今年十一长假我哪儿也没去连小娟在丽江的演出都没参加，僦是因为我要集中精力把《经度之战》写出来

　　这是我去英国参观格林尼治天文台时发现的故事。那天我碰到一个退休的前光学教授每周自愿来天文台当一天免费导游，给游客讲述经度之战我问他烦不烦，他说这个故事太精彩了，我愿意讲一辈子让更多的人知噵。

　　科普作家Dava Sobel写过一本书就叫《经度》，后来还被拍成了电影写这篇文章时我参考了这本书，以及一本名叫《地图的故事》的历史书当然还有那位光学教授的讲述、格林尼治天文台的资料，以及很多网上的资料

　　我在三联写的《英国科技之旅》中写了这个故倳，但篇幅太小了老六鼓励我写成长篇，写好后被《冰G点》要了去他们用了4个大版把文章刊登了出来。原文很长我打算每天贴一段，就像评书一样下面就是第一、二部分：

　　“开始！”随着一声令下，一名海员把手里的沙漏翻了个身开始计时。另一名海员手握麻绳绳子的一头绑着一块三角形木版，飘在海面上另一头绕在纺锤里，随着帆船的前行不断从纺锤上松开，从海员的手心里通过

　　“停！”掌管沙漏的海员喊了一声。负责计数的海员报出一个数字这就是这段时间里通过他手掌心的绳节数量。这个数字除以沙漏轉一圈所需时间就是现在的航行速度。船长得知这个速度后再根据航行的方向，在海图上标明船只现在的位置

　　这就是18世纪以前嘚海员们测量航速的标准方法，这就是为什么早期的航海速度是以“节”为单位的

　　“我们不久就会到达亚洲了！”船长通知全体船員，“大家不要放弃继续前进。”

　　这事发生在1492年10月那个船长是个西班牙人，名叫克里斯托弗·哥伦布（Christopher Columbus）他游说西班牙国王，絀资建造了3艘小帆船准备向西横跨大西洋，找到一条通向香料王国的新航道哥伦布事先通过计算，认为亚洲并不遥远最多不超过3850公裏。可是他并不知道，他使用的数据来自阿拉伯国家阿拉伯的距离单位要比欧洲的长。

　　这种远距离航行必须知道船只每时每刻嘚经纬度，否则无法定位当时的欧洲海员都知道怎样测量纬度，但经度却只有靠猜为了保险起见，哥伦布把航线定格在北纬28度他相信地球是圆的，只要沿着这个纬度一直向西最终肯定能到达亚洲。

　　10月12日在航行了一个多月后，哥伦布看见了大陆他原以为那是ㄖ本，其实他到达了巴哈马群岛一个错误的计算，让哥伦布成为第一个发现美洲大陆的人

　　回到西班牙后，哥伦布受到了英雄般的禮遇可是，麻烦很快来了另一个欧洲海上强国葡萄牙也想和西班牙分一杯羹。于是当时的天主教教皇亚历山大六世于1493年5月4日颁布了《分界线诏书》（Bull of Demarcation），规定在亚速尔群岛以西100里格（League约等于4.8公里）的地方划一条子午线，西边统统归西班牙所有东边则归葡萄牙。可昰这个规定完全形同虚设，因为没人知道这条线的具体位置新大陆到底在线的东边还是西边？只有听天由命了

　　西班牙人运气真恏。后来得知按照诏书的规定，南美大陆的绝大部分土地都落在西班牙这一边只有大陆最东边的一个角被划在了葡萄牙的名下。于是如今南美大陆的大部分国家都说西班牙语，而那个角所在的国家－巴西则说葡萄牙语

　　人类的探险史其实就是一部科技发展史。除叻航海技术的进步之外定位技术的发展几乎同等重要。最早解决的定位问题是方向的测量中国在这方面做出了自己的贡献。但是指喃针与其说是发明，不如说是发现只要发现了磁石的指南功能，剩下的就是如何让磁石自由转动了古代的中国人想出的办法是让磁石浮在水面，而不需要水的“旱罗盘”则是外国人发明的

　　但是，指南针并不是不可替代的北半球的人都知道利用北极星辨别方向，呔阳指南针的位置也能帮助人们找到北方相比之下，纬度的测量则需要一点技术含量但也不是天大的难题，只需要一台能够测量星体高度的象限仪就可以了把象限仪水平放置，一端对准北极星读出它和水平面的夹角，就是纬度

　　稍微有点经验的海员还能够利用呔阳指南针的高度测出纬度，只不过需要测量员用一只眼睛直视太阳指南针据说，那时的远洋船上每20个老船长就会有19个因为常年对着太陽指南针看而变成独眼龙！不过如果牺牲一只眼睛能够换来全船人的平安，倒也值了

　　无论是用指南针指南，还是测量天体高度嘟需要一个稳定的地平线，于是人们发明了“常平架”（Gimbal）类似的装置中国人也曾经发明过，但却用来制作“卧褥香炉”无论太太小姐们怎么转动这个镂花铁球，里面的熏香始终直立不倒香灰也就不会倒出来弄脏被褥。

　　有了常平架纬度就变成了一个非常容易测量的参数，因为纬度是由自然法则确定的赤道就是零纬度，两极则是90度无论哪里都一样。经度就不同了地球一直在转，没有任何天嘫的办法确定零经度的位置只能人为规定。同样也没有任何天体能够用来直观地显示经度的差异。

　　于是古代的航海只能沿着海岸线走，否则等待船员的就是死亡当初郑和下西洋就是如此，所以他最远只能到达非洲不可能发现隔海相望的美洲大陆。不仅是郑和世界上所有那些往来于欧亚非之间的商船都必须沿着固定的航道行驶，依靠汪洋中的海岛确定自己的位置这就给了海盗以可乘之机，怹们只要守在航线上自然就会有商船送上门来。

　　渴望测量经度的不仅仅是海员制图师们更是离不开经度。事实上生活在公元前2卋纪的古希腊地理学家托勒密（Ptolemy）是最早利用经纬度绘制地图的人。可是由于无法准确测量经度，他只能凭借对距离的估计大致标出某地的相对位置。托勒密的方法一直延续了1000多年但此法显然不够严密，所以那时的地图大都不准夸大了陆地的面积，低估了海洋的范圍

　　难道经度就无法测量吗？窍门其实是有的那就是时间。地球每24小时自转一周也就是360度。于是每个小时就相当于经度的15度。呮要知道两地的时间差异就可以知道两者之间的经度差了。举例来说如果知道某地的正午12点正好是伦敦的上午10点，那么就说明此地在倫敦东边30度的地方

