哈里森的发明

黄金珍珠与水晶，

制成钟盒多晶莹。

盒内别有一洞天，

小小月夜爱煞人。

——威廉·布莱克，《水晶钟盒》

常言道：罗马建成，非一日之功。其实，光是罗马城的一小部分——西斯廷教堂的建造就花了8年时间，而对它进行装饰又用了11年。从1508年至1512年，米开朗基罗73就是仰卧于脚手架之顶，以《旧约》中的故事为题材，在这个教堂的拱顶上绘制壁画。自由女神像从构思到铸成经历了14个春秋。同样地，雕刻拉什莫尔山74国家纪念公园的四大总统像前后也是14年。开凿苏伊士运河75和巴拿马运河76都用了10年功夫。有证据表明，从作出将人送上月球的决定到阿波罗登月舱成功着陆也历时十载。

约翰·哈里森制作航海钟H-3却花了19年时间！

哈里森在没有什么经验的情况下，仅用了两年就建造了一座塔钟；他在9年内又造出了两台具有开创性意义的航海钟。因此，历史学家和传记作家们没法解释他在制作H-3时为何要花那么长的时间。我们并不是说工作狂似的哈里森拖延了时间或分散了精力。实际上，有证据表明他除了制作H-3外，别的什么也没干；他为从事这个项目基本放弃了其他赚钱的活计，并差点因此毁掉自己的健康和家庭。尽管为了维持生计，他也曾承接过几台普通时钟的制作工作，但根据记录下来的情况，他这一时期的收入似乎完全得自于经度局——他们数次允许他对最后期限进行延期，并给他拨过五次款，每次500英镑。

17世纪创建的皇家学会，作为享有盛誉的科学社团，在这些艰难的岁月里一直是哈里森的强大后盾。在他的朋友乔治·格雷厄姆和其他一些敬仰他的皇家学会会员的一再坚持下，哈里森曾暂离他的工作台，接受了1749年11月30日颁发给他的科普利奖章77。（后来获得该奖章的人包括了本杰明·富兰克林、亨利·卡文迪什78、约瑟夫·普里斯特利79、詹姆斯·库克船长、欧内斯特·卢瑟福以及阿尔伯特·爱因斯坦。）

哈里森在皇家学会的支持者们向他授予了这枚奖章——作为他们的最高献礼。后来，他们还提出要授予他皇家学会会士（Fellowship in the Royal Society）的头衔，这样他的名字后面就可以加上享有崇高威望的缩写“F.R.S.”。但是哈里森婉言谢绝了。他反而请求皇家学会将他儿子威廉吸纳为会员。哈里森肯定知道，会士头衔要凭科学成就争取，一般不能像财产那样进行转让，就算是给直系亲属也不行。不过，威廉凭着自己的真才实学也于1765年正式入选为皇家学会会员。

约翰·哈里森这个存活下来的唯一的儿子选择了子承父业。虽然在制作航海钟的工作启动时，威廉还只是个毛孩子，但H-3却伴随他度过了从十来岁到二十几岁的时光。直到45岁时，他仍在忠心耿耿地和父亲一道研制经度时计，护送它们去进行试验，并支持老哈里森挺过与经度局打交道时遭受的种种磨难。

对于制作包含了753个单独零件的H-3时面临的困难，哈里森父子似乎一直保持着平和的心态。他们从未诅咒过这台仪器，也没有因为它耗去了他们这么多年的心血而感到懊悔。约翰·哈里森在回顾自己职业生涯的里程碑时，反而因为H-3给了他铁的教训而满怀感激。他曾这样写到H-3：“若不是通过和我的第三台机器打的这些交道……我怎么可能知道世上还会有这么意义重大的一件事，又怎么可能做出这么有用的一个发现呢……花在我精致的第三台机器上的这些金钱和时间都是完全值得的。”

哈里森在H-3中引入的一项创新，在如今的恒温器和其他一些温控设备中还能找到呢。它的名字毫无诗意，就叫作双金属片。双金属片类似烤架摆，但性能更好，能更迅速地对任何可能影响时钟走速的温度变化进行自动补偿。尽管哈里森在前两台航海钟里已放弃使用钟摆，但他还是保留了用铜条和铁条组合成的“烤架”，安在平衡器附近，以便实现免受温度波动影响的时钟。如今，他专为H-3制作了这个简单朴实的金属片——由黄铜薄片和钢铁薄片铆合而成——来达到同样的目的。

