2016-08-18 庆龙 庆氏钟表

航海钟（MarineChronometer）是世界航海史上的一项重大发明，它不但是英国皇家海军在多次海战中获胜的决定因素之一，也是远航的商船在茫茫大海中航行、定位最可靠的保障。当年东印度公司的阿尼斯通号（Arniston）轮船最后走上致命的不归旅程，主要原因就是船上没有精密计时的航海钟。可以这么说，如果没有航海钟就没有大英帝国曾经辉煌一时的“日不落”称号，同样也没有今天航海业的安全可靠和准确定位。

经度是描述在地球东西侧相对于本初子午线的位置，我们以角度来计量，由于本初子午线为零度，往东至180度，往西至180度。当远海航行的船只接近陆地时，准确确定此时航行的方向位置是最重要的。但是航船经历长时间航行后，判断船只位置的误差也会越来越大，进而导致偏航及触礁船沉乃至水手丧命，所以在17世纪末期那个航海贸易逐渐蓬勃发展的时代，避免船难以及准确航行这是远海航行首要的问题。

我们把时光带回到17世纪中叶。荷兰物理学家克斯蒂安·赫根斯（Christiaan Huygens）与1656年发明了时钟技术里革命性的摆锤装置，之后的1673年，他在当时的法国财政大臣让·巴普提斯特·科尔伯特（Jean-BaptisteColbert）的赞助下，开始研究和尝试制作一种供远航船只使用的航海钟。1675年，克斯蒂安·赫根斯用来自法国国王路易十四所颁发的养老金的资金，发明了使用螺旋弹簧摆轮装置（也就是我们所说的早期游丝摆），来弥补他19年前研发的钟摆在防震方面的不足，而这种游丝装置对后来的航海钟、皮套钟以及怀表等常处于运动状态下的钟表走时起到了决定性的作用。克斯蒂安·赫根斯游丝装置的重大发明，还在财政大臣科尔伯特那里获得了专利权。但是他本人经历了无数次尝试，最终并没能够解决游丝摆在海上颠簸状态中正常走时的难题。

在克斯蒂安·赫根斯之后，许多国家的钟表大师们都力图研发出航海钟，例如英国时钟大师杰里米·塞克（JeremyThacker），自1714年开始就进行了多次尝试。英籍的法国时钟大师亨瑞·苏利（HenrySully）从1716年起，也曾专心研究和反复试制，使航海钟初具成效。亨瑞·苏利在1720年后终于研发出一款以精确时间来决定正确经度的航海钟。由于这台钟机芯采用了由一大平衡飞轮垂直连结到一个由迪布菲（Debaufre）擒纵驱动式的摩擦转轮上的技术，所以它的平衡飞轮在摇晃的环境下并不稳定，只能在较为平静的海上行驶时才能使用，于理想中的航海钟要求差距甚远。但是尽管如此，这台钟却是历史上第一台尝试用精确时间来量定经度的计时器。亨瑞·苏利还在1726年以《苏利先生时钟发明和结果》为标题，发布了他的研究心得和技术成果。如果有人问史上是谁第一个发明了航海钟，那一定是亨瑞·苏利。

在那个年代，许许多多用来测量和定位船只所在经度的方法被科学家们提出。有一种理论是根据当时对地球自转的理解提出的，也就是地球每小时自转的旋转角度为15度，如果船只由某地的正午时间出发，它向东航行一小时后，相对原处15度的经线上太阳又位于当地正午时分的位置，以此来推断。早先还有一种想法是根据荷兰籍探险家赫马·弗里修斯（GemmaFrisius，1508年－1555年）所提出的一个简单理论，就是比较船只所在位置的时间与另一处标准时间差（比如标准格林威治时间），便可以推断出其经度位置。但是，要想知道船只所在当地位置的时间，通常是依赖于天文观测，测量不同天体运行的位置来推算时间，这样的测量时间当然不准确，所以关键的关键是能够准确掌握起点和终点的时间，问题就可以解决了。

