PartⅠ 奪命的經度

一個讓歐洲人怕了幾個世紀的問題

今天給大家講一個波瀾壯闊的創新故事。

錫利群島的位置

在正式說故事之前讓我們回到1707的英國。話說英國海軍上將肖威爾爵士帶領著他的艦隊在地中海剛剛打贏了法國艦隊後搬師還朝。一場大霧讓整個艦隊失去了航向,這一天是12月22號。

當天晚上10點多鐘,艦隊進入了一個叫錫利群島的地方,這個地方位於大不列顛群島的西南方向。當時所有有經驗的的航海家都知道,一個艦隊一旦走到這個地方,基本上就跟踏入地獄之門是一樣的。這個群島裡面佈滿了各種各樣的暗礁。在幾分鐘內,五艘艦船有四艘觸礁沉沒,兩千多名海員被淹死。

肖威爾爵士非常幸運地被海浪沖到了岸上。但是他也非常倒霉。當地的一個婦女發現了他,並看見他的穿著還不錯,又發現他手上有一個綠寶石的戒指,這個女人二話沒說就把他弄死了。這個事兒後來是怎麼被大家知道的呢?原來這個女人臨死的時候跟自己的牧師懺悔說,自己30年前弄死了一個人,戒指還在這呢。這個事兒才真相大白。當然今天我想跟各位講的並不是肖威爾爵士的悲劇。

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△勇氣

有朋友對我說,你羅胖子之所以敢做「羅輯思維」的視頻脫口秀,是因為你在電視台干了十年,有豐富的視頻製作經驗。唉,不能說這個說法沒道理,但實際上呢,那十年的電視製作經驗給我帶來的壓根就不是什麼財富,從某種意義上講甚至是負資產。舉個例子說吧,錄視頻的時候每次有口誤,我都會要求重錄,我明明知道這既耽誤了時間,又失去了節目當中一些鮮活的東西,但是沒辦法呀,我有強迫症,長期訓練出來的啊,狗改不了吃那啥呀。傳統產業的互聯網轉型面臨的是往往和我一樣的問題,原先的經驗幾乎全是錯的,只不過你不知道它在哪個部分,又在什麼時候錯了,這種轉型需要的不只是洞察力,更需要勇氣。

在這場海難發生之前的幾個小時,船上的一個船員向肖威爾爵士報告說:我們可能走錯方向了,我們可能正在偏離我們原定的航道。聽到這番話之後肖威爾爵士下令立即把這個船員處死,當場就在這個甲板上執行了絞刑。你可能會覺得好奇怪啊,怎麼會這麼粗暴呢?要知道這是當時英國海軍條例的規定:任何人只要是越級向自己的上司,尤其是船長去報告關於船的位置的信息,這個人就會被按叛亂罪當場處死,沒有什麼可廢話的。那為什麼會有這樣的一個條例呢?原因是當時的航海技術導致任何船長在茫茫的大洋上行駛的時候,關於到底我們在哪兒這個問題,他們心裡是沒數的。

那整個船上所有船員的性命靠的是什麼?靠的就是船長的經驗,哪怕他的經驗也沒有什麼依據。說得更直白一點,靠的是船長的直覺。而當一個人靠他的直覺在進行判斷的時候,就好像一個沒主意的女孩來到秀水街這種地方,如果她旁邊女伴一直跟她說這件好看、那件好看,她一會兒就糊塗了。所以當時英國的海軍有一個慣例:當船長在判斷位置時,誰都別廢話,廢話就是死。

現在再讓我們回到我們今天這個故事的核心。

在18世紀初年,歐洲在美洲的殖民地已經開拓了,航海的需求非常大。每年從歐洲到美洲的船隻,光是英國就有300多艘。但是在航海時沒有人能夠判斷出自己在大洋上的準確位置。大家知道在大洋上航行判斷位置靠的是緯度和經度。緯度很好判斷,一個有經驗的船長根據季節和每天太陽升起的高度,用一些簡單的儀器一測就解決了。但這也是一件非常苦的事情啊。據我看到的資料來說,在那種象限儀發明之前,20個船長有19個都是因為天天盯著太陽看而變成了獨眼龍。我們在有些海盜電影裡面看到的那些船長都是獨眼龍,你可能總覺得這是海盜的眼睛是被人掇瞎的,其實是因為常年觀察太陽導致一隻眼睛視力受損。後象限儀發明之後,這個問題就解決了*。

