纪念碑变身科学实验场

尹沟河

大凡历史名城都有一道亮丽风景线，就是纪念碑。首都北京有人民英雄纪念碑，美国首都华盛顿有华盛顿纪念碑，而英国首都伦敦，则有一座大火纪念碑。

伦敦大火纪念碑，是一座高62米的巨大石碑，内部中空，建有300多阶旋转台阶，可步行至碑顶。台阶设计得非常漂亮，像一刀削掉的整条苹果皮一样，螺旋而连续，连通上下。现在它是伦敦一处著名的旅游景点。前几年翻修时，纪念碑顶安装了360度全景相机，可以提供天气、建筑和城市的地面活动记录。

然而当初兴建时，它可不单单是一座纪念碑，还有重要的“另类用途”。

因大火而建造石碑

1666年9月，伦敦发生了一场大火，这是英国历史上最严重的一次火灾。大火烧了4天，烧掉了整个伦敦城的三分之二。当时的城市建筑多是木制结构，烧毁的民房超过13000间，教堂、公司也有很多被烧毁，包括著名的圣保罗大教堂。

大火给伦敦带来了巨大的财产损失，成千上万的人无家可归。不幸中的万幸是，大火造成的死亡人数非常少（有一种说法是仅5人被烧死）。而且更幸运的是，大火烧死了无数老鼠，使当时肆虐伦敦（其实是肆虐整个欧洲）的鼠疫被烧得一干二净，也使伦敦从持续一年多的鼠疫阴霾中解脱了出来。

灾后重建时，为表示对这次大火灾的警醒，英国国王特地下诏兴建纪念碑。城市重建的总规划师是雷恩爵士，他用石头房子代替了原来的木屋，兴建起许多近现代化的楼房、教堂、公共设施。然而，大火纪念碑却不是他设计的，而是他的一位好友，也是一位伟大的科学家—胡克。

胡克兴趣广泛，博学多识，当时被誉为“英国的莱奥纳多（即文艺复兴时的达·芬奇）”和“当代最伟大技工”。在许多科学领域，他都有独到见解和巨大贡献。比如生物学上“细胞”一词，就是他首创的；他发明的机械装置，至今还用在钟表和照相机上。只不过，物理学上关于万有引力的研究，他与牛顿产生了纷争。由于牛顿的身份和地位，结果导致胡克去世后鲜为人知，且保存下来的资料很少。

胡克也参与了灾后重建工作，设计了不少医院、市政建筑、教堂等，但很多都是以总设计师雷恩的名字而署名，其中就包括伦敦大火纪念碑。建造一座高大的石碑，除了纪念大火外，胡克还想让它同时承担科学研究的任务。

因科学观测而设计

当时日心说是科学上的一大热门，它颠覆过去上千年的地心说，给人们带来了全新的世界观。16世纪中期哥白尼提出日心说，直到17世纪初伽利略发现了一些支撑日心说的天文现象后，日心说才开始受到人们关注。

胡克对此特别关注，并且坚信日心说是正确的，还期望能以科学数据来证明地球绕着太阳转，以此驳斥那些反对日心说的人。但是限于当时条件，尚没有人能拿出确切数据来证明这一点。胡克想到了一个方法，就是利用参照系和相对运动的原理，来证明地球在动。比如夜间我们在河上坐船看灯塔，会感觉灯塔在动，因为它从我们的前方慢慢移到了后方；但如果以河岸为参照系，就知道灯塔没有动，而是船在动。同样道理，我们在地球上看到太阳从东方升起，从西方落下，就以为是太阳围绕地球在转动；但如果把太阳和地球都放到宇宙中更大的参照系里，就能确定究竟是太阳在动，还是地球在动。

胡克把目光锁定在天龙座γ星，即天棓四。这是一颗橘色的恒星，距地球1400万亿千米（148光年）。它的亮度、位置很适合观测，但距离遥远，为准确地观测记录，就需要一架非常巨大的望远镜。并且还要保证望远镜结构稳固，镜片排列精确。由于需要长期观测，还要求望远镜不会像木制器材一般因风吹日晒而变形。

于是对胡克来说，最好的设计，便是把天文望远镜架在巨大而稳定的石碑上。

意料之外的功亏一篑

设计稿一定，剩下的就是施工。工程最终完工于1677年，前后共花了足足10年功夫，其中大部分时间花在运送石料上。为完成这个工程，总计运送了大约798立方米石灰石，重量相当于14头蓝鲸的体重。

期间还发生了一件非常巧合的事。曾有人建议在纪念碑顶上立一尊时任英国国王查理二世的雕像。这个建议让胡克很是心烦，因为若立雕像，其底座就要把碑顶完全封闭，根本没有望远镜的观测余地了。然而最后，国王却坚决不同意把自己的雕像放上去，因为这看上去好像是自己要对火灾负责一样。

一切貌似都非常顺利。最后，胡克如愿以偿把望远镜“装进”了巨大的石碑里。石碑中空，底座延伸至地面以下，设计成了实验室，可以进行多种科学实验。胡克计划把碑体当作望远镜筒，碑顶加装物镜，实验室放置目镜，以此来观测天龙座γ星。这将是一架巨大而稳固的天文望远镜。

但困难很快接踵而至。首先，望远镜的目镜和物镜必须匹配，焦距、中心都要对齐，否则无法观测，而60多米的碑高使两个镜头很难对齐，胡克屡次调校，结果收效甚微。

另一个大困难，就是纪念碑（实验室）所处的位置。纪念碑位于当时一条主干道旁边，主干道直通伦敦桥，而伦敦桥是当时人们过泰晤士河的必经之道。可以想象，那里的交通会有多么繁忙。这位置立一座高高的纪念碑是很合适的，轻易受万人瞩目，但作为实验室就不合适了，科学仪器对振動、噪音、光等外界的影响因素，都是高度敏感的。

结果，车水马龙的繁忙交通，把纪念碑预计的科学实验功能全给毁了，天龙座γ星一点也没有观测到。

可取的成功实验

望远镜是用不成了，但不可否认，当时—300多年前它仍是英国最先进的物理实验室。

当时高楼大厦非常罕见，纪念碑的高度引人瞩目。这使胡克的许多实验，不再依赖于其他地方。因为他曾为了满足实验的高度需求，不得不到伦敦威斯敏斯特大教堂、圣保罗大教堂上面。

1678年，胡克在纪念碑里进行了一项精确的气压测量实验。纪念碑里的台阶总共设计建造了345阶。这些台阶非常精确，高度统一为15.24厘米。胡克拿着气压计，一步步登到碑顶，发现水银柱下降了大约5厘米。通过计算，他证明了气压随高度增加而降低。

这是伦敦大火纪念碑上进行的一次成功试验，伦敦人为此而自豪。实际上类似实验在此之前30年已经有了（1643年意大利的托里拆利实验），但人们并不在乎，因为这个完全“自主”的实验来自世界上独一无二兼具双重功能的实验室。如果你有机会去伦敦旅游，仍可以去参观它—兼具双重功能的伦敦大火纪念碑。endprint