日不落的海上霸權：John Harrison 的航海計時器(下)
破解轉動慣量的奧秘，在於「質量」，質量愈大的物體，受到轉動干擾的程度愈高，反之，質量愈小的物體，便愈能維持本有的旋轉慣性。
所以，重點不在於「時鐘」的零件精密度，是尺度，真正的答案並非建造一座高精度時鐘，而是一枚高精度「錶」。
至此，《經度法案》之爭，H1 / H2 的失敗，乃至於 17 年學徒歲月，在在都將 6 歲那年，感染天花臥床，擺弄懷錶的記憶，千絲萬縷地編織成一條堅韌纜繩。
彷若航行遠洋的水手，拉起一張船帆，倚靠精準計時器的誕生，終能征服海洋，投身上主所造，這個繁華瑰麗的璀璨世界 ... ...
勾兌起 George Graham 徒弟的懷錶和 John Harrison 的航海計時鐘，二者之間，接近 30 年歲月的因果關係，還得從一段巧妙的緣分說起。
1758 AD，年逾花甲的 John Harrison，潛心研究 H1 / H2 敗因已久，卻始終不得其門而入，憑著一口不服輸的硬氣，遠從故鄉 Foulby 移居倫敦，決心向摯友 George Graham 拜師學藝，修行正統的製錶工藝。
便在往後 17 年學徒生涯後，正式成為一名合格製錶師的 John Harrison，始終固執地認為「時鐘」才是解決精度難題的答案。
卻在這樣頑固的念想間，偶然發現摯友 George Graham 高徒 Thomas Mudge 所製作的一枚懷錶，其精準度竟然與自己最為自豪的高精度木製機械時鐘不相上下，此一事實，沖擊了 John Harrison 的傳統信念。
Thomas Mudge 所製作的懷錶，就是啟發 John Harrison 的關鍵物件。
在 John Harrison 所生活的年代，人們普遍有一個迷思，即是大型機械鐘的精準度，必然高於小型懷錶，所以，若要打造精準航海計時器，則理應是一座大型機械鐘。
如此迷思，自有其背景因素，在人們掌握經度量測以先，鐘錶主要用於居家報時的靜態用途，也就是大型機械座鐘，對於小件鐘錶如懷錶與腕錶的使用，則多半見於貴族仕女的妝飾穿戴，精確度較低，不具實用價值。
在此前提下，即便務實如 John Harrison 之流，也不免深陷其中，認定大型機械座鐘才是實現高精度航海計時的終極答案。
直到 H1 / H2 的相繼失敗，才令他終於觸及轉動慣量干擾的難題，但出於對基礎物理知識的匱乏，以及同皇家科學會之間的矛盾，令他始終無法進一步推近 H1 / H2 的精度，只能在零件製造精度的環節上打轉。
就好比皇家科學會在「月角距」測量法上，利用查表歸納法一般。
此後，John Harrison 潛心學習製錶技藝，試圖以精密零件強行突破《經度法案》的設限門檻，如此這般，耗去了近 30 年歲月，打造出另一座 H3 機械座鐘，卻依舊以慘烈失敗收場。
便在此時，師出同門的 Thomas Mudge 所製作的一枚高精度懷錶，令這個困擾他許久的難題終於露出一線曙光。
Thomas Mudge 所製作的懷錶經度，之所以能與 John Harrison 引以為傲，日誤差 1 秒內的高精度時鐘不相上下的背後原因，須歸功一位推進金屬材料製作技術的科學家 ── Benjamin Huntsman 。
1740 AD，一名英格蘭科學家 Benjamin Huntsman，推出一種嶄新的合金材料，可以製作出更為精良，使用壽命更高，較不受溫度變化與外部環境因素的金屬料件。
想當然耳，此一合金材料，自然被運用於鐘錶工業，得以製作出更加堅固耐用的擒縱機構，主要在於擺輪「車芯」的用度提升。
話及至此，有兩項特殊觀念，便須先與讀者們告知，如下：
- 在工業革命以先，鐘錶工業，屬最高精度級別，至今則僅次於航太工業，所有零件尺寸，有著最嚴苛，也最難以達成的的精度規範。
- 擺輪車芯，也就是鐘錶機芯裡，一日 24 小時之間，最高頻率，從不停止轉動的部件軸心，也是磨損程度最高的零件。
在古早時代，擺輪車芯是最容易磨損的零件，往往在數月使用之間，便有彎曲或變形之疑慮，更遑論需要高頻率振盪的小型鐘錶。
Benjamin Huntsman 推出的合金材料，便為 Thomas Mudge 運用於懷錶製作之上，製作出足以應付高頻率振盪的擺輪車芯，從而大幅度提升傳統懷錶的走時精度，追上 John Harrison 如傳奇一般的高精度時鐘。
在 Thomas Mudge 懷錶的啟發下，John Harrison 就此投身小型航海計時器的製作，花費 6 年時間，終於造出 H4 ... ...
