第七章 神奇的时钟结构
而,事实并非一定如此。
但是,如果说宇宙到处都必定呈球形,又有欠公允了。宇宙更可能是有些地方凹凸不平,呈波浪起伏状。人们可以构想一种马鞍形的宇宙,大型的物体在某些方向上比在其它方向上更容易滑动。当然,天体的运行也必定与此相同——既然我们能看见它们,我们的解释也必须符合它们的运行情况。但解释可以是各种各样的。制约月亮和行星运行的种种规律应该是几何学性质而不是引力学性质的。
当时,这还只是有待在遥远的将来加以证实的一些推测。即使它们过去曾被提出,当时的数学还不能对付这些问题。那些深思熟虑的、具有哲学头脑的人意识到,牛顿在把空间描绘成一个绝对的座标方格时,已经把人们对事物的看法不真实地简单化了。与此相反,莱布尼茨曾说过这样一句预言式的话:“我认为空间是某种纯粹相对性的东西,正如时间一样。”
在牛顿的体系中,时间也是绝对的。要标明天体位置,时间至关重要:首先,我们不知道这些星辰多么遥远,它们在什么时刻经过我们的视野。因此,航海事业要求完善两种仪器:望远镜和时钟。
首先是望远镜的改进。它们集中在当时新建的格林威治(Greenwic Fire)以后,在他与克利斯多夫?雷思参予重建伦敦之时,就已规划了天文台的修建。从那时起,随时想要确定自己位置——即经纬度——的海员,即使远在天涯海角,也可以将他识别出的星辰与在格林威治看到的情形进行比较。在每一个海员风雨飘摇的生涯中,格林威治子午线成了固定不变的标志:子午线,以及格林威治时间。
其次是作为确定位置的基本辅助手段的时钟的改进。时钟成了这个时代的象征和中心问题,因为只有制成一台用于在船上指示时间的钟,牛顿的理论才能够应用于航海事业。这条原理十分简单。既然地球在24小时内绕太阳运行一周,经度的360度中的每一度占了4分钟时间。一名水手只要把他在船上观测到的正午时间与指示格林威治时间的钟上的正午时间相对照,他就可以知道,每过4分钟,他就到了离格林咸治更远一度的地方。
英国政府提供2英镑,悬赏制作一台在6个星期的航行中可以精确地标明半度的计时器。于是,伦敦的钟表匠(如约翰?哈里森)造出了一台又一台精巧奇妙的时钟,设计了若干个钟摆,使之在船只倾斜时仍能正确地指示时间。
这种技术上的难题引起了创造发明的热潮,确立了从此主宰科学和人们日常生活的对于时间的极大关注。一艘船就是一颗星辰的模特儿。一颗星是怎样穿越空间的?我们又怎样才能知道它指示的时间?航船成了人们思考相对时间的一个出发点。
在当时的工匠中,钟表匠就是贵族,恰如中世纪的石匠。十分耐人寻味的是,我们所熟知的时钟,那戴在人们手腕上的脉搏计,那标志现代生活的袖珍计时器,自从中世纪以来,曾以某种漫不经心的方式激发手艺人钻研技艺的热情。而在这时,这些早期的钟表匠想要做的,不是知道一天的朝暮晨昏,而是重现那灿烂星辰的流转运行。
牛顿描绘的时空滴滴嗒嗒地顺利走过了大约200年时间。如果牛顿在天之灵在1900年以前任何时候来到瑞士,所有的时钟都会同声高奏赞美之曲。然而,刚好在1900年以后的瑞士伯尔尼,就在离这座古老钟塔不到200码的地方,一个年轻人成长起来,使这些钟争执不休,各奏其调。他就是阿尔伯特?爱因斯但(AlbertEinstein)。
大约在这时,时间和光线第一次开始出差错了,正是在1881年,阿尔伯特?迈克尔森(Albert Michelson)做了一个实验(六年后,他又和爱德华?莫雷(Edard Morley)一道重复了这一实验),