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他們對“精确”的極緻熱愛,徹底翻轉了現代社會的面貌

作者:Beiqing.com

下文經出版社授權,摘編自《追求精确》,英國作家西蒙·溫切斯特在文中講述了人類精密制造曆史的開端。

他們對“精确”的極緻熱愛,徹底翻轉了現代社會的面貌

《追求精确》,作者: [英]西蒙·溫切斯特,譯者: 曲博文 / 孫亞南,湛廬文化|中國财政經濟出版社 2023年5月。

人類曆史上(已知)最古老的精密機器

在今天,工程界公認的真正的精密工程之父是約翰·威爾金森,一位18世紀的英國人。因為對鐵這種金屬極度熱愛和癡迷,威爾金森被人們譏諷為“可愛的瘋子”。他曾造過一艘鐵制的船,喜歡在鐵制的書桌前工作,建了一個鐵制的講壇,甚至還要求在鐵制的棺材中下葬。威爾金森曾将這具鐵制的棺材放在他的工作室,而每當有女性來工作室參觀時,他便會事先躲在鐵制的棺材中,然後跳出來給訪客一個驚喜。在去世之前,威爾金森曾在英國蘭開夏郡南部的偏遠村莊制造了一根鐵制的柱子,直到今天人們仍在這根鐵柱子前面紀念他。

不過,人們同樣可以說,在“愛鐵如癡的威爾金森”之前,也有過幾乎可被稱為“精密工程之父”的先驅者。來自約克郡的鐘表匠約翰·哈裡森(John Harrison)就是其中之一。早在威爾金森之前幾十年,哈裡森就發明了一種近乎可以稱得上是精确的計時裝置。大多數當代人通常認為,精密制造隻有在近現代才能實作,但是令人萬萬沒想到的是,早在哈裡森之前的大約2 000多年前,生活在古希臘的無名匠人就已造出精良的器物。19世紀與20世紀之交,一群漁民潛入水底捕撈海綿時,在地中海底部意外發現了精密工程學的遺産。

他們對“精确”的極緻熱愛,徹底翻轉了現代社會的面貌

“精密工程之父”約翰·威爾金森,“鐵瘋子”約翰·威爾金森為瓦特申請了炮管镗床專利,這标志着精密制造的概念的誕生和工業革命的開始。圖源:《追求精确》

這些希臘人潛入伯羅奔尼撒半島南面的溫暖海水中,像往常一樣,他們在小島安提基特拉(Antikythera)附近的水域找到了許多海綿,然而這一次他們還有其他的發現:一艘沉船的殘骸,這艘沉船很可能是古羅馬時期的貨船。在支離破碎的木闆下,掩藏着大量藝術品與奢侈品,這些是潛水者夢寐以求的寶藏。其中有一個略顯神秘的方匣,方匣和電話簿一般大小,由已經鏽蝕鈣化的黃銅與木料構成。一開始,漁民認為它沒有多少考古學價值,差點把它扔掉。

這個方匣就這樣在雅典某處的抽屜中靜靜待了兩年,無人問津。期間,匣子逐漸變得幹燥,然後分裂成了3份,露出的内部結構令所有人大吃一驚。斷面上30多個金屬齒輪彼此靈活齧合,其中最大的齒輪直徑幾乎與整件物體本身相同,其他齒輪的直徑則不超過1厘米。所有齒輪上都有手工切割出的三角形鋸齒,最小的齒輪隻有15個鋸齒,最大的齒輪則有223個鋸齒,這個數量在當時是難以想象的。此外,所有齒輪似乎都是從同一塊銅闆上切割下來的。

這一發現帶給人們震驚,很快又轉變為質疑,然後漸漸轉化為某種出于困惑的畏懼。畢竟在這些科學家眼中,即使是希臘化時代最天才的工匠也不可能制造出這樣的東西來。在接近半個世紀的時間裡,這個令人生畏的機器又被鎖了起來,人們像對待緻命病原體一樣将它隔離保管。安提基特拉島位于克裡特島和希臘半島南部之間的海域,由于人們正是在這個島嶼附近的海域發現了這個裝置,于是将它命名為安提基特拉裝置(Antikythera mechanism)。漸漸地,這個裝置在希臘考古學曆史上隐匿了蹤迹,因為人們總是安于和更傳統的花瓶、珠寶、陶罐、錢币、大理石雕塑或更為精美的青銅雕塑打交道。也有人曾經出版過與安提基特拉裝置相關的書籍和小冊子,聲稱它是某種星盤或天體儀器。但除此之外,幾乎沒有人對這一發現産生興趣。