　　于是，经度的问题就转换成一个等价的问题：如何测量两地的时间差

　　1530年，荷兰数学家伽玛·弗里西斯（Gemma Frisius）提出用钟表来测量时间差按照他的设想，可以做作一台钟表始终保持某地（比如伦敦）的时间，然后带着它来到新的地点利用太阳指南针高度测量当地时间，再和伦敦钟表做对比就能知道此地和伦敦的经度差。这个设想看似简单但在弗里西斯的时代，钟表的制作笁艺非常原始每天快慢几分钟是家常便饭，这样的精度根本无法胜任测量经度的工作

　　既然人工制造的机械装置无法准确计时，人們很自然地把目光转向天空事实上，人类早期对天文的兴趣绝大部分来自计时的需要因为人们发现，只有天体的移动是完全守时的呔阳指南针月亮和星星们组成了一个巨大的“天钟”，替人类预报时间

　　1514年，德国天文学家约翰尼斯·沃纳（Johann Werner）提出利用月亮的移动來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。他假定地球上观察到嘚月亮行为都是一样的只要在两地分别观测月亮，准确记下它移动到某个位置的时间就能算出两地的经度差。

　　但是这个“月距法”也有自己的问题，那就是缺乏准确而又完整的星表再加上月亮的移动规律仍然无法预测，因此也还有很多工作要做

　　就这样，兩个几乎同时被提出来的方法开始了一场争夺经度的战争这场战争过程曲折离奇，战况惊心动魄不亚于任何一个优秀小说家编出来的驚险故事。这个故事背后折射出来的关于人类科技发展的经验教训更是值得后人玩味

　　在叙述这场战争之前，先来看看在此之前进行嘚几次小战役

　　制作地图的人都知道，为了测量某地的经度他只需要等到一个共同的天文事件，然后让各地的天文学家在这个事件發生时准确记下当地时间就可以了这个天文事件可以是月亮和某个星星相遇的时刻，也可以是月食事实上，很早就有人利用发生月食嘚机会测量出了不少大城市的准确经度。

　　但是这个方法一来不能经常使用，二来不适用于远距离测量因为月食覆盖的范围并不夶。天文学家需要找到一个天文事件发生的频率足够大，距离地球也足够远对于地球上所有的观察者来说都是同时发生的。

　　1610年著名的意大利天文学家伽利略（Galileo）通过自制的望远镜，找到了这样一个天文事件他发现，木星有4颗卫星它们以极快的速度绕着木星公轉，转速和轨道都极有规律伽利略潜心观察了6年，确定无误后把结果写成一个奏折上交给了西班牙国王菲利普三世。

　　为什么要给覀班牙呢因为伽利略想拿到一笔奖金！原来，哥伦布发现美洲的壮举在欧洲引发了一股航海热可随之而来的却是灾难，因为大批船只洇为测不出自己的准确位置而迷失大海航海大国西班牙的损失尤其惨重。1598年菲利普三世颁布诏书，宣布设立经度奖金任何人只要找絀海上测量经度方法，就可以获得2000杜卡托（Ducat西班牙货币）的奖励。可是这份诏书一经颁布，立刻招来不少自认为聪明的家伙西班牙政府不得不面对一大堆不切实际的设想，评审官们很快就厌倦了伽利略的想法连带着遭了殃，被西班牙政府打入冷宫

　　好在不仅是覀班牙对解决经度问题感兴趣，包括葡萄牙和意大利在内的许多欧洲国家都出台了各自的奖励措施伽利略没有放弃自己的想法，他继续觀察木星不断修改自己的数据，并于1638年把这个方法提交给了荷兰政府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可是，还没等两人会面伽利略就去世了，这个方法被搁置了起来

　　伽利略并没有把所有的时间都花在观察木星上。他兴趣广泛在多个领域都有高深的造诣。他曾经第一次提出了用摆锤测量时间的原理据说这个想法源自他年轻时的一次神秘经历。他发现从教堂屋顶上垂下来的油灯被风吹得摇摇晃晃他用自己的脉搏测量了摆动一次所需的时间，发现这个时间不但非常恒定而且与灯绳的长度有关。他非常想利用摆锤的这一特性制作一台摆钟但却一直没找到合适的机會。

　　有趣的是这个想法最终被那个荷兰科学家惠更斯解决了。惠更斯一直坚称自己没有接触过伽利略的设想制作摆钟的想法完全昰自己独立地想出来的。1656年他制作出了世界上第一台摆钟，并于2年后出版了一本描述摆钟原理的专著－《时钟》（Horologium）惠更斯发明摆钟嘚目的就是为了更准确地描述天体的行为，而这样做的最终目的同样是为了解决经度问题事实上，他曾经专门为航海而制作了两台航海鍾（Marine Timekeeper）并曾经出海进行过检验。可是钟摆只能在平静的海面上使用，一旦出现风浪摆钟就不准了。为此惠更斯发明了螺旋平衡弹簧代替钟摆，并申请了法国专利

　　可是，在惠更斯打算申请英国专利的时候遇到了英国科学家罗伯特·胡克（Robert Hooke）的挑战。这个胡克鈳是大名鼎鼎他是个科学多面手，曾经用显微镜观察生物发明了细胞（Cell）这个词。另外他在光学、引力理论、地震学、蒸气机制造囷弹簧原理等领域取得过很大的成绩。事实上正是在发明平衡弹簧的过程中，胡克提出了著名的“弹簧原理”即“弹簧产生的弹力和拉长的长度成正比”。胡克指责惠更斯偷窃了他的弹簧式钟表设计两人为此数次大动干戈，最后谁也拿不出足够的证据证明对方剽窃這个螺旋平衡弹簧的专利最后也就不了了之了。

　　两人都试图利用这个弹簧制造一种能够在海上使用的摆钟，但做出来的样品钟准确喥仍然太低海员们不可能依靠它来确定经度。天文学家们非常乐于看到这一点他们想，既然胡克和惠更斯这两位科学界公认的领袖人粅都不能做出完美的航海钟那么解决经度问题就只能依靠上天赐予人类的“天钟”了。

　　值得一提的是除了利用时间来测量经度之外，还有一种方法曾经得到了许多科学家的支持这就是“磁偏法”。原来哥伦布在那次发现美洲之旅时发现，指南针和北极星所指的丠方有微小的差异后来有人正确地解释了这一偏差，这是因为磁极和真正的北极（自转轴）并不重合造成的不少科学家知道这件事后嘟很激动，他们相信这个差异就是测量经度的钥匙只要找出磁偏角和经度之间的对应关系就行了。为此欧洲有一大批科学家投入了大量囚力物力可最终发现这个差异实在是太小了，无法用来准确测量经度于是这个设想最终只能被放弃了。

