一个学过木匠的钟表匠，是怎么解决经度定位问题的，来看他的故事

我们上次说了经度如何难被测量，可让人以外的是，最后经度定位的问题竟然是被一位钟表匠给彻底解决了。他是怎么做的呢？我们来说说约翰·哈里森如何另辟蹊径，通过发明了高精度的航海钟，最终获得了经度委员会的奖金。

哈里森是一位经验丰富的木匠，他从小就非常喜欢钟表。不过他这位木工却不只是对木工感兴趣，他对世间万物的规律都充满了兴趣。有位牧师曾经借给哈里森一本剑桥大学数学家做“自然哲学”讲座的手抄讲义。哈里森如获至宝，他把这本讲义抄下来，并且加上了许多自己的注释和讨论。这本讲义，可以说奠定了哈里森自然科学的底子。因为在当时大学的自然哲学课堂上，它们讲的“机械学”，主要就是受力分析、牛顿定律、杠杆原理等力学基础知识。有了这些力学知识，就让他和普通的工匠表现出了非常不同的气质。

为什么这么说呢？一个有工匠精神的工匠可以精益求精地去改进和完善一个产品，但他们很难做出突破性的创新。而哈里森最终做出的航海钟则是一个颠覆性的创新，他抛弃了摆钟长长的钟摆，而是改用了一对钟形的弹簧摆轮，迅速提高了钟的精确度。如果没有一定的科学基础，不能对基本原理进行思考，即使是手艺熟练的工匠也不会有能力进行这样的创新。所以，对基础科学原理的掌握是哈里森能取得成功的第一个关键因素。

哈里森成功的第二个关键因素，在于他丰富的知识以及经验的积累。哈里森最后获得经度委员会的大奖，这就像是一个运动员打破了世界纪录，但其实在这之前，他早就已经拿了很多全国冠军了。在他19岁的时候，他就完全用木头造出了他的第一台摆钟，在后来陆陆续续尝试做其他钟的日子里，他对摆钟的原理、各种不同材料的比较、钟表的维护等等多方面积累了丰富的知识和经验。比如说，哈里森在设计摆钟的时候就意识到，摆钟之所以计时的周期不够准确，关键就在于摆的长度会有热胀冷缩，摆长如果变长，钟就会越走越慢，摆长如果变短，钟就会越走远快。要提高表的精确度，首先必须解决热胀冷缩的问题。

为了解决这个问题，哈里森发明了“格架摆”，格架结构是由细铜条和细铁条交错排列而成的，因为两种金属的热膨胀系数不同，热膨胀的效果恰好可以相互抵销，这就让摆的长度保持了固定，大大提高了计时的精确度。而且我们刚说了，哈里森的本行是木匠，所以他还对各种木质材料的性质非常有研究。比如，哈里森就意识到，木纹越密的木头越轻，而且由于他善于利用木质材料，这些材料能分泌出一些树脂，使得整个钟表摩擦很小，不需要润滑剂。这些都是对钟表的小型化和轻量化起到关键作用的实用知识。这些小细节累积起来之后，哈里森的钟表就已经完全摆脱了传统摆钟的设计模式。

除了设计上的颠覆外，哈里森还颠覆了当时人们的一些固有偏见。当时人们都觉得越笨重的钟走得越准，这种思维的惯性其实是由于传统钟摆带来的错误印象。哈里森不断改进他的工艺，他的第四代航海钟，跟现在 iPhone 手机差不多大，但却有着当时最高的精确度，在海上航行了接近三个月之后，这样一个航海钟一共只慢了5秒。

像基础知识和经验积累，这些都是哈里森个人的努力，除了这些，同行的支持和帮助对哈里森的成功同样有着重要的帮助。哈里森并没有自己一个人“闭门造表”，而是在天文学家哈雷的引荐下，哈里森在研究的初始阶段就和当时英国最著名的制表工，也是皇家学会的会员，格雷厄姆取得了联系。哈里森向格雷厄姆介绍了一种全新的钟表设计方案，两人一聊起了钟表专业的问题，他们就停不下来了。

比如，哈里森有天是上午10点去找的格雷厄姆，直到晚上8点，他们还在继续聊。格雷厄姆觉得哈里森的设计思路很新奇，并且还借给他一大笔钱，让他可以潜心做钟表的研究。后来，在哈里森做出了第一台航海钟的模型时，也是由格雷厄姆向皇家学会推荐的。最后，通过这种沟通，哈里森这样一个工匠也进入了广义的学术共同体当中。

不过我觉得，在哈里森的研究过程中，最让人感动的，还是他自己精益求精、锲而不舍的这种工匠精神。

当第一代的哈里森航海钟，以很高的精确度完成了航行实验之后，船员和其他的科学家们都觉得这已经是巨大的成功了，但哈里森自己还是提出了一些不足之处，又继续改进。而在第二代钟表还没完全完工时，他就意识到因为设计的问题，这个钟表在大的风浪中可能出现额外的向心力，会导致钟表走得不准，于是接着设计第三代。

到了第三代，虽然解决了这些问题，但表的体积又太大了，他又开始设计第四代……这种愿意正视缺点的精神实在是非常令人感动。哈里森花费数十年时间，通过一代又一代的改进，不但在不断刷新计时的精确度，而且在不断地尝试把表做得越来越小。最终，在改进到第五代的时候，哈里森完成了他的杰作。