對十八世紀(jì)的英國來說,，在航海過程中為船只精確定位是一個非常重要的課題,。當(dāng)時，水手測量船只所在的緯度很容易,，但如何精確測量經(jīng)度仍是一個難題,。

要精確測量經(jīng)度，水手需要一個準(zhǔn)確的計時器,。用計時器得知家鄉(xiāng)的時間,，再通過觀察太陽位置得知所在地的時間，水手就可以計算出船只所在的經(jīng)度,。

但是,，當(dāng)時的計時器是擺鐘，行船過程中的顛簸和溫濕度的變化都能使擺鐘產(chǎn)生巨大的誤差,。由于航海家難以測量經(jīng)度,，經(jīng)常發(fā)生航船因錯估位置而觸礁的海難。

1714年,，英國政府設(shè)立“經(jīng)度獎”,，懸賞兩萬英鎊（相當(dāng)于今天的幾百萬英鎊），獎給能找到測量經(jīng)度方法的人。英國鐘表匠約翰·哈里森（John Harrison）用他制作的精確航海鐘解決了這個困擾歐洲航海界和科學(xué)界一百多年的難題,。

哈里森為研制精確的航海鐘付出了幾十年的努力,，但是由科學(xué)家組成的經(jīng)度委員會對他屢加刁難。哈里森直到1773年他已80歲高齡時,，才獲得全部獎金,。

約翰·哈里森（John Harrison，1693年3月24日—1776年3月24日）,。他出生于英國西約克郡靠近韋克菲爾德市的弗爾比（Foulby）,，是他這一代五個孩子中的老大，他的父親在附近的諾斯泰爾·普萊瑞莊園當(dāng)木匠,。

他出生的那幢房子現(xiàn)在已標(biāo)上藍(lán)色徽章：

大約在1700年,，他們?nèi)野岬搅吮绷挚峡ぃ捎谒赣H的木匠生意,，哈里森在閑暇之時制造和修理時鐘,。在1713年，20歲的時候他制造了第一臺落地長鐘,。這臺鐘完全是使用木頭制造出來的,，這樣的材料是一個小木匠很自然的選擇。

哈里森早期的鐘表作品中有三臺保存至今：最早的一件（1713年制造）存放在倫敦市政廳的鐘表匠同業(yè)公會,，第二件（1715年制造）存放在英國的科學(xué)博物館,，第三件（1717年制造）存放在約克郡的Nostell Priory，鐘面的銘牌上寫有“John Harrison Barrow”,，這只鐘被放置在一個華麗高貴的房子的臺球室里,，它有著一個維多利亞時代的外殼，其兩側(cè)安裝了小的玻璃窗,，為的是能看到其木制運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理,。

在1720年代早期哈里森還被委派為北林肯郡的布羅克萊斯比莊園建造一個新的塔鐘，這個塔鐘至今仍然在運(yùn)行,，和他以前制作的鐘一樣也使用了木制組件,，主要是橡木和愈瘡樹，不同于他以前的作品的是,，這個鐘為提高計時準(zhǔn)確度混合使用了一些新的原型特性,，例如蚱蜢擒縱輪。

從1725年到1728年,，約翰和他同為木匠的弟弟詹姆斯合作制造了至少三臺精確擺鐘,，同樣也是由橡木愈瘡樹制作的運(yùn)動組件和落地鐘配制，在這個時期內(nèi)他們開發(fā)了格架擺（grid-iron pendulum）,，這些精確擺鐘是當(dāng)時世界上最精確的鐘,。特別是它們與海鐘有著直接的聯(lián)系,。三臺中的1號鐘在2000年以前一直收藏在美國的時間博物館，博物館關(guān)閉后于2004年被拍賣,；2號鐘收藏于英國西約克郡的利茲畫廊及博物館,，后來可能轉(zhuǎn)到新的利茲城市博物館永久展出；3號鐘展示于英國鐘表匠同業(yè)公會,。

當(dāng)時英國的國王查理二世比較尊重科學(xué)技術(shù),，他聽說通過觀測月亮的運(yùn)動可以測出經(jīng)度，便向當(dāng)時著名的英國天文學(xué)家約翰 弗拉姆斯提德(John Flamsteed)求教,，后者建議：畫一張星表,，準(zhǔn)確地描述出一年365天所有時刻月亮的相對位置，然后查對該圖可以確定經(jīng)度,。于是,，查理二世撥款修建了一座皇家天文臺，弗拉姆斯提德自然被命名為第一任臺長,，繪制出世界上第一張比較準(zhǔn)確的月相圖,。

