航海计时

科学是生产力。生产的发展离不开科学，科学的发展又受生产力发展水平的限制。这种相互约束的关系，在时间计量中表现得也非常清楚。

在生产水平粗放的古代，人们用滴水（更早还有用燃烛、漏砂、落石） 等方法测量时间。后来，由于冶炼技术的发展，出现了机械钟和摆钟。这些进步不仅反映人类认识自然、改造自然能力的增强，同时也真实地记录了人类科学文明史的每一个进程。

17 世纪以后，航海事业蓬勃发展。海员比任何人都更迫切地需要精密时计。对海员来说，精密守时钟犹如生命线，没有它便难于知道船只的位置， 就有触礁沉船的危险。

为什么时钟对海员如此重要呢？因为测量地球上任何一点的经度离不开时间。

海上船只的地理位置，是用它的经度和纬度来表示的。测量纬度好像没有太大问题。很早以前，人们就知道，太阳和恒星的高度不仅随季节变化， 也同观测者的纬度有关。海员只要简单地测定他所在地太阳的高度，或者北极星到地平面的夹角，就可以求出这一地点的纬度。在 17 世纪，任何有经验的水手都能以零点几度的精度测出船只所在地的纬度。

当时，欧洲几个发达的资本主义国家，出于军事和经济的需要，曾出巨额奖金，悬赏征求解决测定经度方法的人。1598 年，西班牙国王腓力普三世出 1000 克朗悬赏费。荷兰国王悬赏 10000 佛罗林。法国后来出价 10 万里弗。由此可以看出解决测定经度方法是当时十分迫切的问题。

在英国，1707 年发生了一次特大航海事故。当时，一支由海军上将 C．肖

维尔率领的英国皇家海军舰队，由于搞错经度而撞上了锡利群岛中的一个小岛。结果，4 只舰艇和 2000 名水兵（包括舰队司令 C．肖维尔本人在内的所有军官）统统葬身海底。英国政府对事故进行了长期调查之后，于 1714 年悬赏 2．0000 英镑（在当时这相当于一个中等富翁的数字），征求能以半度的精度测定地理经度的人。英国发表的官方公报是这样说的：

“兹颁发两万英镑奖金给予那些发明任何一种可以随时在海上决定经度方法的人。如果这种方法在往西印度航程中试验的结果与实际的经度位置相差在三十英里之内的话，将授予他两万英镑奖金，如果相差在四十英里，可得一万五千英镑；如果相差在六十英里内可得一万英镑。”

在这种情况下，很多科学家和有技术的工匠就致力于这方面的研究，使这项工作取得十分可观的进展。

科学家相信，至少在理论上，测定经度的方法是存在的，这多少同测定纬度一样，也取决于对太阳和恒星的观测。太阳和恒星的相互位置不随经度变化，但在东西方向有差别，这就是时间。

如果有一只船停在英国京都伦敦的格林尼治，船员在正午将自己的时计同格林尼治天文台时计对准，然后向西行驶。结果他会发现，船上的时计是下午 3 点（格林尼治时间）了，但太阳的位置看上去仍然是正午。

因为地球自转一周是 24 小时，地球经度变化为 360 度，所以船上的时间

与格林尼治时间每差 1 小时就是 15 度。这样，海员就可以由这个时间差知道

他处于格林尼治以西 45 度的地方。

那么，怎样让海员在出发时知道格林尼治时间呢？办法很简单，只要在醒目的地方安置一座大钟就行了。当时人们就是这样想的，也是这样做的。现在你要是去伦敦，还可以看到，在该市的威斯敏斯特高塔上有一具大得出奇的时钟。它在东西南北四个方向上各有一个直径几米的钟面，分针长三米半，它跳一格（一分）是 15 厘米，表示分的数字每个都有 75 厘米高。英国人把这个大钟叫做 Big Ben（大本）。它高 98 米，建于 500 多年前。当初建造的本意就是为了让海员出发时对时的。

但是，要测定经度，单知道格林尼治的时间还不行，船上还必须有一个能精密守时的钟。由于船在运动，冷热、干湿变化很大，不同纬度的地方有不同的重力差，当时要造出足够精密的航海钟是困难的。但是，生产的需要是科学发展的动力。这样的钟终于造出来了。

第一个造出这种时钟的人是英国的约翰·哈里森。他是一个木匠的儿子， 从小就喜欢工艺劳作。他费时近 40 年，于 1769 年制成了一只航海时计。1761 年，哈里森的儿子约翰·威廉带着这只时计，从朴茨茅斯港出发，远航牙买加，作测量试验。

航行的第一停靠站是马迪拉岛。按照以往经验，朴茨茅斯港到马迪拉只有 9 天航程。但第 9 天，船员们仍看不到马迪拉岛。这时，船长用老方法估

算，船的位置是西经 13 度 51 分；然而，威廉用新的时计计算却是 15 度 19 分，并预言第二天就能望见马迪拉。

第二天早晨六点钟，马迪拉果然出现在船员们面前。如果按船长计算的方位改变航向，那他们就根本到不了马迪拉。船员们高兴地狂欢起来，一下子就把船上的啤酒渴光了。

因为马迪拉只有白酒卖，没有啤酒，于是船长决定在马迪拉不停，直驶牙买加。到了牙买加，同当地的经度值相比，威廉用新时计测得的结果不仅

没有超过半度，而且只差百分之二度。

约翰·哈里森要求获得政府颁发的 20000 英镑奖金。

但不知是什么原因，大概是出于慎重吧，英国政府只答应分批支付，直到 1773 年哈里森 80 岁时才最后付清。哈里森在拿完全部奖金后的第 3 年就与世长辞了。

英国政府的这类“慎重”或许就是造成时钟发展史上一段有趣记述的根由：在时钟发展史上，第一只航海时计是哈里森制造的；但航海时计的发明人却不是哈里森，而是法国人勒·鲁瓦。后者在哈里森同时代采用了不同于哈里森的原理，也制造了相当精确的航海时计，并且得到了法国政府的及时承认。

对于这个严格说来不敢相信自己国人创造能力的当时的英国政府，人们应该总结出一些怎样的教训来呢？