John Harrison 頓悟小型的高頻率振子，才是航海計時器的答案之後，又耗費 6 年時間，傾盡一切心力，打造出 H4 懷錶，銀製外殼直徑約 13 CM，尺寸極小，一手便能掌握，卻能達成高乎預期的高精度走時。
H4 內裡機構，則有別於同時代的其他懷錶機芯，大量採用了過去專門用於時鐘的垂直擒縱機構設計，也就是擒縱叉垂直於擒縱輪，一擒一縱時，可以令擺輪擁有較大的擺盪幅度，從而維持運作慣性。
── 一般而言，認為腕錶擺幅介於 270 ~ 300 度之間，是最佳運作狀態。
除此之外，另一特殊設計要點，便是擒縱機構中，用於彼此咬合的擒縱輪齒和 D 型擒縱叉爪，運用極其挑戰工匠功力的「鑽石打磨」技術。
此一打磨技術，必須精準無誤地將尺寸如 1/16 小拇指甲大小的鑽石，打磨出 0.5 度誤差以內的偏移角度，確保擒縱叉可以維持準確的沖擊力道，流暢地將擺輪交替沖出。
擒縱機構之外，便是《時間裡的物種演化》一文中，所提到的「芝麻練」設計，利用寶塔輪搭配金屬芝麻鍊，將發條動力輸出從彎曲線段，履平為線性輸出，提高走時精度。
H4 製作完成之時，John Harrison 已是 68 歲的老朽之身，身體條件上的衰老，令他無法再應付遠洋出航的鐘錶實驗，只能提出申請，由兒子 WIlliam Harrison 代為出航，搭乘 HMS Deptford 號，橫渡大西洋。
有鑑於前次實驗，出現了航海日誌文本缺失的尷尬情況，此次實驗，由一所大學研究長 Robertson 優先進行陸上實驗，證明 John Harrison 所製作的 H4 懷錶，維持日誤差 24/9 秒，以此為基礎，驗證海上實驗結果。
此後，WIlliam Harrison 歷經整整 81 日的航行，最終帶回的實驗結果，證實 H4 在全程航行期間，僅僅誤差了 5 秒，遠低於《經度法案》的門檻。
按理來說，John Harrison 已擁有資格，取得《經度法案》的全額獎金，甚至理應獲得皇家科學會的院士頭銜，成為一名實踐科學家。
然而，皇家科學會，依舊拒絕支付 20000$ 英鎊，更嚴肅駁回入會提議。
若有身在學術圈裡，藉此維生的讀者們，對於此般匪夷所思之景況，應該不難理解，箇中人性複雜之奧妙，是如何地曲折離奇。
真正令 John Harrison 和眾院士們交惡的原因，從來都不是什麼經度測量法之爭，而是「政治」問題。
失敗不只是眼前的失敗，更可能意味著日後一系列，尾隨而來的麻煩。
倘若代表先進思想，受過良好高等教育，天賦異稟的一眾科學家，竟然被區區一介鄉野工匠所擊潰，如此尷尬難堪的場面，如何能維持皇家科學會在當時世界上的學術地位？又如何能夠帶領世界學術方向？
那是一個崇尚科學英雄主義，寄託浪漫情懷，奉為精神圭臬的時代。
皇家科學會為了擊潰 John Harrison 所造出的高精度 H4 懷錶，以查表歸納法為基礎，優化「月角距」測量法，以 Nevil Maskelyne 為首的天文學家，在 WIlliam Harrison 航行之時，同樣搭乘另一艘 HMS Tartar 號進行測試。
Nevil Maskelyne 所探尋查表歸納法，之所以受到重視，則是出於 1731 AD 同樣由英格蘭科學家 John Hadley 所發明的「反射式象限儀」，詳細結構在此不談，讀者們僅須知道，那是一種相較於以往航海用測量工具，更能精準量測天體之間「夾角」的用具。
反射式象限儀，一如 Benjamin Huntsman 所推出的合金材料，在在強化了月角距法和鐘錶法各自的精確度，如此一來，經度之爭便益趨白熱化，開始出現各樣與工程技術無關，純屬民粹之流的不理性言論。