直到1951年,事情才有了轉機。一位年輕的英國學生得到許可,得以進一步研究安提基特拉裝置。這位學生名叫德裡克·普賴斯(Derek Price),他的研究方向是科學史及科學對社會的影響。在接下來的20年裡,普賴斯使用X光和伽馬射線檢查該遺物的碎片,以探尋其中隐藏了2 000多年的秘密。除了原來就裂成的3個主要部分之外,人們後來又找到了80多塊碎片。普賴斯最後斷定,這個作品比一般的星盤更複雜,意義也更重大。它有可能是某種神秘的計算裝置的核心工作元件,而這一裝置的複雜程度超出人們的想象。再加上它明顯是在公元前2世紀制造的,是以安提基特拉裝置可以說是天才的傑作。在20世紀50年代,普賴斯的工作仍受限于當時的技術,無法更好地觀察裝置内部。20年之後,磁共振成像技術的誕生改善了這一點。2006年,《自然》雜志刊登了一篇更加詳盡精細的分析,此時距那些捕撈海綿的漁民發現沉船已過去一個多世紀了。

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安提基特拉機械。

這篇文章由世界各地的專業研究者共同完成。文章的結論是,這個經希臘漁民打撈後重見天日的物件是一個小型盒狀精密機器的殘部,其實質是某種模拟計算機,附有轉盤、指針,并在表面刻有基本操作指引。這一裝置用于“計算并顯示天體資訊,以月相或日/月曆這類周期為主”。除此之外,在黃銅鑄造的機械主體上有以科林斯希臘語刻成的細小字迹,共3 400個字母。其内容顯示,隻要轉動盒子側面的曲柄,讓齒輪之間産生互相作用,就能夠預測古希臘人已知的另外五大行星的運動軌迹。

這個驚人的小機器盒吸引了為數不多但十分狂熱的愛好者。這些人後來以木材和黃銅為材料,建造出許多模拟安提基特拉裝置工作原理的模型。其中一個模型采用了銅制内部結構,其匣子外殼則使用了透明的有機玻璃。黃銅的齒輪在透明的匣子中展開,看上去猶如立體西洋棋。不同齒輪上鋸齒的數量則提供了最基本的線索,研究者通過模型了解機器制造者原本的意圖。例如,在最大的齒輪上有223個鋸齒,研究者據此想起古巴比倫天文學家的研究成果,進而茅塞頓開。因為古巴比倫那些聰明絕頂的星象觀察者早已計算過,兩次月食之間通常相隔223個朔望月。也就是說,這個齒輪能讓使用者預測月食發生的時間。其他齒輪和齒輪的組合能讓輪盤上的指針轉動,進而顯示月相和行星攝動。它還有一個略顯平常的功能,即顯示以古代奧林匹克運動會為代表的公衆運動會的舉辦日期。

現代研究者的結論是,這一裝置做工十分精細,“其中一些部件的精确度達到幾十分之一毫米”。僅從這個标準來看,安提基特拉裝置似乎完全稱得上是一台極為精密的機器。對我們的故事來說,至關重要的是,它也許是史上第一台精密機器。

然而,這種說法存在緻命的缺陷。許多深深為之着迷的現代分析者制作了模型進行測試,然後失望地發現這台機器何止是不準确,簡直就完全派不上用場。其中一枚指針本應指向火星的位置,但在多數情況下,偏差卻高達38度。美國紐約大學文物學系教授亞曆山大·瓊斯(Alexander Jones)在安提基特拉裝置這一課題上撰寫的著作最多。按照他的說法,這台複雜的機器屬于當時“尚處于萌芽階段、正在飛速發展的工藝傳統”中的一部分,其制造者的“許多設計思路值得商榷”。總體而言,這一機器的制造者創造了“值得驚歎的作品,但并非完美的奇迹”。

