每一个历史的转身
都在风中徘徊了很久、很久
【启蒙时期】第 43 篇文章
再者,当时由于海上航路的需要,人们对于经度准确测量的需求也越来越大。
问题来了,经度有啥用呢?经度没啥用,但要和纬度联系起来才有用,可以确定位置,也就是定位。当时,人们已经知晓了测量纬度的简单办法,但经度一直以来让人头痛不已,就连当年的伽利略、牛顿、惠更斯也没有理出一些头绪。
测量经度有两个间接的办法,一个是时间,一个是月亮。经度与时差有关系,地球24小时自转一圈,因此可以平均化成24个时区,每一个相邻的时区之间,经度相差15°。但是其前提条件是,得有高度精密的钟表才行,才能算这个时间差。
但是呀,要制作一个精密的钟表谈何容易?在当时的欧洲,普遍使用的钟表是摆钟,就算是把它放在平地上,一天也能整出几分钟的误差,更别说是放在船上,一起随着海浪荡来荡去。一个钟表要是每天差个五分钟,在海上航行两个星期后,就能相差一个小时,就能算错一个时区,把中国错当日本,把巴黎错当伦敦,这显然是很荒谬的。
这条路看上去是一个死胡同,那么另一个办法呢?就是看月亮,也就是“月距法”。我们都知道,月亮在天空中的位置其实一直都在改变,早在之前,一个德国的天文学家就进行了准确的测量,他发现,月球每个小时在天空中走过的距离,大概和月亮本身的直径相等。
但是,这个办法依旧不太可行,为什么呢?因为天上恒星的位置也都在变动,时间长了,误差也就大了,而且这种办法需要提前对月亮进行长时期的观测和记录,至少要有18年的观测数据才行。再者,晚上看月亮是一件很浪漫的事,问题,大白天呢?若是天空中乌云密布,你看不到;若是大晴天呢?你就不怕你的眼睛被太阳给射瞎了?
有本事你在大晴天的白天里,连续一个月给我找出月亮的位置,我直播吃太阳!
海盗的形象为什么总是戴着一个独眼的眼罩,其实当时不仅是海盗,正常的船长也都是这个形象,因为他们在大白天看天空看太久了,你要问他没事看天空干什么?他也很无奈啊,你要给我一个劳力士手表,也不至于我要通过看天空才能判断时间。
就在大家为此犯难的时候,一个叫约翰·哈里森的英国人将钟表和时间拉开了一个新的篇章,他原先是一个木工,除了自己的本职工作外,他还对世界上的万事万物都有浓厚的兴趣,再者,他熟读当时的科学著作,这给了他一定的基础科学素养。
摆钟为什么放在地面上都有误差,就在于热胀冷缩使得摆钟的摆长经常发生变化。我们知道,摆钟具有等时性,只与其摆长有关,这是伽利略时代就已经发现的,而摆长若是经常发生变化,这一次摆动的时间就和下一次摆动的时间不相等,这也就造成了误差,累积到一定程度,就是灾难。
因此,哈里森发明了“格架摆”,由两条不同的金属交错排列而成,两种金属的热胀冷缩系数不同,可以相互抵消,这就大大提高了计时的精准性。
哈里森不断迭代,最终制作出来的摆钟非但不是很笨重的,还很小,方便携带,在海上航行三个月后,只有五秒的误差。
哈里森花费了数十年的时间,不断改进自己的摆钟,在改进到第五代的时候,他完成了自己的杰作。他造出第一代摆钟的时候才四十岁出头,直到他八十多岁的时候,他才终于拿到了那份奖金,作为对他贡献的认可。
哈里森的成功,更在于他的工匠精神,在第一代钟表以很高的精确度完成了航行实验之后,船员和其他的科学家都已经觉得是巨大的成功了,但哈里森自己还是提出了一些不足之处,又继续改进。在第二代钟表还没完工之时,他就意识到由于设计的问题,这个钟表在大的风浪中可能会出现额外的向心力,导致钟表出现误差,于是他接着去研发第三代、甚至第四代去了。
当然,英国政府的赏金也起到了一定的推动作用。
这个故事里面也透露出了一条时代的信息,在农业时代,人们对于时间的感知都是很模糊的,农业时代对于时间的精准度需求并不是很高,但是在向工业时代迈进的时候,时间精确性的重要性就体现出来了,人们甚至无法容忍几秒钟的误差。哈里森改进摆钟的时期,正值工业革命的前夜,因此也可以说,哈里森也是工业革命的一个推动者。
当然,哈里森的杰作在一开始的成本很高,大部分人用不起,在他去世后,接二连三的工匠不断改进,主要是朝着降低成本的方向前进,才最终让这种精密的时钟飞入了寻常百姓家。
然而,人们长期生活在农业时代之中,因此,大部分人对于时间的概念还是很模糊的,比如,我再睡五分钟,再等我五分钟,我五分钟后到,很多时候,实际的时间要远比五分钟多得多,这也可以看出来,大部分人都还活在农业时代的惯性之中。
下一次,我不会再说“我再睡五分钟”之类的话,我会说“我再睡一炷香的时间”,因为,我这炷香,燃烧的时间非常慢,你总不能说我食言了吧,嘿嘿。
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