之前我在英国钟表大师里介绍的那位来自英国约克郡的乡村木匠约翰·哈瑞森（JohnHarrison），他凭着直觉坚定认为，如果要解决精度航行，只要研发出一台可以在颠簸的海洋中依旧非常精准走时的钟，所有问题都迎刃而解。不过直觉归直觉，但要一种钟在长时间的航行下，不受温度、压力、湿度等因素而影响，并且还要经得起海水绣蚀或承受得起船只剧烈摇晃而保持精准走时，在那时的钟表科技情况下谈何容易。更有许多科学家，像牛顿和克斯蒂安·赫根斯等公开质疑这种理论的计时器的实际可能性，更顷向于用其他方法来量定经度，例如利用月亮与相对星星距离的方式（月角距）等，尤其是克斯蒂安·赫根斯，他也曾经尝试过利用摆锤钟摆或弹簧式摆钟来量定经度，且均以失败而告终。1714年，英国政府设立了一项名为“航海经度”的大奖，奖励发明航海测量仪器以及精确航海用具，此奖金依据所发明仪器的精确度，从一万英镑到两万英镑不等（相当于今天的几百万英镑）。约翰·哈瑞森于1730年向英国政府提交了一个研发航海钟的计划，在凑足研究资金之后，埋头在乡下苦心钻研，并花费了5年日日月月，于1735年完成了他所设计的第1号航海钟——哈瑞森1号，简称H1。H1经过远航航海测试，没有达到在规定的误差之内，宣告失败。之后他再接再厉，于1741年完成了他的H2，但由于当时英国和西班牙正在进行海战，H2没有得到即时的测试，但约翰·哈瑞森已经发现了H2有技术上的不足之处，决定直接进入到H3的研究中，并在 1759年终于完成了他大号的H3。H3所使用了新的圆形平衡器，并且发明了双金属片和带夹圈的滚珠轴承（时至今日，这些发明仍被现代人广泛使用），然而，新的平衡器在实际航海测试中被证明仍然达不到最精确走时，最终不得不放弃。直到1761年，他把自己研发多年的一个尺寸比H3小许多的H4上报给经度委员会。H4看上去就是一个直径12厘米的大号怀表，通过一系列测试，终于达到了规定标准。“航海经度”大奖委员会在1767年发布了《哈里森先生的计时器》这一著作，记录下了这一历史性的发明过程。在经历了31年的努力之后，约翰·哈瑞森终于解决了利用航海钟精确走时来测定经线度的问题。与此同时，他向英国国家“经度委员会”申请了“航海经度”奖金。当然，后来经过许许多多的波折，包括几次的支付，甚至惊动国王乔治三世亲自出面问及，终于在1773年当约翰·哈瑞森80岁那年，领到了2万英镑总合的奖金。

以上是哈瑞森的4款航海钟图

我们再把镜头转向隔海的法国。著名的钟表大师皮埃尔·理·罗伊（Pierre Le Roy，1717年-1785年）在1748年所研发的航海钟里，使用了他自己发明的天文擒纵（DetentEscapement）系统。到了1766年，他又成功地研制出第二台革命性的航海钟，而这台航海钟除了纳入了他的天文擒纵技术之外，还使用了他最新发明的温差补偿平衡摆轮以及同步游丝技术，给世界航海钟的发展注入了新鲜血液。前面刚说过约翰·哈瑞森的发明实现了航海钟在海上准确计时的可行性，而皮埃尔·理·罗伊的研发成果更增加了航海钟的稳定性。20世纪初有一位英国皇家海军前上校鲁珀特·托马斯·古尔德（RupertThomas Gould）先生曾说过，约翰·哈瑞森和皮埃尔·理·罗伊两人的研发成果，是后来在19世纪初期成型的航海钟里最重要的技术基础，尤其是法国大师皮埃尔·理·罗伊的创新成果，让航海钟的功能提升超出了人们的预期，为之后的不断升级奠定了强有力的基础。