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安提基特拉機械的複原結構圖。

關于安提基特拉裝置,還有一個謎團直到今天仍然吸引着科學史學家。那就是安提基特拉裝置的内部塞滿了複雜的發條裝置,可是制造它的人顯然從未想過将它作為時鐘來使用。

當然,這隻有在事後看來才算得上是一個謎團。因為古希臘人忽略了在我們眼中理所當然的東西,我們不禁想要回到過去,搖搖他們的肩膀來提醒他們。在古希臘,人們當時已經在使用各種不同的計時裝置了。其中最常用的包括日晷、滴水、沙漏、油燈刻度,還有燃燒速度緩慢的蠟燭柱身上的刻度,其中沙漏的原理與今天的煮蛋計時器的原理相同。盡管安提基特拉裝置的存在告訴我們,希臘人已經擁有了利用齒輪制作計時器的能力,但他們從來沒有這麼做過。無論是希臘人,還是後來的阿拉伯人,又或者是早前更為可敬的東方國家群眾,統統未曾得到這個靈感。還要經曆許多個世紀,人們才會發明機械時鐘,而精确度就是機械鐘表最核心的要素。

改變航海史的精密鐘表

到了14世紀,世界各地有許多人聲稱最早發明了時鐘。盡管機械時鐘演變到最後的功能是顯示每一天内不同的時刻,但在早期的這類裝置中,時間卻隻扮演了相對次要的角色,這從現代人的視角來看着實有些奇怪。中世紀最初的發條時鐘使用類似安提基特拉裝置的複雜齒輪和鎖鍊,附有繁複精緻的裝飾和表盤,上面顯示的天文資訊至少與時間資訊同樣詳盡。我們幾乎可以說,比起無休無止的時間流逝,又或者牛頓慣于稱之為“持續”(duration)的單向前進的時間之流,古代的人們認為,天體在天穹中運作的軌迹有着更重要的意義。

自然界中,黎明、白晝和黃昏已為人們提供了基本時間架構,告訴我們何時起床勞作、何時小憩、何時擦去汗水喝上一杯、何時攝取營養、何時準備入眠。這就是這類觀念的來源。既然時間的準确細節隻是人為的規定,确立早上6點15分或者夜裡11點50分這樣的具體時間節點也就顯得不那麼重要了。相比起來,天體的運作由諸神決定,在人類的精神生活上有着重大意義。是以,天體運作比人工架構起來的時刻分鐘更值得注意,也是以更應該用精美繁複的機械展現。

然而最終時分秒仍然獲得了至高無上的地位,發條機制在後來主要用作計時用途。也許古人隻需仰望天空就能知道大概的時間,但當人類開始使用機械計時之後,許多各種各樣的裝置将這個使命傳承了下去,自那以後情況就未曾改變。

最早使用鐘表計時的場所是修道院。修士起床和完成每日功課都必須盡量守時,從淩晨禱到夜禱,期間還需完成午前禱、午後禱和晚禱。社會上則湧現了許多不同的專門職業,包括店主、文員、會議主持人、教師、輪班勞工等。于是,對準确計時的需求越來越迫切了。田地裡勞作的人們總能看到遠處教堂的鐘樓或者聽見鐘聲,但開會要遲到的城市居民仍然需要知道在約定時間之前具體還剩下多少分鐘。“約定時間”這種說法到了16世紀才廣為使用,這時供公衆使用的機械鐘表已随處可見。

在陸地上,鐵路交通最大程度地影響了時間的運用,甚至在一定程度上,正是鐵路定義了時間。火車站的大鐘總是吸引人們的目光,檢視自己懷表的售票員也成了一個經典形象。對于所有圖書館和部分家庭而言,時刻表有着無可比拟的重要性。時區的概念以及它在制圖上的應用,全都始于鐵路在人類社會中刻下的守時的印記。然而在鐵路年代之前,已經有一個行業比其他所有行業都更切實地需要最精确的計時工具,那就是航運業。自從15世紀歐洲人發現了美洲大陸,随後又打通了通往東方的貿易路線,航運業一直如火如荼。跨洋航行時,在廣袤無垠的海洋上辨清方向極其重要。假如人們在海上迷失了方向,好一點的結果是遭受經濟損失,差一點則可能會喪命。為了確定船隻沿着航線行駛,人們必須确定船隻在任何給定時刻的位置,而這又牽涉到确定人們登船時的準确時刻,以及更重要的,确定船隻在航海途中抵達其他參照點的準确時刻。是以,航海業的制表匠必須承擔起制造最精确的時鐘這一重任。

