我们已经习以为常的工具 在以前是为了解决实际困难所发明的 但我们的教育却往往只教很多工具 却很少告诉我们 这世界存在哪些待解决的重要问题(社会的 科学的 人文的) 以及如何训练解决与处理未知问题的能力 这可能是训练考试太多的後遗症 (摘自http://www.nsc.gov.tw/_newfiles/ popular_science.asp?add_year=2005&popsc_aid=95) 17 世纪末，英国的海上贸易随着殖民地的拓展而日益蓬勃，然而，船只却因为缺乏有 效的海上定位方法，而失事频繁。最严重的一次船难发生在 1707 年，四艘皇家海军的船 舰在即将返抵国门前触礁沈没，死亡超过二千人，举国为之震惊。来自社会各界要求解决 经度问题的声浪越来越大，终於迫使英国国会祭出重赏，这就是有名的经度大赏。 1714 年 7 月 8 日，英国国会通过了一项法案，悬赏高额奖金，徵求能解决经度问题 的「实用」方法。这个方法必须在由大不列颠驶往西印度群岛的船只上测试，如果误差在 一度（四分钟）以内，可以得到奖金一万英镑；误差如果在 0.75 度（三分钟）以内，可 以得到奖金 15,000 英镑；误差如果在 0.5 度（二分钟）以内，可以获得全额奖金两 万英镑（现在折合约新台币一亿元）。官方同时成立了「经度委员会」，负责把关审核。 其实在英国之外，其他海权国家也设立了类似的奖金，像前面提到的伽利略，就是打算用 「木星月食法」争取西班牙的奖金。伽利略没能赢得奖金，月距法尽管受到几任的皇家天 文学家的支持，但也因为不够「实用」而败下阵来。最後，悬宕 400 年的经度问题，不 是解决在什麽大师、教授的手里，而是由一个没受过多少正规教育，但创造力与意志力 过人的乡下钟表匠约翰‧哈里逊（John Harrison, 1693-1776）所破解。 哈里逊的航海计时器：哈里逊出生在英国的约克郡，但旋及举家迁至林肯郡。对繁华的 首都伦敦来说，两郡都算是生活步调缓慢，甚至落伍的乡下地方。哈里逊的父亲是木匠 ，自小耳濡目染，他很快就展露出机械设计方面的天赋（当时许多机械还是木制品）， 20 岁时完成生平的第一个木制立钟。他与幼弟詹姆士搭档，两人在 1720 年代设计制造 了许多杰出的立钟，其中有些到目前还在运转。 为了克服热胀冷缩所造成的钟摆长度变化，哈里逊发明了以两种膨胀系数不同的金属交 错制成的摆棍，使摆钟的准确度大幅提高到每个月只有一秒的误差。在这同时，经度大 赏的消息传到了偏僻的林肯郡。如果哈里逊能制造出一台便於携带，但仍能保持相同准 确度的时钟，经度的解决就有望了，然而他得先面对最大的困难－－船身摇摆造成钟摆 周期不定的问题。 为了解决这个问题，哈里逊在摆钟内添加了平衡装置，并用弹簧把两个平衡杆上下相连 ，如此钟体本身的运动对其中一个平衡杆的影响，会由另外一个平衡杆补偿回来，使得 时钟的规律性不会受到钟体的运动而影响，於是哈里逊的第一个航海计时器 H1 （其中 H 是取其姓氏的第一个字母）出炉了。 H1 基本上是他的木造时钟的金属翻版，重达 35 公斤，靠发条驱动。1736 年，哈里逊牛 刀小试，带着 H1 由葡萄牙的里斯本登船航行到牛津，H1 的表现良好，不过事事求完 美的他并未要求经度委员会举行正式测试，而是申请经费制造第二个计时器。 第二个计时器 H2 与 H1 的原理相似，但体积与重量都更大。工作进行了三年，哈里逊 才发觉平衡杆并不会完全抵销船身摇摆造成的影响，必须改成平衡轮才可以，於是他向委 员会申请更多的经费制造第三个计时器。