1707年,，英國艦隊(duì)?wèi)?zhàn)勝法國艦隊(duì)之后勝利返航的途中遭遇大霧迷失了方向,，由于沒有科學(xué)技術(shù)確定艦隊(duì)的準(zhǔn)確位置，導(dǎo)致4艘戰(zhàn)艦撞上了海島全部沉沒,，這件事再一次讓英國意識到確定經(jīng)度的重要性,。于是，1714年英國國會通過了《經(jīng)度法案》(Longitude Act),，規(guī)定任何人只要能找出在海上測量經(jīng)度的方法,，便可以拿到2萬英鎊的獎金。這筆錢在當(dāng)時可是巨款,，大概相當(dāng)于現(xiàn)在的600萬英鎊,。為了公正地找出獲勝者，英國國會還成立了“經(jīng)度委員會”,，請來包括牛頓在內(nèi)的許多著名科學(xué)家擔(dān)任評委,。

從科學(xué)的角度講，經(jīng)度問題其實(shí)可以換算成時間,。因?yàn)榈厍蛎刻燹D(zhuǎn)動一周,，每小時的時差就相當(dāng)于經(jīng)度的15度(360度除以24)。因此,，只要知道船舶所在地的時間,，就能計算出所在地的經(jīng)度。關(guān)鍵問題是,，當(dāng)時的鐘表都是依靠鐘擺的左右擺動來計時的,，禁不起外來的晃動,，當(dāng)船一到海上，海浪搖擺船只,，計時就不準(zhǔn)了,。

因此，當(dāng)時的英國科學(xué)界一致認(rèn)為只有依靠天文學(xué)觀測星相才能最終解決這個問題（如上之月相圖）,，所以“經(jīng)度委員會”的成員也是以天文學(xué)界人為主,。

約翰.哈里森這位自學(xué)成才的鐘表匠開始用自己的辦法（時間方法）解決這個懸賞的挑戰(zhàn)。他經(jīng)過多年思考,，設(shè)計出一套方法,，并畫了張草圖，親自去倫敦給當(dāng)時的第二任皇家天文臺臺長埃德蒙德 哈雷(Edmond  Halley,，哈雷彗星就是以他的名字命名的),。哈雷把哈里森推薦給了倫敦最好的鐘表匠喬治.格拉姆(George Graham)，后者從自己的口袋里拿出250英鎊作為制作經(jīng)費(fèi),，給哈里森使用,。哈里斯花了5年時間終于造出了第一臺航海鐘（后人把它命名為H1，意思是哈里斯1號,，下圖左）,。這臺1米見方、重達(dá)34公斤的龐然大物采用了哈里森發(fā)明的“螞蚱腿”裝置,，即用兩根彈簧把兩個金屬鐘擺的兩頭連在一起,。這樣一來，鐘擺的擺動頻率擺脫了重力影響,，不怕海上的顛簸了,。哈里森帶著H1進(jìn)行了一次短途航海旅行，結(jié)果證明用它來測量經(jīng)度比當(dāng)時所有的方法都要準(zhǔn)確,。

到此,，哈里森并不滿足，他想出了不少改進(jìn)辦法,，又制作了一臺H2,。沒等H2完工，哈里森又發(fā)現(xiàn)了一個致命缺點(diǎn),，便又開始制作H3,。H3花了他19年時間，這期間他幾乎沒有任何經(jīng)濟(jì)來源,，全憑“經(jīng)度委員會”預(yù)支給他的2500英鎊養(yǎng)家糊口,。H1、H2和H3都是龐然大物,，因?yàn)楫?dāng)時的鐘表界都認(rèn)為只有大的鐘表才會準(zhǔn)確,。