其中,最竭心盡力的當屬約克郡一名木匠兼細木工,他後來成了英國乃至全世界最受尊崇的鐘表專家,他就是哈裡森。哈裡森最著名的成就是為領航員提供精确确定船隻所在位置經度的方式。他以驚人的耐心制造出了一系列極為準确的鐘表,無論這些鐘表在操舵室中經曆了多麼大的風浪,幾年的運轉之後,表的誤差僅為幾秒鐘。1714年,英國經度委員會在倫敦正式成立了。經度委員會為任何能夠在30英裡誤差範圍内确定經度的人提供2萬英鎊大獎,而最終赢得大獎的人正是哈裡森。他經過畢生不懈的努力,總共設計了5個航海計時器,并把獎金收入囊中。

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約翰·哈裡森(John Harrison,1693年4月3日—1776年3月24日),英國曆史上知名的鐘表匠,2002年在英國廣播電台(BBC)組織的100個最偉大的英國人公衆投票中,約翰·哈裡森排名第39位。

後人十分珍視哈裡森的遺贈。格林尼治皇家天文台坐落在倫敦以東高高的山頂上,俯瞰海事博物館。每天清晨,海事博物館的管理者都會來到這裡調校3座鐘表,管理者和下屬都将它們稱作“哈裡森鐘”。管理者鄭重其事地為哈裡森鐘上好發條,因為他深知這三座鐘以及另一座不上發條的鐘有着無與倫比的曆史意義,每一座都是現代航海經線儀的雛形。正是這些儀器給出的準确位置,拯救了無數海員的性命。在航海經線儀發明之前,由于船長無法精确确定其所在位置,船隻常會在前方島嶼或岬角上意外擱淺。1707年,克勞茲利·肖維爾(Cloudesley Shovell)海軍上将率領的艦隊在科尼什海岸(Cornish Coast)附近發生觸礁擱淺事故,上将本人和他麾下的2 000名士兵葬身海底。事實上,正是這一慘劇,讓英國政府下定決心嚴肅考慮經度問題。設立經度委員會和獎金就是為此而做出的努力,也是格林尼治天文台每天清晨都要調校的這幾座鐘的由來。

哈裡森的發明也有着其他的重要意義,當海船上的船員可以确定他們的準确位置,并高效準确地規劃他們的航向的時候,這些鐘表的繼承者就能夠賺到難以形容的巨量财富。如今我們可以不誇張地說,通過這些财富,哈裡森的航海鐘表這一屬于大英帝國的發明,以及大英帝國對這一技術的繼承,使得大英帝國能夠持續維護全球各大海洋的霸權。精确的導航對于航海而言,就是對海洋的認知和控制,以及最終的制海權。

海事博物館的管理者戴上白色的文物保管手套,用一對獨特的黃銅鑰匙打開高高的玻璃櫃,櫃中有偉大的哈裡森制作的計時鐘裝置。這3個計時鐘都獲得了英國國防部近乎永久的資金支援。最早的計時鐘完成于1735年,現在被稱為H1,管理者可以通過用力下拉一個黃銅環鍊來給這個鐘表上發條。之後的H2和H3于18世紀中葉制成,隻需快速轉動發條的搖桿,就可以給鐘表上弦。最後一個裝置是精妙的H4“海事計時器”,哈裡森最終就是靠着這一精湛的作品赢得了他的獎金,之後,他依舊保持着輕松和低調的作風。這個計時器被放在一個直徑5英寸的銀盒子裡面,有點像舊時代老人們用的那種跟餅幹差不多大小的懷表,但要比那種懷表更大、更厚。海事計時器需要定期潤滑,如果潤滑油不足,這個計時裝置就會變得不那麼準确。而且據鐘表專家說,如果H4一直在缺乏潤滑油的狀态下運作,那麼這個表很快就會變得隻剩下秒針在動了。是以,當海事計時器處于異常運作的狀态時,它将會成為一個無聊的擺設。考慮到内部機械結構的運動将會導緻不可避免的磨損,一個隻有秒針會動的計時器是沒有意義的。是以,這些年來,天文台負責人決定,将這一傑作儲存在幾乎原始的狀态,就像牛津阿什莫林博物館(Ashmolean Museum)那些未經演奏的斯特拉迪瓦裡小提琴一樣,以初始狀态見證着大師藝術品的成就。