WIlliam Harrison 所帶回的 H4 測試結果，令皇家科學會難堪之餘，更是難以置信，僅僅耗費 6 年製作，用於貴族仕女穿戴的小型懷錶，竟然就是解答《經度法案》發布，至今困擾科學界整整 44 年難題的最後解答。
皇家科學會無法提出確鑿回絕的理由，只能將 H4 的成功，歸因於「運氣」二字之上，並且說明鐘錶法即使可行，礙於製造費用昂貴的理由，亦無法下放民用，可謂無賴至極。
於此同時，又向經度委員會提出 Nevil Maskelyne 所帶回的實驗結果，並許可其申請入會，甚至擔任經度委員會成員之一的院士資格，藉此羞辱 John Harrison。
純屬民粹之流的不理性言論，盡是些不著邊際的無端假說，如鐘錶法即使優於月角距測量法，須顧及民間信仰之傾向，若公開承認其成功，恐有顛覆國家秩序之疑慮，再者，鐘錶法之懷錶製造，不僅費用高昂，容易故障之餘，更不足以應付民間航海的頻繁用途。
Nevil Maskelyne 在獲得進入皇家科學會之資格後，輾轉成為審度《經度法案》之委員會成員之一，負責審理所有上繳的實驗報告。
── 選手兼裁判的人事異動，其心何如，可見一斑。
Nevil Maskelyne 成為經度委員會成員之一後，下了一著險棋，便是在 John Harrison 強烈要求皇家科學會，按照《經度法案》合約，履行 20000$ 英鎊獎金之時，提出「第二次實驗」之要求，並支付 5000$ 英鎊的研究資金。
簡言之，5000$ 英鎊即是封口費，試圖利用 John Harrison 已然年邁老朽，不堪遠洋航行，更無法建造更加精密的 H5 之弱點，令其知難而退。
然而，令 Nevil Maskelyne 萬萬料想不到的是，John Harrison 作為一名務實工匠的硬氣，竟拒絕 5000$ 英鎊的封口費，執意進行第二次遠洋實驗，試圖以事實證明 H4 才是終極解答。
直到 1765 AD，第二次實驗結束，Nevil Maskelyne 迅速針對，長達 48 年之久的《經度法案》之爭，進行月角距法、鐘錶法二項實驗結果審查，顯示如下：
- 以 WIlliam Harrison 為代表，進行的 H4 實驗，在搭乘 HMS Deptford 號，橫渡大西洋 81 日後，對應平均太陽時，僅誤差 39 秒，對應航海日誌上之船艦位置，則誤差 1.25 經分，約為 16 KM。
- 以 Nevil Maskelyne 為代表，進行的月角距實驗，在搭乘 HMS Tartar 進行測量，歷時 64 日後，對應平均太陽時，誤差 78 秒，對應航海日誌上之船艦位置，則誤差 2.5 經分，約為 48 KM。
上述兩項實驗結果，都呈現出相當優秀的經度定位表現，也同樣都在《經度法案》的設置門檻之內，那麼，高達 20000$ 英鎊的獎金，究竟該如何裁判呢？
此時，實驗結果的公開揭露，令皇家科學會不得不承認 John Harrison 所建造的 H4 確實有優於月角距法的科學價值，此一事實再無疑慮。
於是，皇家科學會終於退讓一步，同 John Harrison 進行談判，將原先預支的 5000$ 英鎊，拉升到 10000$ 英鎊，並要求其複製另一枚 H4，一枚進行第三次遠洋實驗，另一枚則放置於皇家科學會，進行長期測試。
一言以蔽之，即是將 John Harrison 的冠冕拔除，戴於皇家科學會。
John Harrison 僅僅是一名思想務實，實事求是，性情頑固，孤傲冷僻的工匠，對於所謂皇家院士，實踐科學家，經度量測貢獻者之虛名云云，對其毫無價值。
