裝在魔瓶里的時間
鐘表間不存在神秘交流又有什么關(guān)系?
當秋日和風從麗日上盤旋而下,
翩翩落葉自然會像百萬旅鼠32一樣,從馬路兩旁輕掠而過。
一件事不過是小小的一片時空,
你可以將它塞入貓兒瞇縫的眼中郵走。
——戴安娜·阿克曼,《鐘表間的神秘交流》
時間之于鐘表恰似思想之于大腦。時鐘或手表以某種方式包含了時間。但是,時間可不愿像《天方夜譚》中那個被關(guān)在神燈里的妖精一樣受到禁錮。不管它是像沙子一樣灑落,還是隨著一個一個嚙的齒輪轉(zhuǎn)動,就在我們進行觀察的時候,時間已無可挽回地溜走了。就算沙漏的玻璃球破碎了,就算日冕上的投影被黑暗籠罩住了,就算所有表針都因主發(fā)條完全松弛而靜靜地停住了,時間還是會照常流逝。我們頂多只能指望手表顯示出時間的推移。因為時間有自己的節(jié)拍,就像心跳或退落的潮水一樣,時鐘并沒有真的留住時間的腳步。它們只是跟上了時間的步伐而已——如果做得到這一點的話。
一些鐘表愛好者猜想,如果讓海員們像攜帶一桶水或一塊牛的肋肉一樣,將始發(fā)港的時間也帶上船,那么好的計時設(shè)備也許就足以解決經(jīng)度問題了。早在1530年,佛拉芒33天文學家蓋瑪·弗里修司34就曾主張用機械鐘表作為確定海上經(jīng)度的一種手段。
弗里修司這樣寫道:“在我們所處的這個時代,我們見到了各種小型鐘表。它們大小適中,制作精巧,不會給旅行者帶來什么麻煩的?!蔽蚁胨囊馑紤?yīng)該是:對富有的旅行者來說,這些小鐘表在重量和價格方面都不會成為問題;當然,它們在計時精度上會差點?!岸宜鼈冞€能幫助測定經(jīng)度?!辈贿^,弗里修司明確表示,要做到這一點得滿足兩個條件,即在出發(fā)的時候要以“最高的精度”撥準鐘表,而在航行時它的走時也不能出偏差。這兩個條件實際上排除了在那個年代運用這種方法的可能性。直到16世紀前葉,也沒有哪塊鐘表能勝任這項工作。因為它們不夠精確,也沒法保證在外海溫度變化時仍然走得準。
英國的威廉·坎寧安(William Cunningham)有沒有聽說過弗里修司的提議,人們并不清楚,但在1559年,他確實重新喚起了人們對時計法的興趣。為了應(yīng)用這種方法,他還建議人們使用“從佛蘭德斯35之類的地方帶過來的”手表或用“在倫敦西門外36就能弄到的”手表。但是這些鐘表每天走時誤差通常會高達15分鐘,因此其精度還遠遠達不到確定地理位置的要求。(以相差的小時數(shù)乘上15°得出的只是一個粗略的位置;人們還得將分鐘數(shù)和秒鐘數(shù)除以4,才能把時間讀數(shù)精確地轉(zhuǎn)換成弧度數(shù)和弧分數(shù)。)1622年,英國航海家托馬斯·布倫德威爾(Thomas Blundeville)提議在進行越洋航行時使用“某種真正的鐘表”來測定經(jīng)度,但直到此時鐘表技術(shù)還是沒有取得顯著的進步。
不過,手表的缺點并沒有阻止人們的夢想,他們依然相信:手表一經(jīng)完善就可以用來測定經(jīng)度了。
伽利略還只是醫(yī)學院的一個年輕學生時,就曾成功地用單擺解決了脈搏測量問題。年長之后,他又萌生過制作第一臺擺鐘的念頭。據(jù)伽利略的門生兼?zhèn)饔涀髡呶纳簟ぞS維安尼(Vincenzo Viviani)說,1637年6月,這個偉人描述了將單擺應(yīng)用于“帶齒輪裝置的鐘表,以協(xié)助領(lǐng)航員測定經(jīng)度”的思想。
據(jù)傳說,伽利略早年在教堂里的一次神秘經(jīng)歷,促使他產(chǎn)生了可以用單擺進行計時的深刻洞察。故事是這樣的:一盞從教堂大屋頂上垂下來的油燈,讓陣陣穿堂風吹得擺來擺去,直叫人犯困。伽利略觀察到,教堂司事抓住油燈托盤,點著燈芯;在燈盞重放光明后,教堂司事就松開手并順勢推了一把;于是枝形吊燈又開始擺起來,而且這一次擺動的幅度更大了。伽利略用自己的脈搏測量了吊燈的擺動時間,他還發(fā)現(xiàn)擺繩的長度決定了擺動的速率。
