航海钟（航海钟表）

时间不仅是现代科学技术的基础，也是航海时代确定经度的重要依据。虽然16世纪初哥伦布发现美洲大陆，随后麦哲伦完成航海全球的壮举，但经度测量的问题却一直困扰着人们，阻碍着人类在海洋中自由航行。航海家们可以在正午时测出太阳距地平线的高度，或在夜晚时测出北极星距地平线的高度，再对照之前计算出的天体表，就可以熟练准确测算出纬度。但经度却难以用同样的方法来确定，就连伽利略、牛顿、哈雷这些最伟大的科学家们都未能利用天文学方法解决经度测量方法。在1707年，四艘英国军舰就因导航失误迷失方向而触礁沉没，造成1500多人丧生的悲剧。这一事件震动当时的英国，它促使英国国会成立“经度委员会”并设立了高额专项奖金，招募能够解决这一难题的能工巧匠。

从科学上讲，经度问题可以转化为时间。地球每天(24小时)转动一周是360度，每小时的时差就相当于经度的15度(360除以24)。因此，只要知道两地的时间差异，就可以知道两者之间的经度差了。

1728年，一位名叫约翰·哈里森(John Harrison)的英国木匠，通过自己掌握的制造钟表的原理和技能，开始设计和制作航海钟。哈里森无数次往返于五金制造铺，请教铜匠和铁匠；夜深人静时，他常常为一个零件的调校伤透脑筋，彻夜难眠。经过7年的努力和无数次改进，42岁的哈里森于1735年造出了第一台震惊科学界的航海钟—经线仪，后人把它命名为H1。船在海上航行时，时钟因为受到温度、风浪等影响而变得不稳定，这台1米见方、重达32公斤的庞然大物采用了哈里森发明的“蚂蚱腿”装置，即用两根弹簧把两个金属钟摆的两头连在一起，摆轮棒的两条“胳膊”均匀摆动，形成强大的平衡力，使钟表的摆动频率摆脱了海浪颠簸的问题。经过一次短途航海旅行结果证明用它来测量经度比当时所有的方法都要准确。

H1航海天文钟

这时候只要H1完成一趟往返西印度群岛的旅程并被证明足够精确就完成任务了。但哈里森没有，他向经度委员会申请了一笔资助，立志于造一个更精确、更实用的计时设备，第二年便开始了H2的研制。哈里森将钟表的一部分木质材料换成了金属，并加入了温度补偿器。但制作H2时，哈里森出现了一次重大失误，他果断放弃了原有设计，把一切推倒重来，重新投入到H3的研发之中。第三台钟更为复杂，花费了19年。此次设计有两个革命性的创新：一个是发条中的双金属条，用于阻抗温度的变化带来的影响；还有一个滚子轴承，从根本上解决了摩擦问题。

H3航海天文钟

H3的体积过于庞大，一直是哈里森不满意的一个难题，他再一次陷入苦思……经过努力，他终于意识到小型高频振子才是避免环境影响的最佳方法。1759年，功夫不负有心人，经过约30年不断改进，与前三个航海钟完全不同的H4惊诞于世：一台直径为13厘米、重1.45千克怀表式的小钟，此时的哈里森已经66岁高龄了。H4携带方便，准确性也大大提高了。它是由一个拧紧的发条驱动的，与钟摆的原理相同，也需要用一个保持平衡的轮子连续地来回摆动，以控制发条。当温度上升时，轮子的边缘将会扩大，并使发条失去弹性。

1761年底，68岁的哈里森让他的儿子威廉载着自己精雕细琢的H4从英国航行到牙买加，经过81天的海上测试，它只慢了5秒，而经度委员会只要求每天误差小于3秒。远超当时的最高标准，真是不朽的奇迹。1772年，经线仪在零摄氏度以下的南极也运作正常。探险家詹姆斯·库克船长带着H4去航海，回来后声称这是他“最忠实的朋友”。

H4航海天文钟

在当时，没有人认为“表”是一种严肃的计时工具，都是富人揣在怀里把玩的。但哈里森不这么认为，他相信，只要按照他的思路做，就能实现精确计时，他用他的技艺、执着和解决问题的头脑，单挑了整个天文学界。这些精妙的计时器没法用钱衡量，它解决的是当时科学家都无法解决的问题，给世界带来了巨大的影响。直到现在，哈里森制作的4块钟表仍在大英博物馆里不停地走着，诠释着他那追求极致的“工匠精神”。他终于被承认，用精确的机械，解决了“经度问题”，改变了航海业的命运；因哈里森倾其一生任性的工匠精神，让英国成为人类大航海时代世界的霸主。他的名字，被刻在了天文和航海史里。时光流逝，魅力依旧，他的贡献和他的作品，会一直被后人所铭记。