我們已經習以為常的工具 在以前是為了解決實際困難所發明的 但我們的教育卻往往只教很多工具 卻很少告訴我們 這世界存在哪些待解決的重要問題(社會的 科學的 人文的) 以及如何訓練解決與處理未知問題的能力 這可能是訓練考試太多的後遺症 (摘自http://www.nsc.gov.tw/_newfiles/ popular_science.asp?add_year=2005&popsc_aid=95) 17 世紀末，英國的海上貿易隨著殖民地的拓展而日益蓬勃，然而，船隻卻因為缺乏有 效的海上定位方法，而失事頻繁。最嚴重的一次船難發生在 1707 年，四艘皇家海軍的船 艦在即將返抵國門前觸礁沈沒，死亡超過二千人，舉國為之震驚。來自社會各界要求解決 經度問題的聲浪越來越大，終於迫使英國國會祭出重賞，這就是有名的經度大賞。 1714 年 7 月 8 日，英國國會通過了一項法案，懸賞高額獎金，徵求能解決經度問題 的「實用」方法。這個方法必須在由大不列顛駛往西印度群島的船隻上測試，如果誤差在 一度（四分鐘）以內，可以得到獎金一萬英鎊；誤差如果在 0.75 度（三分鐘）以內，可 以得到獎金 15,000 英鎊；誤差如果在 0.5 度（二分鐘）以內，可以獲得全額獎金兩 萬英鎊（現在折合約新臺幣一億元）。官方同時成立了「經度委員會」，負責把關審核。 其實在英國之外，其他海權國家也設立了類似的獎金，像前面提到的伽利略，就是打算用 「木星月食法」爭取西班牙的獎金。伽利略沒能贏得獎金，月距法儘管受到幾任的皇家天 文學家的支持，但也因為不夠「實用」而敗下陣來。最後，懸宕 400 年的經度問題，不 是解決在什麼大師、教授的手裡，而是由一個沒受過多少正規教育，但創造力與意志力 過人的鄉下鐘表匠約翰‧哈里遜（John Harrison, 1693-1776）所破解。 哈里遜的航海計時器：哈里遜出生在英國的約克郡，但旋及舉家遷至林肯郡。對繁華的 首都倫敦來說，兩郡都算是生活步調緩慢，甚至落伍的鄉下地方。哈里遜的父親是木匠 ，自小耳濡目染，他很快就展露出機械設計方面的天賦（當時許多機械還是木製品）， 20 歲時完成生平的第一個木製立鐘。他與幼弟詹姆士搭檔，兩人在 1720 年代設計製造 了許多傑出的立鐘，其中有些到目前還在運轉。 為了克服熱脹冷縮所造成的鐘擺長度變化，哈里遜發明了以兩種膨脹係數不同的金屬交 錯製成的擺棍，使擺鐘的準確度大幅提高到每個月只有一秒的誤差。在這同時，經度大 賞的消息傳到了偏僻的林肯郡。如果哈里遜能製造出一臺便於攜帶，但仍能保持相同準 確度的時鐘，經度的解決就有望了，然而他得先面對最大的困難－－船身搖擺造成鐘擺 周期不定的問題。 為了解決這個問題，哈里遜在擺鐘內添加了平衡裝置，並用彈簧把兩個平衡桿上下相連 ，如此鐘體本身的運動對其中一個平衡桿的影響，會由另外一個平衡桿補償回來，使得 時鐘的規律性不會受到鐘體的運動而影響，於是哈里遜的第一個航海計時器 H1 （其中 H 是取其姓氏的第一個字母）出爐了。 H1 基本上是他的木造時鐘的金屬翻版，重達 35 公斤，靠發條驅動。1736 年，哈里遜牛 刀小試，帶著 H1 由葡萄牙的里斯本登船航行到牛津，H1 的表現良好，不過事事求完 美的他並未要求經度委員會舉行正式測試，而是申請經費製造第二個計時器。 第二個計時器 H2 與 H1 的原理相似，但體積與重量都更大。工作進行了三年，哈里遜 才發覺平衡桿並不會完全抵銷船身搖擺造成的影響，必須改成平衡輪才可以，於是他向委 員會申請更多的經費製造第三個計時器。