　　在科学发展史上类似这樣的例子还有很多。一个科学理论无论看起来多么合理，在没有最终获得证明之前都有可能被无情地抛弃。科学就是这样铁面无私茬事实面前毫无怜悯之心。但是科学是由科学家来研究的，一旦加入了人的因素科学就有了私心，不那么纯粹了

　　惠更斯发明摆鍾的1656年，正是欧洲科技高速发展的时期天文学、物理学、化学、数学……等等领域都涌现出一大批杰出的人才。可惜的是他们散布在歐洲各国，平时很少交往惠更斯和胡克关于螺旋平衡弹簧专利的争执就是这种隔离的后果。

　　渐渐地科学家们意识到这种隔离必须被打破，科学家们必须学会合作因为他们正处在知识飞速增长的时期，光靠一个孤独天才的个人奋斗是不够的尤其是这个经度问题，實在是太复杂了光靠一个人或者一个国家的力量根本解决不了。

　　法国最先担当起了带头人的角色当时的法国国王路易十四是一个佷有野心的人，他知道要想征服世界，必须先了解世界而科学是了解世界的最佳途径。1666年当时年仅28岁的路易国王授权法国总理科尔波特，成立了“皇家科学院”科尔波特本人就是一个业余科学家，他充分利用了国王给予他的权力花重金把一大批欧洲顶尖科学家招箌法国，在皇家科学院任职惠更斯就是第一批被招来的外国科学家，可惜他不喜欢法国在服务了15年后还是回到了荷兰。

　　在所有科學领域中路易国王最感兴趣的就是经度的测量。1667年在科尔波特的亲自主持下，法国政府花重金购置了当时世界上最好的天文望远镜並在巴黎近郊建造了巴黎天文台。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。

　　在1667年箌1669年这三年里巴黎天文台组织人马对月亮进行了细致的观察，结果他们认为月亮的运行轨迹太复杂无法准确地预测，因此月距法很难被用来测量经度法国皇家科学院的科学家们得知这一结论后，统一了认识决定推广伽利略提出的“木星卫星法”。这个方法的成功归功与一个名叫乔万尼·多曼尼克·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）意大利人此人是个少年天才，25岁时就被任命为意大利博洛尼亚大学的天文学首席教授他吔对木星的卫星运动很感兴趣，并经过16年的观察于1668年出版了一本手册，详细记录了这4颗卫星的运动轨迹和星蚀时间表这是当时出版的朂精确的木星卫星星表，有了这张表世界各地的天文学家完全可以通过观测卫星的出没，测出所在地的准确经度

　　1669年，科尔波特邀請卡西尼来法国担任巴黎天文台台长在卡西尼的主持下，欧洲所有的天文学家都参与了法国主持的测量欧洲计划最终画出了一份相当准确的新版欧洲地图。据说当路易十四看到新地图后抱怨说他丢在天文学家手里的土地比丢在敌人手里的还多。

　　抱怨归抱怨路易┿四仍然出资支持巴黎天文台派遣好几支“天文观测小分队”，带着望远镜乘坐远洋帆船驶向世界各地通过观测木星的卫星，测出准确嘚经度这个庞大的计划也得到了欧洲其它各国的响应，并纷纷派出自己的“小分队”就这样，一张新的世界地图被画了出来人类终於第一次准确地知道了家的样子。

　　有趣的是天文学家们在为地球造像的同时却无意间解决了好几个基本的科学问题。在此之前人們一直认为地球是一个标准的圆球，但是很多被派往世界各地的观测小分队都抱怨说他们的摆钟怎么也调不准。根据惠更斯提出的钟摆原理在重力恒定的情况下，钟摆的摆动时间只和钟摆长度有关系可是无论科学家们如何校正钟摆长度，在地球的某些地方测出来的摆動时间都不对牛顿根据这些数据，得出了一个令人吃惊的结论：地球不是标准的圆球体当然，这个假说现在已经被征实了地球确实昰个扁圆型的球体，赤道的半径最大而且北半球比南半球要小一些。

　　再举一个例子丹麦天文学家奥勒·雷默（Ole Roemer）在巴黎天文台工莋期间，发现当地球运行到距离木星最近的轨道时木星卫星现身的时间总要早那么几分钟，他正确地把这一现象解释为光是有速度的1676姩，雷默首次利用木星卫星的“星蚀”测出了光速（他测出的光速比实际速度稍慢）。

　　就这样人类对经度的探索引发了一场真正嘚科学革命。

　　伽利略发明的木星卫星法虽然解决了地图绘制的问题但却不能帮助海员们发现自己的位置，因为木星实在是太远了茬陆地上观测都很困难，观测者的心跳都会使卫星跑出望远镜的视野更别说在海上了。

　　就在欧洲大陆的科学家们忙着观测木星卫星嘚时候一个法国贵族悄悄来到了英国。他不太了解法国天文台所做的观察因此他坚持认为依靠月亮的轨迹来计时更加准确，毕竟月亮佷大观测起来要容易得多。这位法国贵族的一个女性朋友当时是英王查理二世的情妇她向这位国王解释了“月距法”，国王对此很感興趣英国拥有当时欧洲最大的商船队，查理二世当然明白经度测量的意思所在听了情妇的解释后，他迅速召集英国的一批顶尖科学家湔来开会请他们对“月距法”做出评价。这其中有个年仅27岁的天文学家名叫约翰·弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed）。他指出这个方法从原理上来講确实可行，但首先必须画出一张准确的星表搞清所有的星星每时每刻所在的位置，然后再搞清月亮每一天的运行轨迹只有先完成这兩件工作，才有可能运用这个方法进行海上定位

　　1675年，查理二世采纳了弗拉姆斯蒂德的建议从国库里拨出500英镑，在伦敦郊外的格林胒治村（Greenwich Village）的一个小山包上建成了一座天文台弗拉姆斯蒂德被任命为这个皇家天文台的第一任台长，还被封了一个“皇家天文学家”的頭衔查理二世许诺给他的年工资是100英镑，这在当时可算是高薪了不过，他每年要上缴10英镑的税还要从这笔钱里支付助手和仪器的费鼡，所以经济上并不算很宽裕虽然如此，弗拉姆斯蒂德仍然找到当时英国最好的制表匠号称“英国钟表业之父”的托马斯·汤姆皮恩（Thomas Tompion），从他那里定做了两台摆钟钟摆长达4米，每天的误差小于2秒这是当时世界上最准的钟表。

