一個學過木匠的鐘錶匠，是怎麼解決經度定位問題的，來看他的故事

我們上次說了經度如何難被測量，可讓人以外的是，最後經度定位的問題竟然是被一位鐘錶匠給徹底解決了。他是怎麼做的呢？我們來說說約翰·哈里森如何另闢蹊徑，通過發明了高精度的航海鍾，最終獲得了經度委員會的獎金。

哈里森是一位經驗豐富的木匠，他從小就非常喜歡鐘錶。不過他這位木工卻不只是對木工感興趣，他對世間萬物的規律都充滿了興趣。有位牧師曾經借給哈里森一本劍橋大學數學家做「自然哲學」講座的手抄講義。哈里森如獲至寶，他把這本講義抄下來，並且加上了許多自己的注釋和討論。這本講義，可以說奠定了哈里森自然科學的底子。因為在當時大學的自然哲學課堂上，它們講的「機械學」，主要就是受力分析、牛頓定律、槓桿原理等力學基礎知識。有了這些力學知識，就讓他和普通的工匠表現出了非常不同的氣質。

為什麼這麼說呢？一個有工匠精神的工匠可以精益求精地去改進和完善一個產品，但他們很難做出突破性的創新。而哈里森最終做出的航海鍾則是一個顛覆性的創新，他拋棄了擺鐘長長的鐘擺，而是改用了一對鐘形的彈簧擺輪，迅速提高了鐘的精確度。如果沒有一定的科學基礎，不能對基本原理進行思考，即使是手藝熟練的工匠也不會有能力進行這樣的創新。所以，對基礎科學原理的掌握是哈里森能取得成功的第一個關鍵因素。

哈里森成功的第二個關鍵因素，在於他豐富的知識以及經驗的積累。哈里森最後獲得經度委員會的大獎，這就像是一個運動員打破了世界紀錄，但其實在這之前，他早就已經拿了很多全國冠軍了。在他19歲的時候，他就完全用木頭造出了他的第一台擺鐘，在後來陸陸續續嘗試做其他鐘的日子裡，他對擺鐘的原理、各種不同材料的比較、鐘錶的維護等等多方面積累了豐富的知識和經驗。比如說，哈里森在設計擺鐘的時候就意識到，擺鐘之所以計時的周期不夠準確，關鍵就在於擺的長度會有熱脹冷縮，擺長如果變長，鍾就會越走越慢，擺長如果變短，鍾就會越走遠快。要提高表的精確度，首先必須解決熱脹冷縮的問題。

為了解決這個問題，哈里森發明了「格架擺」，格架結構是由細銅條和細鐵條交錯排列而成的，因為兩種金屬的熱膨脹係數不同，熱膨脹的效果恰好可以相互抵銷，這就讓擺的長度保持了固定，大大提高了計時的精確度。而且我們剛說了，哈里森的本行是木匠，所以他還對各種木質材料的性質非常有研究。比如，哈里森就意識到，木紋越密的木頭越輕，而且由於他善於利用木質材料，這些材料能分泌出一些樹脂，使得整個鐘錶摩擦很小，不需要潤滑劑。這些都是對鐘錶的小型化和輕量化起到關鍵作用的實用知識。這些小細節累積起來之後，哈里森的鐘錶就已經完全擺脫了傳統擺鐘的設計模式。

除了設計上的顛覆外，哈里森還顛覆了當時人們的一些固有偏見。當時人們都覺得越笨重的鐘走得越准，這種思維的慣性其實是由於傳統鐘擺帶來的錯誤印象。哈里森不斷改進他的工藝，他的第四代航海鍾，跟現在 iPhone 手機差不多大，但卻有著當時最高的精確度，在海上航行了接近三個月之後，這樣一個航海鍾一共只慢了5秒。

像基礎知識和經驗積累，這些都是哈里森個人的努力，除了這些，同行的支持和幫助對哈里森的成功同樣有著重要的幫助。哈里森並沒有自己一個人「閉門造表」，而是在天文學家哈雷的引薦下，哈里森在研究的初始階段就和當時英國最著名的製表工，也是皇家學會的會員，格雷厄姆取得了聯繫。哈里森向格雷厄姆介紹了一種全新的鐘錶設計方案，兩人一聊起了鐘錶專業的問題，他們就停不下來了。

比如，哈里森有天是上午10點去找的格雷厄姆，直到晚上8點，他們還在繼續聊。格雷厄姆覺得哈里森的設計思路很新奇，並且還借給他一大筆錢，讓他可以潛心做鐘錶的研究。後來，在哈里森做出了第一台航海鐘的模型時，也是由格雷厄姆向皇家學會推薦的。最後，通過這種溝通，哈里森這樣一個工匠也進入了廣義的學術共同體當中。

不過我覺得，在哈里森的研究過程中，最讓人感動的，還是他自己精益求精、鍥而不捨的這種工匠精神。

當第一代的哈里森航海鍾，以很高的精確度完成了航行實驗之後，船員和其他的科學家們都覺得這已經是巨大的成功了，但哈里森自己還是提出了一些不足之處，又繼續改進。而在第二代鐘錶還沒完全完工時，他就意識到因為設計的問題，這個鐘錶在大的風浪中可能出現額外的向心力，會導致鐘錶走得不準，於是接著設計第三代。

到了第三代，雖然解決了這些問題，但表的體積又太大了，他又開始設計第四代……這種願意正視缺點的精神實在是非常令人感動。哈里森花費數十年時間，通過一代又一代的改進，不但在不斷刷新計時的精確度，而且在不斷地嘗試把表做得越來越小。最終，在改進到第五代的時候，哈里森完成了他的傑作。

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