哈里森为H-3研制的一个新奇的防摩擦器件也沿用至今，那是带夹圈的滚球轴承（caged roller bearing）。如今，几乎所有带运动部件的机器都因为安装了这种轴承得以平稳运转。

H-3在这三台航海钟中是最轻的，只有60磅重——比H-1轻了15磅，而比H-2轻了26磅。H-3不再使用每头带5磅铜球的哑铃状平衡杠，而代之以两个大的圆形平衡器。这两个平衡器一个装在另一个上方，彼此用金属带相连，并由一根螺旋弹簧控制着。

考虑到船长舱房中地方狭小，哈里森一开始就将计时器的紧凑性作为追求目标。不过，他从来没有想过要制作可以放在船长衣袋中的经度手表，因为大家都知道，手表不可能达到时钟那么高的精度。H-3比较小巧，只有两英尺高、一英尺宽。按哈里森1757年完成这项工作时的技术水平来衡量，这差不多已是一台航海钟所能达到的最小尺寸了。尽管哈里森并不觉得H-3的性能有多令人振奋，但他认为它的体积已经够小了，可以让船上的其他物件摆放得井井有条了。

一次极偶然的机缘巧合——如果你相信机缘这么回事——改变了他对这个问题的看法。他在伦敦结识了形形色色的工匠，并将经度时计所需要的各种铜器和专业性细活都直接外包给他们。这些工匠中有一个叫约翰·杰弗里斯（John Jefferys）的人，他是钟表商名家公会的“自由人”80。1753年，杰弗里斯为哈里森制作了一块供他个人使用的怀表。杰弗里斯显然遵循了哈里森的设计指标，因为他在这块表内安装了一个小小的双金属片，从而保证它不管天冷天热都能准确走时。温度每变化一度，当时的其他手表都会变快或变慢十秒左右。此外，所有早先的手表在上发条时要么停走要么反走，而这一块表包含了值得夸耀的“储能器件”，因此在上发条的同时也可以正常走时。

有些钟表史学家认为，杰弗里斯的这个计时器是第一款真正的精密表。隐喻性地说，哈里森的名字遍布了整块表的里里外外；而实际情况是，只有约翰·杰弗里斯在表盖上签上了自己名字。（这块表至今还保存在钟表匠博物馆中。说起来真是个奇迹，因为这块表曾被锁在一个珠宝店的保险柜里，而该店在“二战”的不列颠战役期间被炸弹直接击中，致使它在接下来的十天里又被埋入灼热的建筑物瓦砾中备受烘烤。）

结果证明这块表走时奇准。哈里森的后代们回忆，他一直将它装在衣袋里。这块表的身影也时时闪现在他的脑海中，让他琢磨着如何缩小航海钟的尺寸。1755年6月，他在照例就H-3最近一次的延迟向经度局作出解释时，提起了杰弗里斯制作的这块手表。由那次会议的纪要可知，哈里森说过，根据一块“已经按他的指导生产出来的”手表——即杰弗里斯制作的那块手表——他有“较充分的理由相信，这么小的机器说不定也可以……对测定经度起很大的帮助作用”。

1759年，哈里森完成了那块最终为他赢得经度奖金的H-4。这台时钟在外形上更像杰弗里斯制作的那块手表，而不是像它正统的前辈H-1、H-2和H-3。

作为大个的铜制航海钟系列的后继者，H-4像从魔术帽中扯出的兔子一样让人感到惊讶不已。尽管它直径达到了5英寸，当怀表是大了点；但是，在航海钟里，它可是个不折不扣的小不点，而且它的重量也仅为3磅。H-4装在一副银表盒内，高雅的白色表面上用黑线醒目地描出4幅式样相同的图案，其主题为花哨繁复的水果与叶子。这些图案环绕着表盘上表示小时的罗马数字和表示分秒的阿拉伯数字，中间3根青钢表针无误地指示出正确时间。人们很快就意识到，这块表简直就是优雅和精确的化身。

哈里森很钟爱这块表，并用比他表达其他思想时清晰得多的话语说：“我想我可以斗胆地说，世界上没有哪一个机械的或数学的东西，在构造上比我这块表或经度时计更漂亮或精美了……我要衷心地感谢万能的上帝，总算让我活到了完成它的那一天。”

在这个神奇的仪器内部，零部件看起来比外表还要可爱。就在银表盒下面，有一块镂空雕花的平框架，保护着藏在密密麻麻的花哨雕饰后面的机件。这些设计除了让观察者眼花缭乱之外，并没有实际的用处。靠近平框架边界的地方，写着醒目的签名“John Harrison&Son A.D.1759”（约翰·哈里森父子于公元1759年）。而在平框架之下，位于转动的齿轮之间的钻石和红宝石被用来消除摩擦。这些经过精心切割的小宝石，代替了哈里森原来那些大时钟里的防摩擦齿轮和机械“蚱蜢”。