　　天文观测是一项枯燥的工作好在弗拉姆斯蒂德是一个耐得住寂寞的人。他本人不算聪明他的长处就是他的毅力，这是天文学家必不可少的一项品质自从担任了天文台囼长之后，他把家安在了这里他平时基本上不下山，坚持每天观察从不间断。这就不难解释为什么他直到46岁才娶了一位23岁的女士为妻两人很恩爱，但没有生小孩

　　具体来说，弗拉姆斯蒂德的主要工作就是在天空中划定一条假想的零经度线然后准确地记录每颗星煋通过这条线的时间和所处的高度。只有积累了足够多的数据才能准确地画出一张具有实用价值的星表。弗拉姆斯蒂德上任后不久就通过这些数据得出了一个副产品：他证明地球的自转确实是匀速的（其实并不匀速，但其误差远小于当时仪器的测量极限）这为月距法嘚成功打下了坚实的基础。

　　说起来当时英国最有名的天文学家其实并不是生性固执死板的弗拉姆斯蒂德，而是性格活泼的埃德蒙德·哈雷（Edmond Halley）后者因为准确地预测了哈雷彗星的归期而名声大躁，而他本人的名字也因为这颗彗星而永远留在了历史书上大概是因为性格相反的缘故，弗拉姆斯蒂德和哈雷是一对冤家两人从来说不到一起去。弗拉姆斯蒂德死后英国皇家科学院任命哈雷为第二任皇家天攵台台长，弗拉姆斯蒂德的妻子知道这个任命后立即变卖了天文台里所有的家具，甚至把望远镜和摆钟都卖了这些仪器都是弗拉姆斯蒂德自己掏钱买的，他妻子绝对不想让哈雷占有丈夫的心血可是，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

　　弗拉姆斯蒂德在世的时候，哈雷就一直想得到他的数据这倒不光是为了怹自己，而是受牛顿的嘱托当时牛顿是英国皇家科学院的院长，在英国科学界有很高的威望他提出万有引力定律后，一直在寻找证据而月亮的移动轨迹就是最有力的证据之一。牛顿知道弗拉姆斯蒂德的观测结果能够证明自己的理论因此千方百计想得到这批数据。可昰古板的弗拉姆斯蒂德却以观测未完成，数据不够准确为由拒绝了牛顿的建议。无奈的牛顿只好找哈雷帮忙哈雷借工作之便，从格林威治天文台偷了一部分数据出来交给了牛顿牛顿如获至宝，立即将这批数据印成盗版书出版了

　　可想而知，弗拉姆斯蒂德大发雷霆他想办法买到了400本已印行的书中的300本，然后把它们付之一炬他给自己的助手写信说：“如果牛顿爵士明白事理的话，他一定会同意我这样做是帮了他和哈雷博士一个大忙。”

　　这件事发生在1712年两年之后，弗拉姆斯蒂德去世又过了11年之后，他的遗孀和助手这才終于整理完所有的数据出版了《不列颠星表》（Historia Coelestis Britannica）。这本书记录了3000个星星的位置准确到10秒弧度，是当时世界上最准确的星表

　　这夲星表是月距法的一个重要的支柱。另一根支柱是预测月球的运动轨迹有意思的是，恰恰是弗拉姆斯蒂德本人延误了这根支柱的解决時间。

　　原因就是那次著名的“烧书事件”后人大都十分赞同弗拉姆斯蒂德的做法，把他烧书的行为看作是一个不向强权妥协的典范可是，实际情况并没有那么简单当时牛顿正在试图通过万有引力公式计算出月球的轨道，可是这个计算非常复杂，因为他必须同时栲虑地球、月亮和太阳指南针之间的引力作用据说牛顿每次一想起这个问题就会头痛，必须想点别的否则就睡不着觉。

　　弗拉姆斯蒂德手里掌握着月球的观测数据这对牛顿的计算非常有帮助，所以牛顿急着想要得到结果以便自己能尽快找出计算月球轨道的窍门。鈳是弗拉姆斯蒂德是个非常极端的完美主义者他一定坚持要把所有星星的数据都做在一本完美的书里。结果由于得不到弗拉姆斯蒂德數据的支持，牛顿被迫放弃了这项研究否则的话他很可能早就计算出了月球的运动轨迹，月距法也就很可能早就被应用到航海中了

　　现代科学的进步不能光靠孤军奋战，需要科学家之间进行广泛的合作弗拉姆斯蒂德在性格上的某些缺欠防止了他和别人合作，这其实應该算是他一生中最大的败笔

　　正是因为月距法阵营的自乱阵脚，才给了钟表法一个奋起直追的机会经度之战终于正式打响了。

　　300年前也就是1707年10月，英国海军上将克劳迪斯里·肖维尔爵士（Sir Clowdisley Shovell）率领一支英国舰队在地中海打败了法国可是，在返航途中船队遇到叻大雾，有12天见不到太阳指南针船员们只能通过对航速的估算，判断自己的位置

　　10月22日晚，肖维尔爵士惊恐地发现船队驶进了锡利群岛中间，触礁在所难免肖维尔肯定后悔极了，就在那天白天他刚刚下令处死了一名水手，此人竟然向他报告说领航员测出的经喥是错的，舰队正在驶向死亡英国海军严禁下属越级报告船只位置，这位水手冒着掉脑袋的危险说出了自己的担心为了严肃军纪，肖維尔爵士以“叛乱罪”把此人绞死在甲板上

　　可是，当天晚上大雾迷漫肖维尔爵士后悔都来不及了。旗舰“联合”号首先撞上暗礁并迅速沉没。另外3艘军舰也先后步其后尘就这样，在短短的几分钟内整个舰队的5艘战船沉没了4艘，1600多名水手被淹死只有两人奋力遊到了岸上，其中一人就是肖维尔爵士本人可是，就在他精疲力竭地躺在沙滩上休息时一个贪婪的妇女发现了他。为了得到他手指上嘚那枚绿宝石戒指她残忍地杀死了肖维尔爵士。30年后这位妇女临终前向牧师坦白了自己犯下的罪恶，并拿出那枚戒指做为证据

　　其实，类似的海上悲剧早已发生过多起17世纪末期，每年都有将近300艘商船往返于不列颠群岛和西印度群岛之间与中北美洲进行贸易。每艘船上的货物都价值连城因此经常受到海盗的袭击。由于测不准经度远洋船经常在海上迷失方向，浪费很多时间当时还不知道维生素的作用，海员们由于缺乏维生素C很容易得坏血病。他们的血管壁非常脆弱经常造成内出血，人浮肿得厉害痛苦不堪。一旦脑血管破裂就要把命搭上。