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哈裡森發明的H1鐘表。圖源:英國國家海事博物館

哈裡森創造了多麼偉大的機械藝術作品!當他決定參加經度獎比賽的時候,就已經打造出了許多做工精密且高度準确的計時器。其中大多數是供陸地上使用的擺鐘,不少是大型的立櫃式大鐘,每一個都比他所做的上一個更精緻。哈裡森的精巧之處,在于他對時鐘設計思路的改進,而不是像18世紀的許多同代人那樣,改進鐘表的外在裝潢。例如,他對摩擦問題很感興趣,離經叛道地使用木制齒輪制作了所有的早期鐘表,這些齒輪在當時不需要上潤滑油。因為潤滑油會随着時間的推移變得越來越黏稠,而且還會把大部分發條裝置拖慢。為了解決這個問題,他首先用堅固而細膩的黃楊木制成了所有傳動系統的齒輪裝置,後來又用緻密的、扔在水裡都浮不起來的加勒比愈瘡木來制作齒輪,而以上兩種齒輪都使用黃銅制成的齒輪樞軸。他還設計了一種特殊的擒縱裝置,作為鐘表滴答作響的心髒。由于它沒有滑動部件,是以也不會産生摩擦。這種裝置至今仍然被稱為“蚱蜢式擒縱器”,因為其中一個部件與逃逸輪脫離齧合時彈起的樣子,就像蚱蜢突然從草地上跳出來一樣。

然而,依靠重力維持長杆擺錘運動的鐘表,并不适用于行駛在波濤之上的遠洋航船,遠洋航船上需要便攜而精密的時鐘。哈裡森為經度獎比賽設計的前3個計時器均由重力系統提供動力,這些配重系統看起來與懸挂在傳統長表殼時鐘上的沉重鉛錘大不相同。相反,它們是銅棒天平,看起來像一對啞鈴,都垂直放置在機械裝置及其齒輪系統的外緣,頂部和底部由成對彈簧連接配接。哈裡森在文章中寫道,這一設計為機械裝置提供了人工重力的形式。這些彈簧使得兩個平衡梁來回擺動,就像兩個人不斷點頭一樣。當然,這一機械裝置依舊需要每天上發條,過去執行這項任務的是大洋之上的船長,現在是博物館裡那個戴着白手套的管理者。

H1、H2和H3這3個計時器,每一個都在上一代的基礎上有了非常精巧的進步,每一個都是在經年累月的實驗當中改進出來的,譬如哈裡森耗費了19年的心血才構思和制造了H3。這些鐘表在本質上都采用了相同的平衡原理,當這些機器運轉的時候,它們散發着令人驚奇又使人着迷的美,與此同時,它們又有着簡直令人眼花缭亂的複雜性。哈裡森這位曾經的木匠、中提琴手、鐘聲調音師和合唱團指揮依靠廣博的學問,改進了許許多多為後世精密機械制造奠基的基礎部件。例如,哈裡森發明了封閉式滾珠軸承,這成為滾珠軸承的前身,并促使了諸如英國滾珠軸承公司鐵姆肯(Timken)和瑞典滾珠軸承公司斯凱孚(SKF)這樣的大型現代公司的成立。為了補償H3計時器的溫度變化,哈裡森專門發明了雙金屬片,這種金屬片至今仍應用于許多日常必需品中,如恒溫器、烤面包機、電熱水壺等。

碰巧的是,這3個精妙的裝置,無論它們在外表上多麼美麗,在内部設計上多麼具有革命性,卻沒有一個是完全成功的。人們将這3個裝置帶到一艘船上,讓航海計時員使用它們計時。盡管在每次測試中,這些裝置在推測船隻的位置方面都有改進,但船上時鐘測得經度的準确程度與經度委員會的要求相差甚遠,是以未能獲獎。不過哈裡森的才華和決心得到了認可,政府繼續給予他巨額撥款,希望他能盡快在鐘表制造方面取得突破。最後他終于做到了,在1755年到1759年的4年時間裡,他并沒有制造出一個新的時鐘計時裝置,而是制造出一塊手表式計時裝置,一塊自20世紀30年代得到清洗和修複後就被稱為H4的手表。