H3 花了哈里遜 19 年的工夫，委員會大感不 耐，可是最後破解經度問題的卻不是它。儘管如此，由它衍生的幾項發明，例如雙金屬 條和抗摩擦的珠形承軸等，在今日的許多機器內部依然可見，因此也不算是白走一遭。 1753年，哈里遜請鐘表匠根據他的設計，製作一個私人用的表，目的是協助他測試 H3 。沒想到無心插柳柳成蔭，哈里遜發現只要稍做改良，這隻表便能成為出色的航海計時 器，這就是最後破解經度問題的 H4。當時根本沒有人敢想像，連歷代袞袞諸公都束手無 策的經度問題，竟然能被一隻表解決！ 破解經度問題：H4 的直徑只有 13 公分，重 1.45 公斤，貌似一只大型懷表。1761 年 H4 登場時，哈里遜已經 68 歲，再也禁不起海上的折騰，因此由兒子威廉代勞。 威廉兩度帶著 H4 航行到西印度群島，H4 的表現都遠遠超過經度大賞的要求， 照理說應該可以贏得全額獎金，可是委員會卻一再刁難。委員會質疑 H4 只是僥倖之作 ，他們要求哈里遜公開他的設計，卻只肯付一半的獎金，至於另一半的獎金，必須等到 H4 的複製品通過測驗，才能付給哈里遜。 最初哈里遜拒絕接受這種無理的要求，但後來還是妥協了。1765年，他公開了 H4 的內 部構造，並應委員會的要求交出 H1 到 H4 共四個計時器，還推薦當時頂尖的鐘表匠肯 道爾複製 H4，這才領到一半的獎金。 為了得到剩下的獎金，年過七旬的哈里遜與威廉又造了 H5，同時肯道爾也模仿 H4 製造 了後來稱為 K1 的計時器。1772 年，高齡 79 歲的哈里遜向英王喬治三世陳情，國王 非常同情他們，甚至親自上陣測試，H5 的表現也沒讓人失望，但委員會卻拒絕認可御 駕親征的結果。不得已，父子倆轉向國會申訴，最後終於在 1773 年 6 月獲國會頒發 獎金 8,750 英鎊（不是剩下的一半獎金一萬英鎊），算是承認他解決了經度問題 。哈里遜的大名從此與他的航海計時器一塊兒永垂不朽。 值得一提的是，肯道爾的 K1 於 1772 年隨著庫克船長出海進行第二次的發現之旅。在長 達三年的航期中，庫克的足跡遍及大洋洲和南極洲，然而不論天氣如何變化，環境如何惡 劣，K1 每天的誤差從未超過八秒（在赤道相當於 3.6 公里或兩海里），深得庫克的信 賴與讚賞。 哈里遜在庫克歸來後的第二年過世。在他闔眼前，至少親睹了他的航海計時器，受到當 代最偉大航海家的肯定，對於一個窮其一生追求精確航海計時器的天才來說，再也沒有 比這個更崇高的讚美了。從此，船長只要帶著航海計時器出海，便可以根據時差推算自 己所在的經度，人類在茫茫大海中，不再進退失據。 哈里遜的這幾個計時器，如今還陳列在格林威治天文臺的航海博物館內，繼續發揮教育 的功能。讀者如果有機會到格林威治一遊，務必要看看這些對天文航海具有重大貢獻的 精巧儀器。 經緯度的故事凸顯了科學對人類文明及政治勢力興衰的巨大影響。西方世界自 15 世紀 開始，經由科學上的一連串進展與發明，使天文航海學趨於完備，因而掌握了判斷經緯度的 方法，從此大洋不再是不可跨越的屏障，海權時代的序幕於焉揭開。西方列強的勢力不 再局限於大陸，而是乘風御浪向全世界拓展，英國之所以能成為稱霸七海的日不落國， 與其說是靠船堅砲利，不如說是扎根於科技的實力。這一點值得地狹人稠但標榜是科技 島的我們做為借鏡。 --

※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 61.230.142.203 ※ 編輯: lennon 來自: 61.230.142.203 (01/19 23:37)