站在时间和空间的起点 ——访格林尼治天文台

安宁檬

    站在时间和空间的起点
        ——访格林尼治天文台
                       安宁檬

地球上的任何一点，都可以是时间和空间的起点。然而，地球上的人们要相互交往，必须要有一个统一的标准来确定时间，并确定彼此在空间的位置，这是在我走出格林尼治天文台后才慢慢领悟到的。

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格林尼治天文台（Royal Greenwich Observatory, RGO）坐落在英国伦敦俯瞰着泰晤士河的一座小山上。

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走进天文台的时候，我这个对天文知之不多的人，不解的是，天文台里并没有我想象的那么多天文望远镜来仰望星空（有一些），更多的是各式各样的计时器，而且分秒必争地走着，时刻提醒着人们，“时间”对于人类的重要。

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自从人类知道地球是圆的以后，就提出了纬度和经度的概念。公元15世纪，人类航海事业迅速发展，在茫茫大海上，准确测定船舶的位置成了一个迫在眉睫的问题。而要测定这个位置需要两个参数：经度和纬度。纬度的起点可以由地球自转轴决定为“赤道”，人们由此可以通过观测太阳和北极星的高度来测定自己所在的纬度位置（据说在很多航海故事中看到的那些独眼龙船长是真的，他们因为长期测日而被烧坏了眼睛）。但经度测量一直都是个难题，因为理论上任何一条经线都可以被定为本初子午线。

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据记载，1676年，比较尊重科学的英国国王查理二世，听说通过观测月亮和星星可以测出经度，便向当时著名的英国天文学家约翰 .弗拉姆斯提德(John Flamsteed)请教，弗拉姆斯提德等人请求国王建立一个天文台来从事这项工作，格林尼治天文台由此诞生。弗拉姆斯提德被任命为第一任格林尼治皇家天文台台长。这项差事薪俸极微，既无助手亦无仪器，台长需为建造仪器而四处化缘。但他仍含辛茹苦地工作了40年，夜以继日地使用简陋的仪器记录每颗恒星穿越子午线的确切时间和高度，以此完成必要的计算。尽管这样，还是没有找到准确确定经度的方法。

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当时的格林尼治天文台是英国人“时间的标杆”。弗拉姆斯提德依靠钟摆长达3.96米的吊钟(惠更斯摆钟)，为英国人校正时间。这座庞大的摆钟每4秒摆动一次，每天的误差只有7秒。天文台屋顶有一个红色圆球，每天中午12点59分准时升起，13点正准时落下，当时的伦敦居民均习惯每天中午看一下红球，校正自家时间。

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从16世纪开始，海员们用罗盘、铅垂线或大致估计的船速来确定自己在海上的位置，但这些简单的仪器只提供一艘船的航向和速度的基本信息，被称为“死亡推算”。由于航海家难以测量经度，经常发生航船错估位置而触礁的海难。1707年10月，英国舰队在战胜法国舰队胜利返航的途中，遭遇大雾迷失了方向，4艘英国军舰因定位混乱，在西西里岛附近撞上岛礁而沉没，死亡2000多人，震惊世界。

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英国军舰沉没事件让英国意识到确定经度的重要性。于是，1714年英国国会通过了《经度法案》(Longitude Act)，悬赏2万英镑解决经度问题。规定任何人只要能找出在海上测量经度的方法，将经度准确到半度范围内（即时间上的误差一天不超过3秒），并且方法可推广应用，便可以拿到2万英镑的奖金。这笔钱在当时可是巨款，为了公正地找出获胜者，英国国会特此成立了“经度委员会”，请来包括牛顿在内的许多著名科学家担任评委。

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早在1530年就有科学家提出，航海时只要带上一座准确计时的钟，把这座钟记录的家乡时间与当地时间比较，利用时差就可以测算出船舶所在位置的经度。这是一个用时间确定空间的方案：地球每天（24小时）转动一周为360度，每小时的时差就应该是360度除以24等于15度。因此，只要知道时差，就能计算出所在地的经度。但问题是当时的钟表都要靠钟摆的摆动来计量时间，航行中的船只无法保持水平，晃来晃去，“时间”就不见了。因此最关键的是，要有能抵御摇晃的准确的计时工具。

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一位名不见经传的、叫约翰.哈里森（John Harrison 1693– 1776)的英国钟表匠，开始用自己的办法向天文学家们发起了挑战。他的方案最精华的部分，是造一只能抵御风浪的钟，把出发地的时间准确地带到五湖四海。