那個修複一系列哈裡森鐘表的人名叫魯珀特·古爾德(Rupert Gould),是個很有個性的人。他是一位身高約1.93米、喜歡用煙鬥抽煙的英國皇家海軍前軍官,一位和藹可親的兒童廣播員,一位喜歡研究五花八門的學問的學者,一位溫布爾登中心球場的網球裁判,還是一位研究尼斯湖水怪的專家,同時他又因為暴力傾向、愛發酒瘋、精神崩潰後行事粗魯而飽受非議……總之,他所有這些離經叛道的行為導緻了一場在1927年受到社會廣泛關注的離婚訴訟,這場官司讓整個國家的國民圍觀這件韻事。1923年,他寫了一本關于海上鐘表的經典著作,這本著作至今仍在印刷。此後不久,他成功說服皇家天文台公開展覽哈裡森鐘,而在此之前,哈裡森鐘正在一個無人的地下室裡慢慢腐朽。165年後,他讓H1重新開始工作。H1計時器的修複工作耗費了他10年的光陰,這段歲月在2000年的電視劇《經度》(Longitude)中得以重制。在這部劇中,古爾德由演員傑裡米·艾恩斯(Jeremy Irons)扮演。

從各種意義上來說,H4這隻手表都實作了技術突破。經過31年近乎癡迷的工作,哈裡森設法把他在大型擺鐘設計中幾乎所有的技術改進都融入了這個隻有5英寸的銀色表殼中,同時還添加了一些新的技術,以確定他設計的手表在計時精準度上實作人類所能做到的極緻。

在H4中,哈裡森采用了一個溫控的螺旋主彈簧,配合上一個以史無前例的速度來回旋轉的平衡輪作為鐘表的動力核心。那個平衡輪能每個小時轉18 000次,取代了使大型鐘表顯得高大壯觀的長長的鐘擺,以及與之相比對的擺動式平衡輪。哈裡森在表上安裝了一個所謂的“自動擺錘平衡裝置”,這一裝置能在1分鐘内将主彈簧拉緊8次,并保持張力不變,進而使得擺錘擺動的頻率不變。當然,H4也有缺點,那就是它需要上油。是以,為了在減少摩擦的同時盡量減少潤滑油的消耗,哈裡森盡可能采用鑽石軸承,這是早期寶石擒縱裝置的一個經典執行個體。

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哈裡森發明的H4鐘表。圖源:英國國家海事博物館

人們至今不知道,哈裡森是如何在沒有使用精密機床的條件下,制造出H4的各個精密元件的,而精密機床的發展将是本書故事的核心。當然,所有H4的複制品及其繼任者K1無疑都采用了機床來制造手表的精密部件。人們難以相信,這種靠機床才能完成的工作,可能是由66歲的哈裡森靠純手工完成的。航海計時手表一完工,哈裡森就把它交給海軍部做關鍵的測試。哈裡森的兒子威廉·哈裡森(William Harrison)親自作為保管人,将H4帶上皇家海軍德普特福德号(HMS Deptford)。這是一艘擁有50門火炮的四級戰艦②。它從樸次茅斯出發,經曆了約8 000千米的航行後抵達牙買加。旅程結束時,人們仔細觀測發現,H4的計時誤差僅為5.1秒,在經度獎規定的容許範圍之内。戰艦在返航時,還遭遇了一段劇烈而令人不安的海上暴風雪,當時威廉不得不把計時器裹在毯子裡。最終,在整個147天的航程中,手表的誤差隻有1分54.5秒。相較于其他的航海計時儀器而言,這在當時已經達到了令人不可思議的精确程度。

盡管我們已欣然得知,哈裡森後來因為他那非凡的創作而獲得了經度獎,但事實上更引人關注的是,他雖然功勳卓著,卻沒有當即獲獎。經度委員會一直對頒發經度獎的事情遮遮掩掩,當時的皇家天文學家宣稱,他們有一種更好的測定經度的方法,即月角距,是以對于精确航海表的需求就不複存在了。可憐的哈裡森不得不去拜見十分欣賞他的國王喬治三世,請求國王出面為其調解。

然而,哈裡森遭受了接連不斷的羞辱。H4被迫再次進行測試,接下來H4又參加了為期47天的航行,并再次創造了僅僅39.2秒的誤差紀錄,這一誤差完全在經度委員會規定的範圍内。即便如此,随後哈裡森依然不得不在一組觀察者的面前拆掉手表,并将他珍貴的儀器移交皇家天文台進行為期10個月的複檢,以確定其真實性。這對H4來說又是一次考驗,隻不過這次是在一個平穩的地點,而不是在颠簸的大洋上。對當時已經79歲的哈裡森來說,這樣反複的測試無疑是痛苦和令人惱火的,他也表現得越來越不耐煩。

