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太阳败退,“小猎犬”号穿过时空

2022-02-14向由

看世界 2022年2期
关键词:发条猎犬达尔文

向由

与达尔文一起航行在“小猎犬”号上的钟表

或许,当对着广阔无垠的汪洋,上船出行的那一刻,每个人心中都会涌起豪情。星垂平野阔,月涌大江流,大自然的壮阔隔绝了人世烟火,它的永恒让人想起生命短暂。是故,海上如处孤岛的旅客,能获得一次平视人间的机会。

但现实无非是,大多的豪情付之汪洋,一觉醒来,如梦幻泡影,如露亦如电。“历史的瞬间”垂青的,永远是那么少的几个人。

“进化论之父”达尔文,算是被选中的一个。可以想象,在1831年12月,“贝格尔”号船舰(又称“小猎犬”号)航行出海时,只不过22岁的青年男子达尔文,也在船头燃起了斗志,赌誓要过不一样的生活。和绝大多数人不同的是,他成功了。

“小猎犬”号帆船这一趟是环球旅行,时间长达5年。它从英国的普利茅斯港起航,在1836年10月2日,从巴西回到英国。

“历史的瞬间”指的是,因为这艘船上达尔文的存在,从此,人类对时间和生命的观念彻底改变。

生命观念的改变,是记入了教科书的。在达尔文以前,大自然的林林總总,都被认为是神所造物。

在西方,尽管17世纪牛顿力学的出现,造就了一个物质决定论的客观世界,但无论是牛顿还是其他同时期的科学家,仍在力学的体系里苦苦找寻上帝。

在达尔文生活的19世纪中叶,这一状况仍未改变。8岁那年,达尔文被父亲送到一家教会学校,他对《圣经》的故事不感兴趣,但也没有表示过质疑。不过,教会让他接触到生物学知识,对拉马克的进化论也有涉及。在后来5年时间的海上旅途中,他的一本手边书是赖尔的《地质学原理》。

1831年12月,“小猎犬”号出海航行

西方历史上,最早的钟出现在11世纪,那时,它还是由水力驱动的。

达尔文的履历中,他首先是一位地质学家。在那时,地球的形成仍有“水成论”“灾成论”“火成论”“渐变论”等等之争,其中“水成论”和“灾成论”,因为符合创世纪故事的描述,被更多的人接受。但达尔文阅读的《地质学原理》,倡导的是渐变论。

学术理论的争论没有落定,历史垂青达尔文,让他看到了证据。在南美洲东海岸,达尔文发现,物种随地域分布而变化,其中有明显的规律性。例如有一群燕雀,它们十分相似,属于同一个物种,但由于某一器官特征被分成14个亚种。

物种之丰富,分布之广博,性状之连续,不由得令达尔文偏向了“渐变论”。他想到,为了创造这么多仅有微小差异的生物变种,上帝要花掉多少精力?难道上帝会做这样不经济的事?

由此,在5年的航行中,随着达尔文对地质学与生物学材料搜集得愈发丰厚,《物种起源》从中诞生。我们生存的世界,从创世纪中的神圣意义,被还原为物竞天择的客观规律。

跟着生命观念一起,同在这趟旅程中“由圣入凡”的,还有人们的时间观念。这是另一个更为久长的故事了。

提到时间,我们会想到钟表。本文描述的这一块钟表,就曾经与达尔文一起,航行在“小猎犬”号上。现在,这款钟表收藏于大英博物馆。

如果去看这只表,不论是通过图片资料,还是有幸现场观察,会发现它外貌不扬。的确,它不是一块名贵的表,即便在当时的社会,它的价格也算低廉。这是因为,早在达尔文出生前200多年,也就是17世纪,航海用的机械钟表就被大量生产了。

回过头看,“钟表”这个词,其实是现代人混淆了字义。在古代,钟是钟(clock),表是表(watch)。钟是表的前身。

西方历史上,最早的钟出现在11世纪,那时,它还是由水力驱动的。1198年的一份记载提到,在一个修道院起火时,大家跑到计时器那里取水。到了14世纪前后,重力驱动的钟被研发出来,取代了水力钟。从此以后的200年中,西欧教堂纷纷换上了拥有报时功能的机械钟。

这时的时间仍然是神圣的,它由教堂这个神权与文化的代表发出。斯宾格塞写道:“数不尽的钟塔,其声音回荡在西欧,夜以继日,成为其历史的世界感的一个最美的展示。”

达尔文

经过了大工业时代的兴起发展,钟变成了表,再逐级从教堂下放到市政厅、企业单位,飞入寻常百姓家,这是最表层意义上的“由圣入凡”。因此在19世纪,一艘船舰也能拥有钟表。而它,让达尔文的环球旅行成为可能。

一块钟表,为何成为航海的关键?

