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理论上，乘船去格林尼治是一个很好的计划，因为登岸后走不多远便是格林尼治公园，大名鼎鼎的天文台就在公园里的小山丘上，另一方面，如此还能以河上视角观赏一下伦敦风光。 1. 从伦敦桥旁的码头乘船去格林尼治非常方便（Google地图）  2. 除了可以饱览泰晤士河上风光以外，乘船抵达格林尼治码头后还能看到19世纪最著名的快速帆船“短衬衫”号（Google地图）  3. 1877年之前，“短衬衫”号（Cutty Sark）专门跑中英航线，单程大约100天。它是唯一一艘保存至今的在欧亚之间运输茶叶的快速帆船（网上图片）  本初子午线，说到底不过是条虚幻的线而已，对同时脚踏东西半球这种事感兴趣的，恐怕更多是孩子。不过，俺还是很想亲眼看到它。知道这条神奇的线还是在上小学前，那之后的许多年里从没想过有朝一日能有机会真的站在那里。如今，它就近在咫那么几公里之遥，怎能不再奋力尝试一下呢。即便最后赶不及入场，在门外看看也是好的。 弃我去者，伦敦桥畔一扁舟，它带走了空洞的理论和美好的计划，但夺不走俺的决心和意志，最大限度调动主观能动性盲目蛮干的时候到了！ ◇ 同志们，我们一定不能片面夸大人的主观能动性，否认规律的客观性啊，这样会犯唯心主义错误的…… ◆ 嗯，也是哦。 ◇ 同志们，我们一定不能片面夸大规律的客观性，忽视人的主观能动性啊，这样会犯机械唯物主义错误的…… ◆ 那你说怎么办？ ◇ 那谁知道，我只负责理论武装…… ◆ 来，看我的口型：哥稳…… “贝尔法斯特”号与格林尼治天文台的直线距离只有六公里，打车可能比较省事，但万一堵在路上就全完了，此时还是得依靠伦敦那高度发达的轨道交通。沿河往西走不远就是伦敦桥，地铁站就在桥头。从地图上看，在这一站坐地铁到“金丝雀码头”站换乘直达格林尼治的“码头区轻轨”（DLR）是唯一的选择。现在距离16：30还有不到40分钟，两趟乘车一共10站，加上买票、进出站、等车、换乘以及从轻轨站到公园再上山的时间，前景实在不乐观。无论如何，要达成目的也只有放手一搏了。 4.（Google地图）  在地铁站厅买好往返票，正要刷票进站，忽然觉得不妨再跟工作人员咨询一下。果然是磨刀不误砍柴工，工作人员听罢我的此行目标说：你可以直接去旁边的火车站坐火车，一站就到，不用重新买票，这张地铁票就能用。 凭借在伦敦积累起来的一点儿坐火车经验，俺成功冲上了16：04启动的火车。不愧是火车的故乡，不知世界上还有哪个城市的火车公交化能与伦敦相提并论，俺的运气也实在好，因为只有在伦敦桥火车站发的车才会途经格林尼治。 5. 伦敦桥火车站  6.  8分钟后，俺已出现在格林尼治火车站的站台上。与市中心比，这里距离0度经线更近，于是天色也更加昏暗一些。此刻是16：12，仍需继续努力。 7.  8. 这应该算是典型的工业化城市郊区风景  出站，瞄着导览书上的小地图穿过各种蜿蜒古旧的街道，16：22顺利来到公园门前。和海德公园一样，格林尼治公园也是一个充满无边草坪和各种林木的广阔所在。为了避免功亏一篑，进公园之后俺又找了个老大爷磨了磨刀，搞准天文台的方位之后再一路兼程。 9. 格林尼治公园大门  10. 图右侧远远露出的那个尖屋顶就是天文台  11.  12. 格林尼治天文台 天文台的大院里有一台精度很高的电子钟，它证明，俺于16：27爬进了天文台……完整地说，是爬上小山丘，步履舒缓地踱进了天文台。说起来最要感谢地铁站那位工作人员，如果坐地铁转DLR的话，显然无论如何是来不及的。刚在院子里四处张望了一下，工作人员已在身后关上了大门。此时距离闭馆还有半小时，展室已经来不及一一去看，但这结果已经很好了。 13. 