用來確定緯度的象限儀

可是經度在當時是沒有辦法確定的。緯度它是自然形成的,0度就在赤道嘛,90度就在南北極嘛。可是經度哪是0度,哪是90度?你可以隨便定,實際上一直到20世紀的時候法國人都不服,說憑什麼格林尼治天文台那兒叫0度啊,0度應該在法國巴黎啊。還有伊斯蘭學者認為經度應該將0度定在麥加,那是聖地啊,那是人類的中心啊。0度經度定在哪兒一直是爭論不休的一個事情。

好,先不管哪裡是0度經線吧。

解決這個經度問題的原理其實特別簡單。實際就是個時間問題。我們以格林尼治時間為例,說這兒是0度,地球是360度,一天有24小時。每15個經度相差一個小時。那怎麼搞清楚經度呢?很簡單,知道格林尼治時間是現在幾點,然後知道我們這個時區同時現在是幾點,一減這個時差再除以15,你就知道我們現在多少度了。

道理原理就這麼簡單,可是怎麼知道這個時間差呢?一旦我們已經到了茫茫大洋之上,我怎麼知道格林尼治時間是多少呢?有人說那不廢話嗎?戴塊表啊!對啊,當時哪有那麼好的表呢?這就是問題。所以怎麼知道時間幾乎已經成為折磨歐洲人幾百年的一個大難題。

小編補充:獨眼、木腿、鹿皮靴,再配上一頂達達尼昂式的帽子或是只鸚鵡,這是幾百年來人們結合海盜的特點又經過無數次的藝術加工的結果,是人們在心中勾勒出的海盜「標準像」。

在19世紀中葉,不僅僅是海盜船長,每一個船長都養有一隻,且只有船長才可以養飛禽。大多數是養鷹,而非鸚鵡而已。其餘船員只可以養殖猴子、觀賞性魚類等等。古歐洲時期的上等貴族也都有此習俗,並已此為榮,以此為身份的象徵。根據上等貴族身份等級的不同,其鷹的種類也不同,有著約定俗成的規定。

沒有一個靠譜的測定經度的方法會導致什麼情況?第一就會使很多的船長幾乎是靠運氣航行。比如像哥倫布、達伽馬、麥哲倫這些人的成功基本都是要靠一些運氣的。一旦你要靠運氣的話,你在海上漂泊的時間就不確定,這樣船員的身體,以及整個的後勤儲備等都會出問題。比如當時海員就極容易得一種叫壞血病的疾病。

我們現在知道是因為維生素C缺乏。1773年,英國著名的庫克船長*把一種德國泡菜帶上船,這個問題才基本解決。後來又有人要用檸檬汁、橙汁代替,說白了就是吃一點水果蔬菜就能解決。但壞血病對於當時的航海家來說是一個天大的事兒,只要是在海上漂泊超過一定的時間,船員都會得壞血病,渾身到處都出血,然後內臟壞死。這是第一個問題。

第二個問題就是海盜。在沒有辦法判斷經度的時候,大家都不敢偏離自己的航向啊,所以只好順著一個緯度走。那這條航線就變成了特別繁忙的航線。那海盜就方便了,我就待這兒等著唄,一看你落了單我就撲上去。所以,當時所有以航海為主要國力象徵的這些國家,西班牙、荷蘭和英國都非常頭疼這個問題。

小編補充:詹姆斯· 庫克(Captain James Cook,1728年11月7日~1779年2月14日),人稱庫克船長(Captain Cook),海軍上校,是英國皇家海軍軍官、航海家、探險家和製圖師,他曾經三度奉命出海前往太平洋,帶領船員成為首批登陸澳洲東岸和夏威夷群島的歐洲人,也創下首次有歐洲船隻環繞新西蘭航行的紀錄。