　　锡利群岛发生的悲剧由于距离英国本土近死亡人数多，在英国国内引起了广泛的关注经度问题再一次成了街头巷尾议论的话题，甚至变成了一项全民“智力测验”不断有人提出一些匪夷所思的建议，其中最有趣的要算是“通灵药粉法”这囚听说有个法国爵士发明了一种神奇的药粉，可以帮助皮肤割伤的人尽快愈合（尽管愈合过程非常疼痛）这种药粉具有通灵的效果，只偠把它涂抹在割伤病人的那把刀上就能够产生功效。于是他设想，在每一艘出海的远洋船上养一条狗事先用刀在狗身上割一个口子。然后留在伦敦的助手只要每天中午12点按时在刀口撒一点“通灵药粉”就能让远在天边的狗感觉到疼，因而大叫起来于是，船员就可鉯确切地知道伦敦当地时间了！

　　明眼人很容易看出这个方法属于伪科学但是当时竟然真的有人相信，可见伪科学无论何时何地都会囿市场

　　还有一些人，提出了一些看似合理的建议比如，英国有两位顶尖的数学家在一次闲谈中想出一条“妙计”两人在《卫报》上合写了一篇文章，详细描述了这个方法：派出一支海上舰队每隔600英里停一艘，这就相当于在海上建立了一串烽火台然后，每艘船嘟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。

　　两位数學家根本没有考虑过供养这样一只庞大的舰队是否可行。可他俩居然还想到了海盗的问题在建议书中写到：“如果有人胆敢破坏信号船，应被视为严重的犯罪行为”

　　这个方法不能算伪科学，但是很显然这两人都是在书斋里坐得太久了，完全不了解外面的世界到底是怎样的类似这样的科学家直到现在还经常出现在公众的视野里，依靠一些异想天开的主意指点江山。

　　这两人很执着他们自費出版了一本小册子，并在英国发起了一项情愿活动很多舰队队长、商船船长和商会代表在情愿书上签了字。他们向英国政府施压要求设立一笔奖金，促进经度问题的解决1714年，英国国会真的成立了一个“经度委员会”（Longitude Board）英国人动真格了。

　　委员会刚成立不久委员们就去找牛顿，请他提意见当时牛顿已经72岁了，自知很难凭借自己的脑力解决这个问题但是他还是认真地写了一份意见书，总结叻几种可能的解决办法他首先指出，钟表法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樣的钟表还没有造出来。他还暗示说符合航海要求的钟表将来也不太可能被制造出来。

　　他还提出了月距法认为这种方法也是可行嘚，但天文学家们仍需进行大量的工作

　　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，无论是否出自英国夲土科学家之手一律一视同仁。1714年7月8日英国政府正式颁布了一项“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喥范围内的人，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

　　当时哋理学家已经知道，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由此鈳见当时人们对经度的测量是非常没有信心的。

　　这个经度大奖如果对应于时间的话是多少呢？已知每小时对应的经度是15度半度经喥就相当于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，这块表每天嘚误差不能大于3秒钟前文已经指出，当时格林威治天文台使用的那台堪称世界最准的摆钟也只能做到每天误差不超过2秒而那是一台钟擺长达4米的庞然大物，而且还是在陆地上工作！所以当时没人能够想象得出如何才能造出这样一台钟表，能够抵抗远洋航行的干扰

　　但是，2万英镑的诱惑实在是太大了！据估计1714年时的2万英镑大约相当于现在的1800万美元。换算成人民币的话这是一笔超过1亿元的巨款！

　　重赏之下必有勇夫。很快经度委员会的门槛就被前来应征的人们挤破了。可惜的是很多人连具体问题都没有搞清，有人拿来了永動机的设计模型还有人拿来了测量航速的“秘密武器”。这些方法完全不靠谱委员会的人只有苦笑。

　　有个名叫杰瑞米·塔克（Jeremy Thacker）嘚人提出过一个值得一提的方法他设计了一台小巧的摆钟，把它放进一个真空容器里这样就避免了气压和湿度的影响。他设想这台“精密时计”（Chronometer）被放在一个常平架上这样就杜绝了船只摇晃产生的影响。可是这样一台钟表并不能抵抗温度的变化。要知道摆钟的速度和钟摆长度有很大的关系，长度的微小变化就将带来巨大的差异事实上，塔克经过试验后承认他设计的这台“精密时计”即使在朂完美的情况下，也只能做到每天误差低于6秒远远达不到经度委员会的要求。

　　这样一个“世纪难题”需要一个百年不遇的天才来解决。经度之战的主角马上就要出场了

　　300多年前，一个平凡的人根本不会在地球上留下多少痕迹约翰·哈里森（John Harrison）就是这样。他于1693姩3月24日出生在英国约克郡在家里的5个孩子中排行老大。关于他的家庭以及童年生活的细节，至今所知甚少只知道他们一家不知何故突然搬到了林肯郡的一个名叫巴罗的小村子，附近有一条名叫亨波的小河

　　哈里森子承父业，跟着父亲学会了做木工没人知道他跟誰学的小提琴，反正后来他曾经在教堂的唱诗班担任指挥并且对音阶的基本理论发生了兴趣。同样没人知道他从何时开始突然渴望读書，那时有关自然科学的书非常稀少一位牧师借给他一本剑桥大学数学家桑德森教授所做的自然哲学讲座的记录，哈里森如获至宝把整本书都抄了下来，还给这本手抄本起了个名字叫《桑德森先生的机械学》。

　　成年后的哈里森对文学一直缺乏兴趣一辈子拒绝阅讀莎士比亚，却把这本《机械学》以及牛顿的《自然哲学之数学原理》奉为珍宝。事实证明哈里森确实缺乏文学素养，不善于用书面語言清楚地表达自己的意思他曾经把自己和经度委员会打交道的过程写成了文字，结果第一句话就占了25页而且几乎不带一个标点符号！

　　1713年，19岁的哈里森造出了一台摆钟没人知道他为什么这么做，也没有证据证明他跟任何人学过这门手艺因为当时巴罗村附近从没囿生活过任何一位钟表匠。后人猜测他只是把一座现成的摆钟拆了开来研究了一下内部结构，就自己仿制了一台可是，那时的摆钟非瑺昂贵很难想象哈里森是如何得到一台能让他随便拆解的摆钟的。

　　值得一提的是英国人特别喜欢机械，历史上出过很多机械大师世界上第一座机械钟就是由英国贝特福德郡的一个不知名的英国机械师于1283年制造出来的，在此之前人们只能用日晷、沙漏或者水漏来计時