哈里森是如何掌握给他的钟表装上宝石这项技术的，这是H-4最撩人的秘密之一。哈里森关于这块表的描述，只是简单的一句声明：“推杆81是钻石的。”随后他并没有作出进一步的解释，比如为什么选用这种材料，以及怎样将这些宝石弄成这种至关重要的形状。由制表匠和天文学家组成的委员会曾将这块表拆开检查并反复进行了测试。即使在那段充满磨难的岁月里，也没有留下任何针对钻石部件进行提问和讨论的记录。

如今，H-4被庄严地陈列在国家海洋博物馆的展览柜里，每年都吸引着数以百万计的游客前往参观。大多数的游客都是在参观过H-1、H-2和H-3的展柜后，才过来看这块表的。无论是大人还是小孩，都会像受了催眠一样呆呆地站在那些大个的航海钟前面。他们会跟着H-1和H-2那如节拍器般摇摆的摆式平衡器，左右转动着脑袋；他们会随着有规律的嘀嗒声呼气吸气；偶尔还会因为从H-2底部伸出的单叶风扇突然开始转动，而吓得喘不过气来。

然而H-4却会让他们全身发冷地停住。它原本想要表明这是一系列有序的思想和努力的结果，但是给出的结论却让人感觉完全不合乎逻辑。而且，它还处于静止状态，跟前面看到的那些急速转动着的时钟形成了鲜明的对比。它的机芯隐藏在封闭的银表盒里面，而它的表针也凝固不动了。甚至连秒针也一动不动。H-4现在不走时了。

如果管理员同意，H-4还是可以走时的，但是他们不愿意这么干，因为H-4现在享有崇高的地位，像一个神圣的遗迹或一件无价的艺术珍品，要好好留存给后人。让它走时也许会毁坏它。

在上足发条后，H-4一次可以走30个小时。也就是说，它跟那些大个航海钟一样，也要每天上发条。但是跟那些大个子前辈不同，H-4可经不起人们天天折腾了。事实上，这块常被誉为“史上头号重要计时器”的H-4，已给出了无声而有力的证据，表明它因为太受欢迎而备受摧残。就在50年前，它还待在带垫子和发条钥匙的原装表盒里。可是这些年里它们全给弄丢了，就丢在H-4的使用过程中——人们将它从一个地方转移到另一个地方，展览它，给它上发条，让它走时，清洗它，再转移它。1963年，在得过丢失表盒这一令人警醒的惨痛教训之后，H-4还是作为展品之一，前往美国参加了华盛顿海军天文台的一次展览。

哈里森的大个航海钟，跟他那座位于布罗克莱斯比庄园的塔钟一样，“本钱”雄厚，受得住经常性的使用，因为它们在设计上都具有无摩擦的特性。它们都体现了哈里森在通过仔细选择和安装部件来消除摩擦方面所作出的开创性工作。但是，就连哈里森也没能在制作H-4时将防摩擦齿轮和带夹圈的滚珠轴承小型化。因此，他不得不给这块表上润滑油。

用于润滑钟表的润滑油，经常会将机件弄得脏兮兮的，因此得定期保养才行（哈里森所处的时代如此，今天也还是如此）。当润滑油渗入机芯中，它会改变黏度和酸碱度，到后来它不仅没法再起润滑作用，反而会滞留在机芯内部的角落中，大有让钟表停摆的危险。因此，为了保证H-4持续工作，维修人员要定期对它进行清洗，大约每3年一次；而清洗过程要求将所有的部件完全卸下来——而且不管维修人员如何小心翼翼，也不管带着多少敬畏之心，用镊子进行操作时，还是会有损坏某些部件的风险。

而且，运动部件即使一直处于润滑状态，还是会不断地受到摩擦，迟早会出现磨损，最后人们不得不将它替换掉。照自然磨损过程的速度估计，管理员担心用不了3～4个世纪，H-4就会变得面目全非，完全辨认不出哈里森在3个世纪前将它交到我们手里时的模样。不过，以它目前这种“假死”状态来看，H-4可能有望长期得到妥善保存，虽然具体能有多长的寿命还不得而知。预计可以延续几百年乃至几千年——基于这一未来，我们可以恰当地将这个计时器称为钟表学上的《蒙娜·丽莎》或《夜巡》82。