便在皇家科學會提出傲慢無理的要求，鄙視 John Harrison 的貢獻之時，來自遙遠彼岸，另一名震古今的科學協會 ── 法蘭西皇家學會( Académie des Sciences )，已悄然拜訪 John Harrison。
法蘭西皇家學會，是在號稱「太陽王」的路易十四治世之時，所建立的科學研究學會，脫胎於當時各領域學者們，彼此交流思想的沙龍( Salon )聚會，主要重視實用科學與人文藝術。
1765 AD，距離在《手藝人的生死流亡》一文中，所提到的《楓丹白露》飭令頒布，已過去了 80 年歲月，深受敕令影響，致使大量人才外流的法蘭西王國，正透由法蘭西皇家學會之網羅，試圖挽救國家實力。
便是出於此般理由，法蘭西皇家學會聯繫上 John Harrison，試圖取得 H4 專利，並應允其大量獎金，還有無限美好的發展前景。
或許，所謂的鐘錶工匠們，如此鑽研於毫秒之爭，寸釐之爭，乃至於事實之爭的神秘匠人們，都是些不通俗世，只曉得眼前當下，並執著於某些個人原則的古怪人們。
失落沮喪的 John Harrison，雖對於皇家科學會的無理要求，感到悲憤，且與此同時，法蘭西學會的悄然介入，試圖挖角，竟並未使得 John Harrison 倒戈，反而喝斥法蘭西學會出家門，不要挑戰英國女王百姓的忠誠。
回絕法蘭西學會的挖角之後，John Harrison 潛心複製 H4，並改進部分結構設計，命名為 H5，卻在施作的 3 年間，不斷受到皇家科學會的干擾，也就是秘密監視其一切工作，試圖竊取 H4 的機械設計。
John Harrison 作為一名鐘錶工匠，鐘錶物件即是其生命與意志之延伸，即便是癡傻之人，尚且珍貴其軀幹四肢，更何況是一名將手中技藝，視如己出的古老工匠呢？
無法忍受皇家科學會的卑鄙作為，John Harrison 便親筆撰寫了一封「告發信」，將《經度法案》近半個世紀爭執的一切原委，原原本本地上呈給當時的英格蘭國王「喬治三世( George III, George William Frederick )」。
1772 AD，收到告發信件，並傾聽完 John Harrison 一切委屈遭遇後的喬治三世，對於皇家科學會的猥瑣作為，感到十分震怒，便調閱 H4 的遠洋實驗記錄，同時向 John Harrison 提出 H5 的宮中測試要求。
於同年 5~7 月期間，以 10 個星期為長度，最後親自證實 H5 的日誤差僅僅只有 0.3 秒，相信遠洋實驗數據為真，誤差遠低於《經度法案》門檻。
至此，John Harrison 總算得到平反，在喬治三世的直接命令下，皇家科學會頒布 20000$ 英鎊之全額獎金，並授予榮譽勳章，掙回了一口氣，也掙回了他做為一名工匠的尊嚴。
1776 AD，John Harrison 辭世，結束近一甲子短長的「經度之爭」。
年邁的 John Harrison 坐在麂皮椅上，面前的宮廷畫師，正在空白畫布上，描繪肖像，那是王室貴族對平民百姓的偉大貢獻，所施行的一種禮遇。
同樣作為傳統之一，宮廷畫師要求 John Harrison 手持榮譽勳章，作為後人觀覽此一肖像之時，能知曉背後的光榮寓意。
John Harrison 一笑置之，視虛名如無物，只向兒子要來了 H4，捧在手中，面上揚起的一抹微笑，是 6 歲那年，理解鐘錶原理之時的笑容。
此一肖像，也成了 John Harrison 一生，漫漫八十載歲月裡，所留下的惟一形象：不為名，不為利，就為了一口氣 ... ...
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