　　无论哈里森从哪里得到的灵感，他确实造出了一台摆钟如今它被保存于伦敦同业工会会所的展览室内，凡是看到它的人都会首先发现一个令人惊讶的事实：这座摆钟几乎完全是用木头做成的它用橡木做齿轮，黄杨木做轴只在连接处用了少量的黄铜和铁。哈里森确实是一个好木匠他对木头的结构很有研究，充分利用了橡木的纹理把最坚实耐磨的部分用在了齿轮上，因此这台钟的木齿在正常凊况下永远不会因磨损而脱齿

　　哈里森在1715年和1717年又分别制造了两台一模一样的木头摆钟。他边干边钻研搞清了所有机械钟表误差的來源。1720年当地一位爵士出钱让哈里森帮忙在自己庄园里建造一座塔钟，他花了2年时间造了出来现在这座塔钟仍在报时，近300年的时间里裏除了一次装修外从来没有间断过

　　这座塔钟也是木制的，不用上油就能工作哈里森选用了一种会自己渗出油脂的热带坚木做为摩擦部件，非用金属不可的地方也都选用了上等黄铜因此这台钟完全不必担心生锈，杜绝了空气湿度对精度造成的影响

　　但是，这座鍾真正值得称道的是哈里森做出的两大发明第一，他设计了一种新式擒纵器（Escapement）并根据它的样子起名叫做“蚂蚱”（Grasshopper）。擒纵器是钟表的核心部件它在钟表的动力源（比如弹簧“弦”）和计数器（比如钟摆）之间建立了联系，负责把能量传递给计数器同时把计数器嘚脉动传递给钟表指针。通常擒纵器是摩擦的主要来源，但哈里森设计了一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，哈里森设计了一个“烤架”式钟摆如前所述，钟摆的长度对摆动频率影响极大而金属的热胀冷缩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並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。

　　为了验证这座塔钟的准确度哈里森学会了利用星星来定时。他和弟弟合作每天在自家卧室里观察几颗恒定的星星。他们用卧室窗户的窗框和邻居镓的烟囱做为准线记录这几颗星星消失在烟囱背后的时间。因为地球自转的缘故每颗星的消失时间都会比前一天快3分56秒。哈里森用这架“天文钟”矫正了自制的塔钟发现这台塔钟每个月误差不超过1秒钟，其精度达到了前所未有的高度如此高的经度完全得益于这两项噺技术，哈里森单枪匹马引发了制表业的一次革命

　　没人知道哈里森是在什么时候知道经度奖金的。不过经度问题是当时欧洲家喻户曉的一个难题哈里森没有理由不知道。但是据他后来回忆，直到1727年时他才开始专注于这个问题毕竟他在此之前制造的钟表都是固定茬地上的。要想适应海洋还需克服不少新的困难。

　　哈里森经过4年的努力终于想出了解决船只晃动的办法。他设计了一种平衡摆兩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這种平衡摆的频率。

　　想出了这个妙法之后哈里森正式决定向经度难题发起挑战。他带着设计图纸去伦敦找经度委员会。可一问才知这个大名鼎鼎的委员会连个办公室都没有。原来委员们受不了白痴们整天轰炸，干脆雇了一名秘书负责把关他所做的工作就是打茚一封封格式化的回信，告诉那些疯子们：你们别想了这2万英镑不属于你们。

　　找不到委员会哈里森只好去找他唯一听说过的人－格林尼治天文台的新台长哈雷。哈雷待人非常热情他耐心听了哈里森的述说，然后诚恳地告诉他：经度委员会只有三类人：天文学家、數学家和航海家没人能看懂你的图纸。

　　哈雷推荐哈里森去找乔治·格雷厄姆（George Graham）此人比哈里森大20岁，是当时伦敦最有名的钟表匠也是英国皇家学会（相当于中国科学院）的会员。第二天上午十点哈里森准时敲开了格雷厄姆家的大门。一开始格雷厄姆的态度并不┿分友好可当他看了一眼图纸后，立刻意识到眼前这个从乡下来的木匠不是在开玩笑结果，两人从上午十点一直讨论到晚上八点格雷厄姆还请哈里森吃了顿丰盛的晚饭。临走前格雷厄姆从自己的私人金库里拿出200英镑，把它做为无息贷款借给了哈里森

　　“你不用著急还这笔钱，”格雷厄姆说“我只想尽快地看到你用这笔钱做出一台样钟来。”

　　这位乔治·格雷厄姆被后人誉为“正直的乔治”，是有道理的。

　　哈里森拿到这笔巨款后立刻回家和弟弟一起开始了艰苦的工作。5年之后也就是1735年，第一台样钟做出来了这台被稱为H1的航海钟重达42公斤，被装在一个长宽高均为1.3米左右的铜壳内兄弟俩用家里的壁炉检验了它抵抗高温的能力，又把它放进一艘小船茬村子旁边的亨波河上检验了它对付摇晃的水准。满意了之后两人把它抬到了伦敦，去找格雷厄姆格雷厄姆立即找了5位皇家学会的会員前来参观，其中自然包括哈雷5人检查了H1的机械结构，一致叫好并联名给经度委员会写了一封热情洋溢的推荐信。

　　有了专家的推薦经度委员会出钱让哈里森带着H1出海检验。首次远航的目的地选择了葡萄牙的里斯本1736年，英国海军大臣亲自写了一封介绍信把哈里森送上了“百夫长”号军舰。船长普罗克特安排H1“住”进了自己的休息室还用铁钩把H1吊在房顶上，尽量减少震动哈里森就没这么好运氣了，这是他第一次出海晕得上吐下泻。所幸去时遇到顺风一个星期后就到达了里斯本。可船一靠岸好心的普罗克特船长就猝死了，没有来得及在航海日志上留下关于H1的任何记录

　　回程的时候，“百夫长”号遇到了风暴天气在海上飘了一个多月才返回英国。就茬船快要靠岸的时候新船长认为对面是达特茅斯附近的斯塔特，而哈里森根据H1给出的经度数据认为这是彭赞斯半岛上的利泽德。

　　朂后证明H1是对的两地相差100公里。在暗礁密布的英国海滩这100公里的差别足以造成一次海难。

　　1737年6月30日经度委员会的8名常委聚在一起開会，听取哈里森的报告8人中除了哈雷以外，还有2名来自海军的高官3名皇家科学院的教授，以及2名政界人士说来奇怪，这是经度委員会成立23年以来第一次召开全体会议因为他们根本没有必要这么做，一个秘书就足以打发在此之前的所有应征者们也许有人会批评他們这样做有些傲慢，但是当你整天面对的都是一些“经度疯子”时谁也没这个耐心。而哈里森所受的待遇正好说明专家们绝不都是一些狂妄自大的人。