網友點贊

@BG5CKM:

羅胖子說的真專業。我讀書學的是航海的,用六分儀測太陽高度角,然後再翻查太陽高度表。再做計算,是一件非常痛苦的事情。計算的格式要排3張A4紙。

英國的天字一號問題

無數航海家因為這個問題葬身海底。無數的船員由於航海時間過長而被壞血病折磨。當時人們也想出了各種各樣的辦法,可這些辦法後來發現都不靠譜。比如說當時的歐洲人還覺得巫術可能會起作用。最搞笑的是他們發明一種「憐憫之粉」,據說拿一把刀捅人一刀,然後再把這個藥粉撒在這個刀上,受傷的人的傷口就能癒合。順著這個思路,我們可以先弄幾條狗,先用刀給這些狗都捅一刀,然後帶狗上船走,在陸地上每到中午12點整的時候就往這刀上撒一點這藥粉,那在船上的狗不就會因為疼而叫嗎,船上的人聽到狗叫就知道現在是格林尼治時間中午12點,然後跟自己這個時間一對,就知道自己的經度了。你當然知道這種主意不靠譜。

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△艷遇

有位大學一年級的小妹妹問我,說整個宿舍就自己性格內向,只有自己每天按時起床按時吃飯按時睡覺。其他的人呢都會鬧到很晚,讓自己也睡不著。但是呢自己又不想得罪人,所以問我怎麼辦。各位請看哈,其實人生絕大多數困惑,都屬於這種兩頭都被堵死的困惑,一邊呢又不想憋屈,一邊呢又不想得罪人。本質上呢,就是又想有收穫,又想沒成本。學生時代,面對選擇題的時候,總是選擇一個對的。但是一旦到了社會上,就沒什麼對不對了,選擇題的本質就變成了,你選擇一種你願意承擔的成本去把它承擔起來。要嘛別去,要嘛去得罪誰。如果沒有這種成本意識,在所有的好事面前,你都會陷入一種有賊心沒賊膽的狀態,所以為什麼有很多成年人,終生盼望艷遇,但從來就沒有過艷遇。

還有人就提出來這樣一種方法。我們每隔幾百海里就弄一艘船,每隔一小時就往天空中打一種類似於信號彈的炮彈。這樣整個航線上所有的船都能根據這個信號彈來調整自己的時間。你聽著這個想法好像還很宏大,有點像我們中國古代人發明的烽火台。但後來發現這個想法根本就不可能實施。不說耗資多大,就光說在大西洋當中把一艘船固定在一個位置,當時的技術都做不到。為什麼?因為大西洋的海底太深了,你有什麼辦法能夠讓一艘船在大西洋的中間拋錨?

到最後只剩下了兩個辦法。

第一個辦法指向天空。天空的日月星辰,其實也是一個巨大的鐘錶,隨著時間的不同天空上的星象會出現各種各樣的變化。如果有一張表能告訴我們,我們頭上的星空是什麼樣的,對應的倫敦上空的星象會是什麼樣,倫敦的星象所對應的時間是幾點,根據不同的時間的變化一對一測算,這不就可以測算出經度了嗎?這種方法稱之為星象法。

還有一種方法就是時鐘法。造兩座靠譜的時鐘把它帶上船,一座對準倫敦格林尼治時間,另一座時鐘使用當地的時間,兩塊表一對就可以測算出經度來。這是兩條不同的技術路徑。

從16世紀開始一直到17世紀的一百多年當中,人類都在為這個事情苦惱,那麼這兩種方法最後誰得勝了呢?