H3 花了哈里逊 19 年的工夫，委员会大感不 耐，可是最後破解经度问题的却不是它。尽管如此，由它衍生的几项发明，例如双金属 条和抗摩擦的珠形承轴等，在今日的许多机器内部依然可见，因此也不算是白走一遭。 1753年，哈里逊请钟表匠根据他的设计，制作一个私人用的表，目的是协助他测试 H3 。没想到无心插柳柳成荫，哈里逊发现只要稍做改良，这只表便能成为出色的航海计时 器，这就是最後破解经度问题的 H4。当时根本没有人敢想像，连历代衮衮诸公都束手无 策的经度问题，竟然能被一只表解决！ 破解经度问题：H4 的直径只有 13 公分，重 1.45 公斤，貌似一只大型怀表。1761 年 H4 登场时，哈里逊已经 68 岁，再也禁不起海上的折腾，因此由儿子威廉代劳。 威廉两度带着 H4 航行到西印度群岛，H4 的表现都远远超过经度大赏的要求， 照理说应该可以赢得全额奖金，可是委员会却一再刁难。委员会质疑 H4 只是侥幸之作 ，他们要求哈里逊公开他的设计，却只肯付一半的奖金，至於另一半的奖金，必须等到 H4 的复制品通过测验，才能付给哈里逊。 最初哈里逊拒绝接受这种无理的要求，但後来还是妥协了。1765年，他公开了 H4 的内 部构造，并应委员会的要求交出 H1 到 H4 共四个计时器，还推荐当时顶尖的钟表匠肯 道尔复制 H4，这才领到一半的奖金。 为了得到剩下的奖金，年过七旬的哈里逊与威廉又造了 H5，同时肯道尔也模仿 H4 制造 了後来称为 K1 的计时器。1772 年，高龄 79 岁的哈里逊向英王乔治三世陈情，国王 非常同情他们，甚至亲自上阵测试，H5 的表现也没让人失望，但委员会却拒绝认可御 驾亲征的结果。不得已，父子俩转向国会申诉，最後终於在 1773 年 6 月获国会颁发 奖金 8,750 英镑（不是剩下的一半奖金一万英镑），算是承认他解决了经度问题 。哈里逊的大名从此与他的航海计时器一块儿永垂不朽。 值得一提的是，肯道尔的 K1 於 1772 年随着库克船长出海进行第二次的发现之旅。在长 达三年的航期中，库克的足迹遍及大洋洲和南极洲，然而不论天气如何变化，环境如何恶 劣，K1 每天的误差从未超过八秒（在赤道相当於 3.6 公里或两海里），深得库克的信 赖与赞赏。 哈里逊在库克归来後的第二年过世。在他阖眼前，至少亲睹了他的航海计时器，受到当 代最伟大航海家的肯定，对於一个穷其一生追求精确航海计时器的天才来说，再也没有 比这个更崇高的赞美了。从此，船长只要带着航海计时器出海，便可以根据时差推算自 己所在的经度，人类在茫茫大海中，不再进退失据。 哈里逊的这几个计时器，如今还陈列在格林威治天文台的航海博物馆内，继续发挥教育 的功能。读者如果有机会到格林威治一游，务必要看看这些对天文航海具有重大贡献的 精巧仪器。 经纬度的故事凸显了科学对人类文明及政治势力兴衰的巨大影响。西方世界自 15 世纪 开始，经由科学上的一连串进展与发明，使天文航海学趋於完备，因而掌握了判断经纬度的 方法，从此大洋不再是不可跨越的屏障，海权时代的序幕於焉揭开。西方列强的势力不 再局限於大陆，而是乘风御浪向全世界拓展，英国之所以能成为称霸七海的日不落国， 与其说是靠船坚炮利，不如说是扎根於科技的实力。这一点值得地狭人稠但标榜是科技 岛的我们做为借镜。 --

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