这台钟的走时精确到百分之一秒 虽然完全不能相提并论，但此刻俺确实能体会到腓利亚斯·福格（Phileas Fogg）先生的成就感：1872年10月2日晚，他从位于伦敦Pall Mall街104号的改良俱乐部启程，又在第80天的20：45及时回到了出发地。是的，有时候按时间表刻板地旅行其实很有乐趣。 凡尔纳是俺少年时代最喜欢的外国作家，在他的小说里，是国际日期变更线帮福格先生赢了打赌。现在俺正站在它背面的0度经线上，每个新的一天都从这里开始。格林尼治天文台是俺在伦敦看的最后一个景点，还有什么样的收尾能比这更带劲呢。 回首来路，他的内心难掩对自己的崇拜；矗立风中，脸上浮现出胜利者的微笑。 14. 16：30整，站在本初子午线上 格林尼治天文台是英国第一座专为科研目的而修的建筑。1675年，英王查理二世下令将格林尼治小山头上的一个旧建筑改造为皇家天文台，同时任命29岁的天文学家约翰·弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed）为第一任台长，天文台的主建筑因此得名“弗拉姆斯蒂德楼”。虽然建筑设计出自鼎鼎有名的克里斯托弗·雷恩爵士和著名杂家罗伯特·胡克之手，但与此前他们独立或合作设计的圣保罗大教堂、伦敦大火纪念柱等宏大作品相比，格林尼治天文台实在显得有些平淡无奇。这很正常，天文台本来就应该是一个内容大于形式的地方。这个简单的建筑里研究的内容其实也算不上复杂，但确实很不平凡，至少对后世影响深远。 本篇以下所有图片均来自网络 15. 格林尼治天文台的建筑模型，0度经线穿过左上角的小房子，右边的主建筑是“弗拉姆斯蒂德楼” 查理二世给弗拉姆斯蒂德安排的主要任务只有一个——在这里观察记录全天所有星星的运行轨迹。这个简单却又无比枯燥的任务背后蕴藏着一个重要目的：“以最大程度的细心、尽最大的努力，修正天体运行表格和恒星的位置，以便人们在海上能确定渴望已久的经度，从而完善航海技术。”弗拉姆斯蒂德手中委任状上的这段话表明，设立格林尼治天文台完全是出于一个实用目的——找到在海上确定经度的方法。 16. 第一任台长弗拉姆斯蒂德 15世纪中期，随着君士坦丁堡的陷落，欧亚之间已有的商路完全控制在穆斯林国家手里。为了打破垄断，降低贸易成本，从广阔的新世界攫取更多财富，西欧国家开始了探索新航路的努力。葡萄牙人的船队沿着非洲西海岸一路南行，经过逐渐摸索，开辟了绕过好望角印度洋的航路。接着，随着哥伦布发现美洲，西班牙的触手越伸越长，也发展成为海上强国。英国则后来居上，在伊丽莎白女王登基后大举扩张海上霸权，在多次战争狠狠打击了西班牙和法国的海上势力。但是在大航海时代，无论哪国的舰队抑或商船队，出海时无不被一个问题深深困扰，那就是如何在海上定位。 航海家们很早就学会了利用赤道和北极星来确定船只所处的纬度，但对于如何确定经度则一筹莫展。在这种情况下，要避免迷航只有两个办法，要么沿着海岸线航行，要么先向南或向北驶到预定的纬度，然后再沿着纬度线向东或向西前进。这两种办法显然都很费时费力，而且还给敌方劫道提供了很大便利——要劫财的人只要在预先在航道上等着就行了。不但海盗这么干，国家之间也这么干。1592年，六艘英国军舰在亚速尔群岛附近的航道上等着伏击从加勒比群岛回国的西班牙商船，结果一艘从印度回国的葡萄牙商船不巧掉进了陷阱。英国人在这一笔买卖上的获利就相当于其国库年净收入的一半。至于那些胆敢探索新航路或是因天气原因迷失方向的船队，结局往往是悲惨的，要么因为触礁全军覆没，要么在耗尽给养之后伤亡惨重。 17. 1592年被六艘英国军舰俘获的葡萄牙大型商船“圣母”号（Madre de Deus）的模型 18世纪以前，不但海上存在这个问题，人们在陆地上也还没有找到很好的确定经度的办法。随着自然科学尤其是天文学的发展，西欧的一些科学家还是陆续琢磨出了一些基本原则。同时，很多西欧国家也相继开出赏金，鼓励人们攻克这一难关。 定位离不开参照物。1514年，德国天文学家约翰尼斯·沃纳（johannes werner）发现，月亮在天空中每小时大约移动一个直径的距离。