如何在茫茫的大洋上如何為一艘船定位它的位置,找到它準確的經度,這個問題折磨了歐洲人好幾百年。而最早受折磨還不是英國人,而是西班牙人。大家都知道哥倫布是西班牙人,他開創了大航海時代。西班牙的艦隊是最早稱霸大洋的。當時的西班牙國王是菲利浦三世,他說這個問題怎麼解決啊?乾脆懸賞吧。那最早去衝刺這個賞金的是誰呢?就是當時著名的科學家伽利略。

伽利略兩個辦法都想了。一個是鐘錶法,有的人可能知道鐘擺就是伽利略發明的。但後來他發現這不靠譜,又轉頭去向星空要他的時間。

伽利略發明的鐘擺的模型

他發現木星有四顆衛星,這四個衛星在天空的出沒跟時間之間是有規律可循的。所以無論人們在大洋上哪個位置,他只要是觀察這四個衛星看出沒的規律就可以定下時間啊。他甚至做了一個叫賽拉通的東西,這東西有點像現在的防毒面具。一個船員戴上那個東西後用一隻眼睛通過一個孔瞄準木星,然後用另外一隻眼通過另一個孔能去觀測木星的衛星。這個賽拉通在陸地上還比較好用,但是一到船上根本不可能。你想船上是那樣的顛簸,在茫茫的星空中找像微塵似的那麼一個點,還要試圖通過一個小孔把它定位住,這怎麼可能有操作性呢?按當時的人的話來講,就是船員的心跳都可能使那個衛星的小點兒跑出我們的視距。

伽利略雖然從理論上找到了方案,但是實際上沒有解決問題。

我們再回頭說這個鐘表法。

到1714年,也就是肖威爾將軍大海難幾年後。英國人覺得這太可怕了,我們是個要靠海洋立國的國家啊,一個艦隊在家門口就這麼報銷掉了,這怎麼行?整個英國上下就把這件事情當作天字一號的事情來對待,一定要把它解決掉。英國國王就說我們也學菲利浦三世那樣懸賞吧。於是英國就組織了一個經度委員會。這個委員會成立的時候還請來了當時已經德高望重德藝雙馨的老科學家牛頓*。據說那天牛頓來的時候顯得特別疲憊,他做了一個報告,開篇就講到了這個鐘表法不靠譜。而且他在那篇講話當中也說,不僅我們這代人製造不出來可靠的鐘錶,以後也造不出來。

小編補充:當時牛頓是英國皇家科學院的院長,在英國科學界有很高的威望。

為什麼呢?我們知道鐘錶對於歐洲中世紀的匠人來說已經是一個比較成熟的技藝,像利瑪竇就到中國來給明朝皇帝獻了鐘錶啊,我們現在故宮裡還擺了很多清朝時西洋進貢的鐘錶呢。這不已經是成熟技術嗎?對,可是你要知道那些成熟的鐘錶都是在陸地上,擺那不動的。一到船上,至少得發生兩種情況。第一,船上的顛簸會讓鐘錶的走時不准。第二,寒暑交替產生的熱脹冷縮,比如鍾是在熱帶裝船然後往北開,因為熱脹冷縮就會使鍾不准了,因為熱脹冷縮會使鐘錶潤滑油的物理性狀發生變化,影響鐘表的準確性。

網友糾錯

@一等宅男:

擺鐘從低緯度到高緯度地區變得不准,可不是熱脹冷縮哦,這也太沒水準了吧。那是因為地球重力變小了,導致鐘擺動作幅度不同了。地球的重力等於地球引力減去地球旋轉的離心力。在海平面上地球表面引力都一樣。越往兩極離心力越小,所以高緯度地區地球重力要大。這也是為什麼空間火箭基地都靠赤道的原因。小胖你的理科知識真不知道是誰教的。怎麼可能想到熱脹冷縮啊。現代那麼精小的機械手錶也沒有熱漲冷縮的事啊,何況那麼粗擺鐘呢?零件間的間隙余度肯定大了,熱脹冷縮更多的用在靜力方面,比如工程建築啦。

當時從英國到美洲一個來回大概走多少天呢?40天。那麼如果要精確測定經度需要這個表精準到什麼程度呢?每天誤差不超過3秒,必須精到這個份上。而當時所有的鐘錶在船上的那種環境下都不可能達到這種精度。

羅胖薦書:《經度》

作者:戴瓦·索貝爾

出版社:上海人民出版社

出版時間:2007-08-01

推薦語:被認為是「一本比小說還要精彩的非小說」,是「讓所有小說黯然失色」的「書中至寶」。

《羅輯思維2:有種、有趣、有料》