我们必须再看一眼这个“文物”。从外表上看,它与今天仿古表差别不大,无外乎是表壳、表盘、罗马数字的刻度,此外还有时针、分针和秒针。

但有一处,与现代表的差别可以一眼看出,那就是显得累赘的、装着其核心部件的一方小小盒子,枣红色的木头材质,看上去十分老旧破损,可它不是一件器具而已。

制作出第一个发条驱动钟表的惠更斯

约翰·哈里森发明的航海计时器

事实上,这是一项了不起的发明。19世纪,钟表一般由发条提供驱动力,不过,发条机关的材质和设计,并不能保证动力的持续均匀。如果在陆地上,外部影响因素较少,发力机关导致的计时误差尚可忽略,但是在海上,风力、温度、湿度等一系列因素导致误差变大。

这曾是困扰了人类几个世纪的问题。更早以前,17世纪的机械钟由重力驱动,被称为摆钟,它完全无法经受航行的颠簸。正因如此,物理学家胡克意识到,可以用发条的弹性作为周期振动的动力。所以,发条驱动的机械钟,一开始就是为航海计时设计的。胡克光说不练,由惠更斯制作出第一个发条驱动的钟表。然而,惠更斯设计的钟表里,在航海上表现得最好的,误差也达到了每天相差5分钟。

真正高可靠性的机械钟,是在18世纪发明的。1761年,英国人约翰·哈里森制造出高精度的航海计时器,在长达9个星期的航行中,误差只有5秒。这一类的精密钟表,就装在一个木盒之中,由盒中特定的旋转黄铜环固定,以此减少误差。

问题再次出现:对减少误差的极致追求,有何必要性?这便涉及汪洋中的船只如何定位自己的问题。

在海洋上,确定经纬度是唯一可靠的定位方式。其中,通过太阳的视位置,可以很容易地测定纬度,但是测经度就不太容易。天文学家认识到,经度是与当地时间有关的。这是因为,在任何一处地方,太阳垂直照射地面的时刻,便是中午12时。这是当地时间。

因此,如果能比较不同地方的当地时间,就可以确认两地的经度差。然而,想要在航行中知道出发地的当地时间,就必须携带在当地校准过、又可以在航行中保持准确的钟表。于是我们明白,没有这一款钟表,达尔文的航行无法开始,因为那相当于“投海自尽”。对达尔文而言,他需要获得当地时间,再与英国时间进行比对,由此確认自己的位置。

机械钟表的发条驱动

而英国时间由格林尼治子午线确定,它就是后来我们知道的“本初子午线”。格林尼治时间被称为“世界时”,因素有很多。除了达尔文等大批近代著名人士以它计算时间之外,还因为近代英国海事活动昌盛,直至19世纪,全球约2/3的船舰以格林尼治时间计时。除此之外,早期的航海计时器均由英国生产,也是一个重要原因。

19世纪后,英国时间被称为世界标准时,只有法国坚持本土时间为“本初时间”。但到了20世纪,法国最终加入了以格林尼治时间为标准的计时行列。

这一切完成后,一个此前从未有过的现象诞生了:全世界共用一张时间表。时间成为最大的规则。

回顾历史的这一页,20世纪的数学家大卫·布赖恩特·曼福德感慨说:“工业时代的关键器械,不是蒸汽引擎,而是钟表。”

钟表不仅统一了时间,也统一了人们的时间观念。我们再看“小猎犬”号上的这块钟表,那令今天的我们无比熟悉的时针、分针和秒针,它明白无误地,把全天分成24小时,而时间流逝的速度,从此以秒为单位。

它也改变了我们对时间的观感。从水钟的时代开始,钟表就是以“擒纵机构”为核心部件。擒纵机构是指,对动力轮做周期性的控制和放纵,使其产生匀速转动。钟表内部的一擒一纵,就是我们听到的“嘀嗒、嘀嗒”。

从此,时间彻底实现了外部化。我们不再需要“东逝水”体验时间,也不再借助日月的运行度量时间。曼福德说:“机械钟把时间从人类活动中分离出来,帮助人类建立了独立的科学世界的信念。”

时间的客体化,进一步加剧了世界的客体化。意思是说,它进一步深化了牛顿描述的物质的客观世界,人在其中的位置,越发无关紧要。

这之后,人从上帝的选民角色,变成了“地球少了谁也一样转”。文人墨客的“从前慢”也消失了,因为时间分秒流逝,所以“时代抛弃你时,连一声再见也不会说”。

大一统后的时间,凝聚在每一块钟表上,其中的一块,陪着达尔文在海上航行了5年。而随着达尔文的脚步,崭新的时间与生命的观念,扩大到了更多版图上。

通过太阳的视位置,可以很容易地测定纬度,但是测经度就不太容易。

英国格林尼治天文台的本初子午线

又或许,在结束了航行之后,27岁的达尔文并不具有以上野心,他只是诚恳地记下所见所想。甚至,他也被自己的发现震撼到了。

特约编辑荣智慧 rzh@nfcmag.com

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