那么只要在两地观测月亮与其他某个参照星体的相对位移变化，然后根据时差就能算出两地的经度差。这个方法在理论上完全可行，但前提是需要确切知道月亮每一天的运行轨迹，以及轨迹附近所有星体的位置和运行轨迹。那个年代还没有天文望远镜，也没有详尽的星表，所以这办法暂时也只能是纸上谈兵。 18. 德国天文学家约翰尼斯·沃纳 1610年，伽利略用自己发明的天文望远镜发现了木星的四颗卫星。经过一段时间的连续观测，他发现木星卫星的运行非常有规律，它们隐没在木星身后又再次露面的时间是可以准确预测的。那么，如果在地球上两个不同地方观测木星卫星发生的同一次星蚀，再参考两地的当地时间，便可知道两地的时差。每小时时差对应着经度15度，如此一来便可知道两地的经度差。伽利略曾试图用这个理论从西班牙政府那里换取经度计算悬赏，但最后无果而终，后来还是法兰西科学院的天文学家们实践了他的这个想法。 19. 木星的四颗卫星 20. 这是天文学家记录的1668年1月每天晚上7点钟土星及四颗卫星之间的相对位置图 法王路易十四虽然好大喜功，独断专行，却也有尊重和崇尚科学的一面。他很早就认识到计算经度与称霸世界的关系，并大力资助法兰西科学院的院士探索此道。1667年，科学院在巴黎附近建造了天文台，购置了最先进的望远镜，开始大搞技术攻关。起初他们也想从掌握月球运行轨道入手，但后来发现这办法太麻烦，便转而尝试伽利略的方案。此时，一位意大利青年制作的木星卫星运行表发挥了关键作用。1669年，这个名叫乔凡尼·多美尼克·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）的天文学家受邀担任巴黎天文台台长，在他的主持下，法国乃至欧洲各国的天文学家分赴世界各地观测木星卫星的运行，最终绘制出了人类历史上第一张比较准确的世界地图。 21. 巴黎天文台 22. 意大利天文学家乔凡尼·多美尼克·卡西尼，他后来加入了法国籍 不过，木星卫星定位法只实现了一半的目标，因为在风大浪急的海上，是不可能稳定观测到遥远的木星的，因此依然无法实时测量出船只的经度。海上经度定位问题依然悬而未决，此时，比较容易观测的月亮再次进入了科学家们的视野。 之前说过，月球定位法在理论上完全可行，只差通过数据采集和技术进步来将其实现。查理二世交给格林尼治天文台的任务正是完成重要的数据采集工作，也就是绘制一张详细的北半球全天星表。每晚仰望星空的时候，弗拉姆斯蒂德会在空中划出一条假想的线，然后记录下每颗星星经过这条线的时间和高度位置。这位耐得住寂寞的天文学家连续看了38年星星。1725年，弗拉姆斯蒂德去世6年之后，他的妻子将他的观测数据整理出版，书中精确记载了近3000颗星星的运行规律。 23. 1729年出版的另一种弗拉姆斯蒂德的观星记录书 24. 书中收入了26幅北半球星图，这些星都是在格林尼治天文台观测到的 25. 牛顿的《自然哲学的数学原理》被认为是古往今来最伟大的一部科学著作，书中第三部分探究了月球的运动规律，确定了彗星的轨道，其中的部分观测数据即来自弗拉姆斯蒂德的观星记录 至于月球，因为同时受到太阳和地球引力的影响，要预测它的运行轨道比较麻烦。最终，一个名叫托比厄斯·迈耶（Tobias Mayer）的德国人解决了这个难题。在参考了大数学家欧拉发明的太阳、月球、地球运行关系计算公式后，他于1753年给出了一份月球运行轨道速查表。在此之前，一个英国人和一个美国人还同时独立发明出了可以在海上方便测量星体之间夹角的工具——八分仪。这个发明经过改进，最终演变成为如今依然广泛使用的六分仪。至此，仪器、星表和月球轨道速查表组成了一套完整的海上经度定位工具，这个方法被称为“月距法”（The Lunar Distance Method）。 26.德国天文学家托比厄斯·迈耶 27. 