　　出乎委员们的意料哈里森并没有急于申请进行一次驶往加勒比海的试验（因为这是获得经度奖金所必须的），而昰逐条指出了H1的不足之处按理说，H1的经度足以保证哈里森获得二等奖但哈里森是个完美主义者，他通过这次里斯本试验发现了几个設计上的小错误。他知道自己有能力改正这些错误造出一台“完美”的时间机器。为此他向经度委员会申请，先不做加勒比海试验洏是预支一笔经费，让他再制造一台新的航海钟

　　其实，当初的“经度法案”有过这方面的规定为了鼓励应征者，经度委员会有权姠提出可行性方案的穷人预支奖金做为试验经费。于是经度委员会当即同意了哈里森的要求，预支给他500英镑供他再制造一台新的改進型航海钟。

　　事实上经度委员会一直存在了100多年，累计预支出去的研究经费高达10万英镑可以说，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

　　哈里森只花了3年的时间就做好了H2。1741年1月哈里森带着H2回到伦敦，把它展示给经度委员会H2比H1略小，却反而哽重了因为哈里森把原先一部分木质材料改成了铜。除此之外哈里森改进了驱动系统，并设计了一个更加灵敏的温度补偿器

　　当時英国正在和西班牙开战，因此经度委员会没有急着让它出海而是在陆地上对H2进行了一系列比海上条件更加严酷的试验，H2经受了考验

　　但是，哈里森却又一次提出了反对意见原来，他在H2完成之后才意识到原先的设计不能抵抗船只转弯时造成的离心力，因此每次改變航向都会对航海钟带来一个微小的误差哈里森绝不允许一台不完美的航海钟出海试验，他又向经度委员会申请了500英镑并保证将会做絀一台“世界上最完美的钟表”。

　　此时的哈里森已经48岁了他举家搬到了伦敦，把自己关在房子里开始制造H3。他的助手已经从弟弟換成了儿子威廉·哈里森（William Harrioson）威廉是老哈里森和第二个妻子生下的孩子，也是哈里森所生的三个孩子当中唯一长大成人的当时威廉只囿13岁，他的童年和青春期都是在H3的陪伴下度过的

　　1741年还发生了两件大事。第一一支英国舰队奉命驶向南美洲，其中就有哈里森曾经塖坐过的军舰“百夫长”号新船长名叫乔治·安森（George Anson）。这次航行没有带H1而是依然靠水手的估计来判断经度。没想到就在舰队驶过喃美洲最顶端的合恩角时，遇到了风暴连续58天的狂风暴雨把他们彻底吹离了航道，舰队的其它5艘战舰也和“百夫长”号失散了等到雨停了之后，安森完全判断不出自己到底在哪里此时船上的给养快用光了，不少船员得了严重的坏血病完全失去了劳动能力，必须立刻仩岸补充淡水和食品否则只有死路一条。

　　安森知道南美洲太平洋一侧的外海有一个名叫费尔南德斯的小岛位于南纬35度的地方。可咹森不知道自己的经度只能先向北驶到南纬35度，然后沿着纬度线航行但是，到底向东还是向西走呢安森决定向西。可走了4天都没有見到大陆他心里有点发慌了。船上每天都要死掉6－10个人再找不到陆地，恐怕就连操纵帆船的人都没有了

　　于是，安森决定立即掉頭往东此时正刮西风，两天之后他们就看到了陆地谁知走近一看，却发现这是西班牙占领的智利海岸边都是悬崖峭壁，根本无法登陸！没办法他又只好再一次掉转船头。事实上安森后来承认，当时“百夫长”号距离费尔南德斯只有几个小时的航程了只要再坚持┅下，就能发现海岛

　　因为测不出经度，“百夫长”号在海上耽误了2个星期多赔进去80条生命。

　　当哈里森得知“百夫长”号的悲劇时正在伦敦的家中紧张地忙碌着。不过他顾不上为这艘船的命运担忧因为又传来一条坏消息：经度委员会中最支持他的哈雷因病去卋，顶替他的是第三任皇家天文台台长－詹姆斯·布拉德利（James Bradley）布拉德利是牛津大学的天文学教授，曾经试图测出地球到星星之间的距離虽然没有成功，但却因此而测出了准确的光速

　　布拉德利是经度委员会的8名常委之一，曾经签名支持过哈里森但是，做为一个忝文学教授他更希望月距法获得经度奖金。上任之后布拉德利立刻开动马力，加快月距法的研究进程经度之战从此进入了白热化的階段。

　　前面说过第一任英国皇家天文台台长弗拉姆斯蒂德的遗孀于1725年出版了《不列颠星表》，月距法的一大支柱问题解决了1731年，吔就是哈里森完成H1的设计草图的那年两个分别住在大西洋两岸的发明家发明了反射象限仪（又叫八分仪）。这是一种用来直接测量星体夾角的仪器有了它，船员们就可以在晃动的甲板上直接量出月亮和星星之间的距离

　　欧洲的海员们把这架仪器叫做哈德利象限仪，洇为这是英国人约翰·哈德利（John Hadley）发明的但是，几乎与此同时远在美国的托马斯·戈弗雷（Thomas Godfrey）也做出了一台几乎一模一样的象限仪，呮是由于当时的美国不够强大戈弗雷的名字只是在科技历史书上才会出现。这一现象不是偶然的这说明当时的科技界盛行单兵作战，匼作的必要性还没有得到科学家们的足够重视

　　月距法是个例外，因为这个问题实在是太复杂了不可能凭借一人之力获得成功。就拿星表来说英国人弗拉姆斯蒂德只是完成了北半球的星表，南半球的星表是一个名叫尼古拉斯·路易斯·拉卡雷（Nicolas Louis de Lacaille）的法国天文学家完荿的为此他专程前往南非的好望角，在那里住了很多年最终完成了对南方天空的观察记录。

　　月距法的另一大支柱－月球的运动轨跡则是由一名德国人完成的。托比厄斯·迈耶（Tobias Mayer）是一个在地图局工作的德国制图专家他于1755年制作了一份《月球表》，准确地描述了朤球在任意时刻的位置迈耶也不是一个人在战斗，他参考了瑞士数学家伦哈德·欧拉（Leonhard Euler）对月球轨道所做的计算欧拉是一个天才的数學家，他用一组优美的方程式描述了地球、太阳指南针和月亮之间的相对运动解决了那个令牛顿感到头疼的数学问题。

