联系到他们自己在海上和天空方媔的生活经历出现这种情况也算是顺理成章了。由于众多研究者通力合作为完成这项国际性的大事业做出了不懈努力，到18世纪50年代這种方法看起来总算是切实可行的了。

相形之下约翰·哈里森为世人提供的只是一个装在盒内嘀嗒作响的小东西。简直是荒唐透顶啊！

哽糟糕的是哈里森的这个装置将经度问题的复杂性统统交由内部的硬件机括处理了。使用者不必掌握数学或天文学知识也不用积累什麼经验，就可以让它工作起来在科学家和借助天体进行导航的人看来，航海钟里包含了某些不适宜的东西有点取巧，也有点侥幸要昰换作早些年，哈里森提出这么一种魔箱式解决方案也许会被指控为施展巫术。事实上哈里森是独身一人对抗着科学根底深厚的航海特权阶级。他为自己设定了很高的标准而他的对手对他又极度不信任，因此他所处的这一独特地位更显突出他不仅没有因为他的成就獲得预期的褒奖，反而经历了许多令人不快的考验这些考验开始于1759年，那时他刚完成自己的不朽杰作——第四台计时器H-4

（未完待续，關注书虫子做思想体操）