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格林尼治背后一亿悬赏的进度之争
一、大航海的难题
1492年,哥伦布到达了巴哈马群岛,发现了美洲新大陆,走的是北纬28度这一条直直的航线.这是因为当时人可以测量纬度,却难以准确定位经度,船只通常要么沿着海岸线行驶,要么到达固定纬度之后,再沿着纬度圈行驶,否则很有可能迷航,遇到灭顶之灾.由于定位不了经度,哥伦布发现美洲所引发的航海热,也随之引发灾难,大批船只迷路招致了毁灭,航海大国西班牙的损失尤其惨重.不能定位经度,就不能自由航海.为此,1530年荷兰数学家伽马·弗里西斯提出钟表法的设想,认为只要制作出一台极为准确的钟表,按照出发地时间走,然后来到新地点再利用太阳高度测量当地新时间,这个新时间和钟表时间的差就可以换算为经度差.1514年德国天文学家约翰尼斯·沃纳则提出月距法的想法,利用月亮的移动来测量经度,因为只有天体的移动是完全守时的,太阳、月亮和星星可以为人类预报时间.这两个设想都很好,但是当时钟表制作工艺原始,精度太差,无法用来测量经度,而月距法则缺乏准确而又完整的星表,月亮的移动规律也很难预测.
很多人意识到,面对极为复杂的经度问题,单靠个别人的奋斗不可以,必须通过合作的方式.作为有野心的大国,法国在这方面首先走出了第一步.1666年,年仅28岁的法国国王路易十四成立了皇家科学院,花重金招募了大批欧洲顶尖科学家,其中包括惠更斯,另外还购置了当时最好的天文望远镜,并在巴黎近郊建造了巴黎天文台.这些科学家的重点课题之一就是经度的测量.
通过了三年的观察,法国皇家科学院的科学家们最后决定尝试推广伽利略的木星卫星定位法.此时,恰巧意大利人乔万尼·多曼尼克·卡西尼对木星的卫星运动很感兴趣,通过16年的观察后于1668年出版了一本精确的木星卫星星表.于是法国人在1669年邀请卡西尼来法国担任巴黎天文台台长,并在卡西尼的主持下,不仅测绘出了一份经度准确的新版欧洲地图,还初步绘制了一张全新的世界地图.
但是伽利略的木星卫星法用在陆地可以,用在海上不可以.木星很遥远,在惊涛骇浪的海上没有陆地平稳观测、计算的便利,也几乎没有天文学家相助的可能.有人坚持认为依靠月亮的月距法更为实用,并将这个想法推荐给了英国国王查理二世.作为海上强国的国王,查理二世当然明白之中利害,迅速召集英国顶尖科学家讨论月距法.会上有一名年仅27岁的天文学家约翰·弗拉姆斯蒂德表示赞同,同时提出月距法必须要有准确的星表和月亮每一天的运行轨迹配套才可以.
为此,1675年查理二世拨款500英镑,在伦敦郊外的格林尼治村建成了一座皇家天文台,并任命弗拉姆斯蒂德为皇家天文台的第一任台长,年薪100英镑,在当时堪称高新.弗拉姆斯蒂德工作极为认真,直到1714年去世都没有完成工作,又过了11年,在他的遗孀和助手的帮助下,他的《不列颠星表》才最终出版,这本星表记录了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.但是仅有星表还不够,月亮的运行轨迹还没有,而且期间发生了一件大事.
1707年10月,英国海军上将克劳迪斯里·肖维尔爵士率领一支5艘战舰组成的英国舰队战胜法国人得胜归来,但是在地中海返航途中遇到大雾,连续12天不见天日,10月22日晚旗舰在内的4艘战舰触礁沉没,1600多名水手淹死.这一悲剧引发了很多舰队队长、商船船长和商会代表集中向英国政府施压.1714年英国国会并邀请牛顿做顾问,成立了经度委员会,英国政府还颁布了一项经度法案,悬赏解决经度问题：能够将经度确定到半度范围内,也就是约108公里范围的,奖励2万英镑！
二、钟表匠打败科学家
钱财虽厚,无人能领,悬赏法案出台十几年,经度问题依然悬而未解,直到1730年一个37岁钟表匠约翰·哈里森的出现,才带来一线希望.哈里森是乡村木匠的儿子,无师自通地研究会了制造钟表的技能,他来到格林尼治天文台,把自己琢磨了4年的航海钟设计方案推荐给格林尼治天文台台长哈雷,受到高度赞赏.哈雷转而介绍他认识了英国最优秀的钟表匠乔治·格拉罕姆,后者慷慨借给他200英镑无息借款来制作航海钟.
经过了6年的研制,哈里森拿出了第一台航海钟,是个重达42公斤,长宽高均为1.3米的铜壳大家伙.远航葡萄牙里斯本后,哈里森不满意,向初步认可他工作成果的经度委员会先后共借款2500英镑,又用了20多年的时间,造出了三台航海钟,其中最后一台在1759年才问世.这一台直径13厘米,重1.45公斤,经过了1761—1762年间的远航测试,结果惊人,将近半年的海上航行后,总误差还不到两分钟,远远小于经度奖金规定的范围.
经过了几乎一辈子的努力,哈里森认为荣誉和2万英镑奖金这一刻都会到来了.但是,经度委员会的天文学家们对航海记录进行了再三核算,得出了这么一个结论：1万英镑奖金可以拿到,但如果要拿到2万英镑,还必须再进行一次类似的远航,且再造出两个一样的航海钟以示成功可以复制.经度委员会中有一些人认为,哈里森的航海钟成本太高,在反射式象限仪（八分仪）发明出来,更准确的月亮运动图表也制作出之后,月距法已经廉价而且可行.就在1762年晚些,月距法最忠实的支持者皇家天文官马斯卡林也经过海上测试,首次证实了月距法的可行性.同样都接近成功,哈里森却捷足先登,很多天文学家不甘心,所以提出了上述比较苛刻的条件.
法国这时候也得到了消息,在哈里森和经度委员会僵持的时候,法国政府特意派了一个代表团来到伦敦,力图说服哈里森把航海钟的机密高价卖给法国,结果被爱国的哈里森拒绝了.最后哈里森同意把航海钟的设计图纸和设计说明整理成文字上交,并由经度委员会在英国出版《哈里森先生的计时器的原理与插图》,然后拿到了1万英镑奖金.为了拿到另外一半的1万英镑,74岁的哈里森只好再一次拿起工具,花了3年时间才造出一台航海钟,之后又花了2年的时间调试.老迈的哈里森感觉到自己没有精力再去做另一台了,无奈之下,他让儿子于1772年给英国国王乔治三世写信控诉自己受到的不公正待遇.在国王的协调下,英国国会重新审查了哈里森的情况,绕过了经度委员会,直接从国库里划拨了8750英镑给了哈里森.
哈里森的航海钟昂贵,但是使用简便,天文学家推崇的月距法计算麻烦点,但是廉价,两种方法交叉共同使用极大促进了航海业的发展.英国也因此获得了至高无上的荣誉,在国际本初子午线诞生之前,各国地图都以自己的首都或主要天文台所在经度为零经度点,此后随着英国海上力量发展和格林尼治出版的《航海年鉴》广为流传,格林尼治子午线成了世界的标准,被大多数航海家接受.1884年10月,在华盛顿举行的国际子午线会议决定,以格林尼治天文台第七任台长艾利确定的艾利子午线作为国际本初子午线.
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