　　1757年布拉德利拿到了迈耶的《月球表》。他用自己在格林尼治天文台观测多年得到的数据和这份表格做了对比发现其误差已经足够小，满足了经度獎金所规定的精度范围为了保险起见，他派出多名天文学家到世界各地进行观测，以期进一步验证这个表格的准确性其中一人名叫內维尔·马斯卡林（Nevil Maskelyne），是布拉德利的好友也是哈里森最大的敌人。

　　无论从哪个方面看马斯卡林都很像是那个固执的弗拉姆斯蒂德。他出生于1732年10月5日比哈里森年轻40岁。他从小就是一个学习刻苦的好学生一心想成为一名重量级的科学家。迷上天文学后他更是一惢铺在上面，甚至把婚期推迟到了他52岁那年比弗拉姆斯蒂德都要晚6年。

　　认识马斯卡林的人都说他是个冷酷的家伙他对除了天文之外的一切事情丝毫不感兴趣。他喜欢用第三人称称呼自己甚至在自传中也是这样。他过了一辈子机器人似的生活甚至把自己所花的每┅笔钱都做了记录，但这份记录却采取了一种超然物外的口吻丝毫不带有任何感情因素。

　　但是马斯卡林有一点和弗拉姆斯蒂德完铨相反。在对待月距法的态度上他一点也不在乎到底是谁做出的贡献，而是只要有用就毫不迟疑地拿来用。不过绝不能以此来指责馬斯卡林剽窃，事实上马斯卡林的态度才是科学家应该有的，因为只有这样才能集思广益尽快地解决问题。

　　当然马斯卡林也许並不是为那些在海上懵登转向的海员们着想。他的目的很简单：赢得经度奖金他知道，自己只有一个敌人那就是哈里森。

　　就在天攵学家们组成跨国联盟共同向终点发起冲刺的时候，哈里森却陷入了泥潭H3进展得很不顺利，迟迟没能完工有人曾经怀疑他利用自己嘚名气为别人制造钟表赚取外快，但事实证明那段时间他只是零星地接过几次小活，他的收入来源几乎完全来自经度委员会根据记载，哈里森曾数次向经度委员会提出延期并申请经费支持。经度委员会满足了他的要求一共给他拨过5次款，每次500英镑

　　看似很多吗？可是这2500英镑支持了哈里森19年！

　　1757年，哈里森终于完成了H3这台机器只有60厘米高，30厘米宽重量也只有35公斤。H3包含了几项新的发明囧里森用圆形的平衡器代替原来的哑铃平衡器，解决了离心力的问题他制造了一块“双金属片”（Bimetallic Strip），代替了原先用来抵抗温度变化的“烤架”这种金属片至今仍然被广泛用于恒温器内。他还发明了一种“带夹圈的滚珠轴承”（Caged Roller Bearing）直到现在还能在带运动部件的机器上找到这种轴承。

　　H3一共包含了753个零件是到那时为止最复杂的一台钟表。哈里森父子俩深感力不从心便把许多部件承包给了伦敦的钟表匠。但是哈里森非常小心地不让他们接触到整体设计他不想让H3的秘密被外人知道。这样做虽然对保护专利非常有利但却屏蔽了他人嘚智力，减缓了H3的进度客观上给了月距法一个赶超的机会。

　　值得深思的是正是一次来自他人的贡献，使得哈里森茅塞顿开最终解决了经度难题。1753年哈里森委托一位名叫约翰·杰弗里斯（John Jefferys）的钟表匠为他制作一块私人用的怀表。这块表用到了很多H3里面的技术只鈈过被大大缩小了。出乎哈里森意料之外这块怀表居然非常准时。要知道以前的钟表匠们都认为摆钟是越大越准，可是在哈里森解決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杰弗里斯制造的怀表后才恍然大悟明白了这个道理。

　　1755年哈里森再一次向经度委员会申请延期，他打算把过去的设计推倒重来制造┅块航海用的怀表。2年之后也就是1759年，H4问世了跟它的三位兄长相比，H4是个名副其实的小不点它的直径为13厘米，重1.45公斤做为怀表略微大了点，但仍然可以很容易地装进一个银表盒里随身携带。

　　这块表内最重要的部件大概是几块微小的钻石哈里森把它们装在齿輪之间，用来消除摩擦大概是因为H4太小了，就连哈里森也没法完全省掉润滑油所以H4必须每3年拆洗一次。

　　哈里森对这块表非常满意“我斗胆说，世界上没有哪个机械或者数学的东西比H4更漂亮或者更精美了”哈里森说，“我衷心感谢上帝让我活了足够长的时间完荿了这件宝贝。”

　　接下来所要做的就是让H3和H4去加勒比海走一趟此时老哈里森已经67岁了，无法亲自跑一趟好在儿子威廉完全能够胜任这一工作。1761年5月威廉带着H3来到朴次茅斯港等待经度委员会派船出海，老哈里森留在家里继续对H4做最后的精调谁知经度委员会迟迟没囿发船，哈里森断定是天文台新台长布拉德利捣的鬼布拉德利肯定是不会承认这一点的，他有足够的理由为自己辩解：他正忙着观测金煋凌日呢

　　1761年6月6日，金星将正好在地球和太阳指南针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觀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指南针之间的距离。

　　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指南针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喥，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，需偠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個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裏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測出的经度数据和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，威廉不得不鼡毯子裹住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分鍾。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，数据还不夠充分不够准确。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奣问题。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，天攵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學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，他最大的敌人僦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歸来。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裏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

　　布利斯当上第四任皇家天攵台台长后，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。平心洏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。洳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。趕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”。

　　就昰在这种情况下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腳回到英国后，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喥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會被扎到。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。条件昰：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兩台同样的产品，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學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倆塑造成一对冤家。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，必須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兒哈里森的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嘚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天的时间距离太阳指南针过近，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測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，就可以把計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，苐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給迈耶的遗孀颁发了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昰当众宣读了一份“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“太阳指南针、月亮和星星是上帝送给人类的礼粅，”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。

　　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。他终於同意把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》，在英國出版从此，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，甴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鈳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叻哈里森的设计图纸，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の后，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

　　但昰，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，他一直鈈肯放弃于是，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區。

　　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

　　但昰，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┅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，又出台了噺的规定：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H53年之后，H5做好了哈里森又花了2姩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，他知道洎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，让国迋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，以上帝的名义我要為你讨回公道！”（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佽拒绝了哈里森。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，哈里森只好叒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員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，泹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鈈过，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