一個偶然事件讓哈里森意識到,，小型高頻振子才是避免受環(huán)境影響的最佳辦法。那時哈里森已經(jīng)60歲了,，他開始制作H4,。6年后也就是1759年，哈里森終于造出了一塊只比懷表大一點(diǎn)的航海表H4（上圖右）,。這H4攜帶方便,，準(zhǔn)確性也大大提高了?！敖?jīng)度委員會”讓哈里森的兒子帶著H4遠(yuǎn)征牙買加,，經(jīng)過8l天的海上航行，H4只慢了5秒鐘,，大致相當(dāng)于3公里,，其誤差率遠(yuǎn)小于“經(jīng)度委員會”制定的最大限度。應(yīng)該可以得到這2萬英鎊的獎金了,。

半路上殺出了程咬金：1766年皇家天文臺第五任臺長內(nèi)維爾 馬斯克林內(nèi)(Nevil Maskelyne)在前人工作的基礎(chǔ)上出版了英國第一本實(shí)用的《航海歷》,，船長們可以用它來確定經(jīng)度。但是這個方法需要大量數(shù)學(xué)計算,，測一次至少需要4個小時,，很麻煩，不方便,。馬斯克林內(nèi)也想拿到這筆獎金,。由于他本人是皇家天文臺臺長,，同時也是“經(jīng)度委員會”的成員,，因此他得以利用手中的權(quán)力，不斷刁難哈里森,，拒絕承認(rèn)H4的準(zhǔn)確性,。“經(jīng)度委員會”必竟不是馬斯克林內(nèi)一個人說了算,，他們決定先獎勵哈里森l萬英鎊(扣除已經(jīng)預(yù)支給他的那些經(jīng)費(fèi)),，其余的錢要等到其他鐘表匠復(fù)制出同樣精確的H4后再發(fā)給他。這個決定倒也相當(dāng)公正,，可哈里森等不及了,。他親自找當(dāng)時的英國國王喬治三世（上訪告御狀），國王聽完來龍去脈后大吃一驚,，對哈里森說：“我的上帝,，哈里森，我要給你公正!”
  有了國王的支持,?！敖?jīng)度委員會”再也不敢給哈里森穿小鞋了,。1773年，哈里森終于在80歲時候拿到了全額獎金,。這4塊鐘表耗盡了哈里森的心血,，就在拿到獎金3年后，1776年,，他在倫敦去世了,。

其實(shí)，馬斯克林內(nèi)的星圖法后來也被實(shí)踐證明是可以信賴的一種方法,。事實(shí)上,，自那以后，海員們都會一手拿著哈里森航海表,，另一只手拿著馬斯克林內(nèi)的《航海歷》,，兩種方法互相校正。正因?yàn)檫@兩種方法的發(fā)明,，英國的航海范圍大大提高,，為英國海軍奪取海上霸權(quán)打下了堅實(shí)基礎(chǔ),，所以出現(xiàn)了日不落的大英帝國,。

   為了表彰英國天文學(xué)家在這個領(lǐng)域里的功績，1884年國際天文學(xué)界召開會議,，正式把格林尼治皇家天文臺所在地定為本初子午線,，也就是零經(jīng)度,，從此，地球被分成了東西兩個半球,。
   
   如今,，這些都不需要了，普通人都可以很輕松使用GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)),，我國還有個北斗系統(tǒng),。但是，這些當(dāng)年的故事,，對我國現(xiàn)在的科技發(fā)展突破,，仍然具有重大的指導(dǎo)意義。

