看過這樣一個故事，兒子嫌棄臥病在床的老母親是家里的累贅，決定把她背到深山老林里遺棄。在走的路上兒子發(fā)現(xiàn)母親不時扔幾個豆子，不解地問為什么。母親說：我怕你找不到回家的路，給你做個記號。
有心的慈母為了兒子順利回家，用豆子做了一個參照物。但是在15世紀(jì)到17世紀(jì)的大航海時代，無數(shù)個母親卻只能默默祈禱，祈禱水手兒子身體安康，能夠找到回家的路。
在茫茫的大海中確定航船的位置——經(jīng)緯度，對現(xiàn)代人來說只需要拿出北斗或GPS。但是對于大航海時代的人卻是個天大的難題。
測量緯度比較容易。人們很早以前就知道，太陽和恒星的位置不僅隨季節(jié)變化，也與觀察者的緯度有關(guān)。航海者可以通過測量太陽的位置求出當(dāng)?shù)鼐暥取Ｔ诒卑肭驎r，還可以通過測量北極星在地平線上的高度來測出緯度（見圖1）。
測量經(jīng)度卻是另外一回事。緯度表示地球表面南北向的位置，經(jīng)度表示地球表面東西向的位置。但是由于地球的自轉(zhuǎn)，我們的東向和西向沒有一顆星星是靜止的，根本沒有任何天然的參照物。
當(dāng)時幾個比較發(fā)達(dá)的海洋大國，例如西班牙、荷蘭、法國，都曾經(jīng)以巨額的獎金懸賞解決經(jīng)度問題的辦法。
1707年，一支英國海軍艦隊因迷航觸礁，導(dǎo)致4艘艦艇和2千名水兵葬身海底。于是在1714年，英政府懸賞2萬英鎊（相當(dāng)于今天的數(shù)百萬美元），征求能以半度的精度測定經(jīng)度的方法。
誰也沒想到，最終這筆獎金會被一名鐘表匠約翰·哈里森獲得。
當(dāng)時的人們設(shè)想出很多測量經(jīng)度的方法，比如狗吠法、磁偏法、信號炮船法、月距法等。在這些方法中，有的荒唐可笑，有的可操作性極低。相對可行的月距法精度不足還要依賴天氣條件，最靠譜的還是鐘表法。
地球每24小時旋轉(zhuǎn)360度，所以每小時旋轉(zhuǎn)15度，每4分鐘旋轉(zhuǎn)1度。假如我們在一艘航船上，用一只甲板上的日晷測量當(dāng)?shù)貢r間，同時用一只表記錄0度經(jīng)線處的時間。如果兩個時間相差4分鐘，則我們的經(jīng)度與0度經(jīng)線相差1度，如果相差8小時，就差120度。通過經(jīng)緯度對照海圖，就可以準(zhǔn)確知道航船在地球上的位置了。現(xiàn)在可以看出，測量經(jīng)度只需要一個計時精確的表。
在當(dāng)時要制造出足夠精度的航海表，有許多困難都很難克服，比如說船的顛簸晃動、冷熱干濕的影響等。但是在解決了“經(jīng)度問題”的過程中，約翰·哈里森表現(xiàn)出了卓越的工藝才能。他發(fā)明了雙金屬片補(bǔ)償溫度變化，發(fā)明了帶夾圈的滾球軸承防止摩擦，這些技術(shù)現(xiàn)在我們還在使用。他費(fèi)時近40年，先后造出5臺航海表，其中以1759年完工的哈氏4號最為突出，這只表經(jīng)過81天的航行，誤差只有5秒鐘。
制作的過程是艱辛的。比如進(jìn)行精確度測試的時候，哈里森需要長年累月地跟蹤星辰運(yùn)動。他用自家窗戶的一條邊框和鄰居家煙囪柱的側(cè)影，作為自制天文跟蹤儀器上的十字準(zhǔn)線，用于星星定位。夜復(fù)一夜，當(dāng)給定的幾顆恒星跑出他們的視野范圍并消失在煙囪背后時，他們就記下時鐘的鐘點(diǎn)。因為地球的自轉(zhuǎn)，恒星消失的時間每晚剛好比前一晚提早了3分56秒（這是恒星日和太陽日的區(qū)別導(dǎo)致）。在所有這些深夜測試中，哈里森制作的時鐘在整整一個月里累計誤差都沒有超過一秒鐘。這讓當(dāng)時世界上生產(chǎn)出的具有最高質(zhì)量的鐘表都相形見絀了。
要懸賞錢的過程更是艱辛。由于某些權(quán)威人士的懷疑和嫉妒，受到欺凌的哈里森只能一點(diǎn)一點(diǎn)討回本該屬于他的獎金，直到1773年他80歲時，在國王喬治三世的同情翼護(hù)下，才算如愿以償。
18世紀(jì)80年代以后，航海表開始成為海上導(dǎo)航的主要工具。哈里森用杰出的工匠精神，為大海中的萬千游子指明了方向。
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