伽利略一直有意利用這個非凡的觀察結(jié)果來制作一臺擺鐘,但始終沒找到機會。文森佐根據(jù)他畫的圖紙,造出了一個模型。后來,佛羅倫薩城的元老們根據(jù)那個設(shè)計模型的預(yù)測建造了一座屋頂鐘。但是制成第一臺可運轉(zhuǎn)的擺鐘的殊榮,最終落在了伽利略的學術(shù)繼承人克里斯蒂安·惠更斯頭上?;莞故且晃缓商m外交官的兒子,他雖然繼承了家里的土地和財產(chǎn)37,卻把科學研究當作自己的生命。
惠更斯也是一位很有天分的天文學家,他看出伽利略觀測到的土星的“衛(wèi)星”實際上是一個環(huán),盡管這在當時看來有點不可思議?;莞惯€發(fā)現(xiàn)了土星最大的衛(wèi)星,并將它命名為“泰坦”38。此外,他還是第一個注意到火星斑紋的人。但是,惠更斯不愿意將全部精力都耗在望遠鏡前。他頭腦里總有太多的事情要辦。據(jù)說他還曾斥責過他在巴黎天文臺的上司卡西尼,因為臺長大人只會整天埋頭進行天文觀測。
惠更斯已被公認為第一個偉大的鐘表制作家。他發(fā)誓自己未曾受過伽利略工作的啟發(fā),而是獨自地產(chǎn)生了擺鐘這個想法。確實,他在1656年制作的第一臺擺控時鐘,表明了他對鐘擺運動的物理機理以及如何保持恒定的運動速率等問題都有著更深的理解。兩年后,惠更斯出版了一本專著《時鐘》(Horologium),專門闡述擺鐘的原理。在書中,他聲稱他的時鐘是一臺適于確定海上經(jīng)度的儀器。
到1660年時,惠更斯根據(jù)他闡述的原理,造出了兩臺而不是一臺航海鐘(Marine Timekeeper)。在接下來的幾年里,他請愿意跟他合作的船長帶上這兩臺鐘出海,并對它們進行了仔細的測試。在1664年進行第三次這種試驗時,惠更斯的時鐘隨船航行到了北大西洋中靠近非洲西海岸的佛得角群島,然后返航。在整個往返航行的過程中,這兩臺鐘一直都能準確地給出船的經(jīng)度。
這樣,惠更斯就成了這個領(lǐng)域公認的權(quán)威。他在1665年又出版了另一本書Kort Onderwys 39,這是一本關(guān)于如何使用航海鐘的說明書。但是,接下來的幾次航行卻暴露出這些儀器的脆弱性。它們好像只有在天氣好的情況下才能正常工作。當狂風掀起的巨浪將船打得東搖西晃時,鐘擺的正常擺動就會受到干擾。
為了解決這個問題,惠更斯發(fā)明了螺旋平衡彈簧,以代替鐘擺來設(shè)定時鐘的轉(zhuǎn)速。他還于1675年為這項技術(shù)申請了法國專利。當惠更斯碰上羅伯特·胡克這個性格火暴而又剛愎自用的競爭對手時,他再一次感到有必要向世人表明自己才是首創(chuàng)這項計時技術(shù)的發(fā)明人。
胡克在科學領(lǐng)域已經(jīng)取得了幾項名垂青史的成就。作為一位生物學家,他在觀察昆蟲肢體、鳥類羽毛和魚鱗的顯微結(jié)構(gòu)時,用了“Cell”(細胞)這個詞來稱呼他在生物體內(nèi)辨認出的那些小室。胡克同時還是一位測繪師和建筑師,他在1666年倫敦大火40之后還幫助重建了這座城市。作為一位物理學家,胡克又在光的特性、引力理論、蒸汽機的可行性、地震的起因和彈簧的運動等方面進行了探索。也就是在發(fā)明螺旋平衡彈簧這件事上,胡克與惠更斯發(fā)生了沖突,他宣稱這個荷蘭人竊取了他的成果。
胡克與惠更斯就一項螺旋平衡彈簧的英國專利發(fā)明權(quán)所引發(fā)的沖突,一度使皇家學會的好幾次會議被迫中斷。這起爭端終于被擱置不議,而沖突雙方對所作出的裁決都不滿意。
最后,盡管胡克和惠更斯誰也沒有造出一臺真正的航海鐘,但他們還是斗個沒完。這兩大巨人各自遭到的慘敗,似乎又給用時鐘解決經(jīng)度問題的前景蒙上了一層陰影。同時,天文學家們還在努力收集必要的數(shù)據(jù),以便應(yīng)用“月距法”。他們對時計法不屑一顧,并為有機會跟這種方法劃清界限而感到歡欣。在他們看來,經(jīng)度問題的解決途徑將來自天空——來自偉大的宇宙“天鐘”,而不是普通的時鐘。
免責聲明:以上內(nèi)容源自網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原作者所有,如有侵犯您的原創(chuàng)版權(quán)請告知,我們將盡快刪除相關(guān)內(nèi)容。