最後,很大程度上是由于喬治三世的幹預,哈裡森才拿到了幾乎所有的獎金。然而,大多數人對他的印象是:一個天才憑借他的刻苦努力,而非國王的出手幹預,拿到了獎金。時至今日,他那一系列偉大的精密鐘表、兩個航海表,再加上後來的H4和K1,仍然是他的功勳最有力的見證,其中的3個鐘表,時至今日依舊不停敲打着時間的節奏。它們記錄了哈裡森對精密和精确的熱愛,這份熱情已經注入了他的匠心之作中,這份匠心最終推動我們的世界發生了深刻的變化。

無論是在制造上還是在外觀上,安提基特拉機械裝置都是一種非凡而精确的裝置,但它本身并不精确,顯然這台機器有着不可避免的曆史局限性,這使得它的構造顯得業餘且不可靠,導緻在實踐中幾乎毫無用處。雖然哈裡森的計時器既精确又準确,但考慮到它們花費了數年的時間、投入了大量工藝來制造和完善,是以把它們作為“以精密制造改變世界的開始”是毫無意義的。此外,盡管無意冒犯這項不可磨滅的技術成就,但仍需指出的是,哈裡森鐘表裝置的實用價值也隻延續了3個世紀。

他們對“精确”的極緻熱愛,徹底翻轉了現代社會的面貌

電影《經度》劇照。

如今,船上海圖室裡的銅制天文鐘,就像儲存在摩洛哥式防水匣裡的六分儀一樣,都是些裝飾性強但并非不可或缺的東西。今天,無線電裡傳來了準确無誤的報時信号,而全球定位系統在與遙遠的衛星通信之後,其所在的經緯度坐标的數字讀數會傳到艦橋的計算機上。就鐘表機械而言,無論其齒輪切割得多麼精密、包裹齒輪的外殼多麼珍貴、上面的雕刻多麼複雜,它都是舊日技術的産物,現在被保留下來的主要目的隻是為了應對航船失去所有動力的極端情況,或者滿足一個想要抛開現代科技、純粹體驗早期航海生活的船長的需要。如果不是這樣的話,哈裡森的航海鐘表會積滿灰塵和鹽分,或被放在玻璃箱裡,哈裡森的名字将在人們的記憶中逐漸變得模糊,最終不可避免地消失在曆史的迷霧之中。

精密制造要想像在今天以及可預見的未來那樣,成為一種徹底改變人類社會的現象,就必須以一種可以複制的形式出現。它必須能以相同的制造方式制造出同樣精密程度的加工産品,而且還需要具備加工工序相對容易、生産頻率不能太低、制造成本可以接受這幾大特點。

任何一個像哈裡森一樣真正有學識的工匠,如果具有了足夠的技能、充足的時間、高品質的工具和材料,都可以制作出一件優雅而精确的産品。他甚至可以将同樣的産品複制為3個、4個、5個,而且每一個都是令人傾慕的、精湛的作品。今天,緻力于科學史研究的博物館陳列櫃裡擺滿了這樣的物品,最著名的是牛津、劍橋和耶魯大學的博物館。這些博物館裡有星盤和太陽系儀、渾儀和星象儀、八分儀和四分儀,以及精美的六分儀。六分儀異常豐富,包括了壁挂式六分儀和外框式六分儀,其中大多數都精美絕倫,由珠寶商匠心制作而成。

這些博物館裡所有的天文儀器都是手工制作的,全部零件都是手工切割的,包括每一個齒輪、母盤、隔網、空腔和照準儀,每一個切線螺絲和折射鏡。以上都是部件名稱,要知道六分儀與星盤一樣,有着數量巨大、屬于自己門類的專有詞彙。而且,每個部件之間的裝配,以及裝置整體的微調都必須通過“指尖的精密護理”來完成。毫無疑問,這種精細的生産方式自然打造出了精美絕倫的天文儀器,但考慮到它們的制作方式群組裝方式,這些儀器在生産數量如此有限的情況下,隻夠給一小部分精英客戶使用。這些天文儀器或許是精确的,但那時它們的精确度隻是為少數人服務的。隻有當精确度為大多數人所用的時候,“精密制造”這種概念才開始對整個社會産生深遠的影響,直到今天。

作者/[英]西蒙·溫切斯特

摘編/李永博

導語校對/吳興發