当然，我们不能忘记法国大师费迪南德·鲍尔绍德（Ferdinand Berthoud，1727年-1807年）以及英国钟表大师托马斯·姆格（Thomas Mudge，1715年-1794年）在几乎同一时期也成功制造过精准的航海钟。虽然他们俩的航海钟结构都极其复杂，成本也昂贵，但至少证明了航海钟可以由许多解决的方案。最值得一提的是英国钟表大师级人物托马斯·恩肖（ThomasEarnshaw）和约翰·阿诺德（JohnArnold，1736年-1799年）在航海钟的简化和实用性方面取得了重大进展。1780年左右，他们在皮埃尔·理·罗伊的天文擒纵基础上，发明了锁簧式天文钟擒纵机构（SpringDetent Escapement）和枢轴式天文钟擒纵机构（Pivoted Detent Escapement），这类擒纵系统的设计解决了温差补偿的平衡问题。与此同时，他俩还改进了游丝摆的装置，使用了相对稳定的柱状游丝，令航海钟在惊涛骇浪之中也能保持绝对的稳定，由此获得了专利权。托马斯·恩肖和约翰·阿诺德的航海钟的造价最初也是极其昂贵的，并非所有的船只都用得起。当时有许多的远航船只，仍然会有因缺少航海钟而沉没大洋，航海钟就越来越受到远航人员的追捧，因此约翰·阿诺德还开设了专门生产制作航海钟的工厂。随着时代的需求，从1825年起，英国皇家海军决定开始向所属的所有舰船提供航海钟，从此海上势力也随之大增。

Thomas Mudge - 1771

John Arnold Son - 1778

Thomas Eamshaw - 1800

Brrguet et Fils - 1813

虽然世界钟表制作工业于19世纪中叶就开始了彻底的机械化变革，但航海钟的制造工艺在很长一段时间仍然基于很多的手工成分。大约到了20世纪初期，瑞士的钟表制造商雅典（UlysseNardin）在结合现代化生产方法和使用可互换零件的领域里，取得了突破和进展。第二次世界大战爆发之后，航海钟的需求骤然大增，美国著名的汉密尔顿（Hamilton）钟表公司率先完善了大规模机械化生产航海钟的方式，在较短期内能够生产数以千计Hamilton21号和Hamilton 22号航海钟，配制给美国海军以及盟军海军使用。尽管汉密尔顿取得了划时代的突破，但自19世纪初期就出现的老款航海钟仍在继续生产和使用，例如托马斯·默瑟（ThomasMercer）公司品牌的老式航海钟，直到20世纪50年代还在生产当中。

正如我开始所说的，如果没有精准的航海钟，英国皇家海军在世界海战中的统治地位、大英帝国的扩张都不可能出现，英国也不会拥有“日不落帝国”之称。英国皇家海军舰船，就是因为配有精密的航海钟，可以在世界任何一个角落准确地航行和作战。大英帝国通过强大的海洋战争能力，征服了大片的海外殖民地，而当时英国的对手葡萄牙、荷兰、西班牙和法国的舰船却没有能力配备先进的航海钟设备，尽管法国是最早建立印度等殖民地的国家，但它却在与英国进行七年海洋战争之后，被英国皇家海军彻底击败，我想这与英国拥有先进的航海技术是分不开的。

今天，在英国伦敦的格林威治天文台博物馆中，陈列了一系列从古至今的航海钟的顶级藏品，其中也包括约翰·哈瑞森的H1、H2、H3和H4航海钟。如果从收藏的角度，要问哪个国家和品类的航海钟最具有代表性、也最值得收藏，我个人首推18世纪末和19世纪的英国航海钟。当然，之后出现的德国、苏联、瑞士和美国的航海钟也是很优秀的，但站在历史的角度和收藏价值的角度来看，当然是英国的最好。

(july是几月？july代表7月份，英文缩写为jul，共有31天 ，源自于拉丁文Julius（即朱里斯）。)

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