英国人哈德利发明的八分仪，所谓“八分”是指圆周的八分之一。因为45度调整范围在观测中受限较大，所以后来才有了改进版本“六分仪” 28. 八分仪的观测原理。因为使用时有一只眼睛需要直视太阳光，所以20世纪以前有很多远洋船长是独眼龙，同理，海盗船长们要戴一个眼罩往往也不是因为在战斗中负伤 同样在1753年，绘制出南半球全天星表的法国天文学家拉卡雷（Lacaille）成为第一个在海上成功使用月距法计算经度的人，而且他使用的是自己制作的星表。不过，将月距法普及开来的是后来成为第五任格林尼治天文台台长的内维尔·马斯卡林（Nevil Maskelyne）。1762年，在亲自出海验证这一方法行之有效之后，他出版了第一册《不列颠海员指南》，书中详尽描述了迈耶的月球运行轨道速查表的使用方法和海上经度计算方法。从此，海员们终于可以在船上计算经度了。但这方法也不是没有缺陷，一个问题是这方法很复杂，每次需要四个小时才能得出经度数据，另一个问题是在月末月初的几天，天空中是看不到月亮的。对于第一个问题，马斯卡林的解决之道是帮助海员们预先算出未来一年内月球位置与经度的关系，他把所有数据收进了《航海天文历和天文星历表》一书。有了这本书，水手在海上只需要半个小时便可计算出经度数据。这本年鉴从1766年开始出版，至今依然是海船上必备的工具书，只是当20世纪初有了无线电技术之后，年鉴中才去掉了月距表。 29.法国天文学家拉卡雷出版的星图书 30. 第五任格林尼治天文台台长内维尔·马斯卡林 31. 《不列颠海员指南》的封面 32. 第一册《航海天文历和天文星历表》中的一页 33. “月距法”的观测原理 18世纪，西欧有一大批科学家在合作研究月距法。其中一些人的目标很明确，那就是赢得英国政府设立的经度奖。 1714年，英国政府成立了经度委员会（Board of Longitude），专门研究经度定位问题。根据牛顿的建议，政府颁布了一项“经度法案”，规定凡是能在海上将经度精确计算到1度以内的人，可获得奖金1万英镑；将经度精确计算到2/3度以内的人，可获奖1.5万英镑，将经度精确计算到1/2度以内的人，可获奖2万英镑；能对经度计算提出切实可行思路的人，也可获奖2000英镑。 34. 1707年10月，英国海军上将肖维尔爵士率领的舰队在击败法国海军地中海舰队之后的返航途中遭遇了持续12天的大雾，因为看不到太阳无法确定准确方位导致偏离航向，五艘军舰中的四艘在距离英国本土西南仅20英里的锡利群岛触礁沉没，近2000名水兵遇难。这场大海难之后，社会各界纷纷上书政府要求加快对经度问题的研究，这也是促成经度委员会成立的主要原因之一 35. 锡利群岛确实是一个适合船只触礁的好地方 36. 1714年《经度法案》文本的封面 据估算，18世纪初的2万英镑相当于一个船长200年的年薪，约合现在的人民币1亿余元。重赏之下必有勇夫，当月距法一派众志成城的时候，还有一个孤独的勇者在另一条道路上奋勇前行，他就是自学成才的英国制表大师约翰·哈里森（John Harrison）。 1530年，荷兰数学家杰玛·弗利西斯（Gemma Frisius）提出了一个利用钟表计算经度的设想，其理论基础是时差为1小时的两地经度差是15度。按照这一理论，从A地出发时带一块显示A地时间的表，到B地的时候，只要比较一下两地时差便能迅速知道两地的经度差了。这个方法比月距法省事不知多少倍，但在当时的技术条件下就更是空想。因为直到100多年后，荷兰科学家惠更斯才制造出世界上第一台走时相对准确的摆钟。摆钟在摇晃不定的船上是无法正常工作的，更不要说远洋海轮上温差、湿度差对钟表的影响，所以钟表法面对的技术困难远远大于月距法。值此关键时刻，约翰·哈里森及时地出现在了历史长河中。 37. 荷兰数学家杰玛·弗利西斯 |
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