格林尼治天文臺最早建于1676年,。它成為全世界最負(fù)盛名的天文臺的重要原因之一是,，人們在這里找到了世界通用的“經(jīng)度”。
　　格林尼治天文臺第一個研究出了簡易測定航海中船舶方位的方法,。測定位置需要兩個參數(shù)：經(jīng)度和緯度,。海員們很早就懂得在夜間比照北斗星的高度角推算緯度，可是經(jīng)度的計算要難得多,。精確的海圖出現(xiàn)之前,，航海家只能用羅盤,、鉛垂線或大致估計的船速來確定自己的地理位置，很不可靠,。因此,，在15世紀(jì)航海事業(yè)走向常規(guī)化的時候，隨時測定船舶的位置就成了一個迫在眉睫的問題,，也成了當(dāng)時歐洲各國科學(xué)家競技的焦點(diǎn),。
　　格林尼治天文臺最初的使命是：觀測星空，繪制完整的星空圖,。這樣人們就可以按照星空圖來測定船舶所在地的經(jīng)度,。但這是一個費(fèi)時費(fèi)力、需要大量專業(yè)人才和專業(yè)觀測工具與地點(diǎn)的工作,。星空圖繪制工作還沒有完成的問題在18世紀(jì)初終于從“不便”演變成了“災(zāi)難”,。
　　1707年10月，4艘英國海軍的船只因?yàn)槎ㄎ换靵y而在西西里島附近相撞,，死亡2000多人,，震驚世界。英國議會就此成立了“經(jīng)度委員會”,。懸賞2萬英鎊（相當(dāng)于現(xiàn)在100萬英鎊）征集確認(rèn)經(jīng)度的簡易辦法,。這個獎項(xiàng)直到幾十年后才出人意料地被一個名叫約翰·哈瑞森的鐘表匠獲得。
　　早在1530年就有科學(xué)家指出：只要帶上一座鐘,，讓它從航海開始時保持準(zhǔn)確的走時,，到一個新地方后，把這座鐘的時間和當(dāng)?shù)氐臅r間比較,，利用時差就可以測算兩地的經(jīng)度差,，也就可以求得一個地方的經(jīng)度。但當(dāng)時的鐘表要靠鐘擺的擺動來計算時間,，航行的船只無法保持水平,，船一晃，鐘擺一歪,，時間就“不見”了。
　　這個當(dāng)時并不可行的想法為后來的人們提供了一個找到經(jīng)度的思路：只要有準(zhǔn)確的計時工具,，就可以在任何地方輕松地計算經(jīng)度,。1730年，鐘表匠約翰·哈瑞森走進(jìn)了格林尼治天文臺的大門,，拜會當(dāng)時的臺長,，也就是哈雷彗星在西方的發(fā)現(xiàn)者，埃德蒙·哈雷,。哈雷接納了他,。此后的29年里,，哈瑞森用機(jī)械齒輪制作出了4代不需鐘擺的計時器。他的第四代產(chǎn)品在62天的航行中僅僅出現(xiàn)了5秒的誤差,，完全可以用來計算經(jīng)度,。哈瑞森終于在80歲的時候獲得了這筆巨額獎金。
　　在星空圖和精密鐘表的雙重幫助下,，1767年,，根據(jù)格林尼治天文臺提供的數(shù)據(jù)繪制的英國航海歷出版了。這份航海歷上規(guī)定的0度經(jīng)度線就是通過格林尼治天文臺的經(jīng)線,。那時,，離開倫敦準(zhǔn)備遠(yuǎn)航的人們都會帶著自己的表到格林尼治天文臺來，請?zhí)煳呐_對表進(jìn)行一個月的測試,。在告別倫敦的時候,，船只也會經(jīng)過格林尼治，用0度經(jīng)線的時間對一次時,，再駛向茫茫大海,。
　　但并非所有國家都愿意使用英國的天文臺做經(jīng)度原點(diǎn)。1634年4月,，法國紅衣主教里舍利厄曾確定加那利群島最西邊的耶羅島為經(jīng)度起算點(diǎn),。各國航海家們在實(shí)際航行中也常常另搞一套，他們喜歡采用某一航線的出發(fā)點(diǎn)作為起算點(diǎn),。意大利著名天文學(xué)家皮阿齊還曾經(jīng)提出：“如果一定需要這樣一個公共的原點(diǎn),，那為什么不選取埃及的大金字塔呢？”
　　最終,，英國的綜合國力解決了這個問題,。19世紀(jì)，英國成為世界上最發(fā)達(dá)的國家,。在航海業(yè)上的壟斷地位和遍及世界的殖民地,，都加快了格林尼治0度經(jīng)線在全球的普及。1850年,，美國政府決定采用格林尼治子午線,。1853年，俄國海軍大臣宣布使用格林尼治子午線,。
　　到了1883年,，全世界已經(jīng)有90％以上的航海家用格林尼治經(jīng)線做標(biāo)準(zhǔn)來計算經(jīng)度。1884年,，美國華盛頓召開的國際經(jīng)度會議把經(jīng)過格林尼治的經(jīng)線正式確定為零度經(jīng)線,、世界時間計量和經(jīng)度計量的標(biāo)準(zhǔn)子午線———“本初子午線”。▲