知乎解答:
大家好,我是北京大学国家发展研究院的教授周其仁,说到定位问题,我今天想和大家分享一下钟表匠是如何解决人类定位问题的。(下文中提到的图表,详见文末视频)
今天就这个命题做一些讨论,来供各位呢这个批评,这张图是我们所谓古代丝绸之路
,就是中国人的航海活动啊,其实早就开始了,这个秦朝皇帝就要到东海去求长生不老药,这种念头本来就驱动了很多当年的活动。
那你想陆地上的人到海洋上去,很有挑战性啊,当然后来发现这个活动会带来巨大的经济利益,因为世界各地的产出啊,自然禀赋不同,这个竞争优势不同,会有形形色色的产品这里有,那里没有。
如果有运输工具,如果有贸易商,那会同时给两地的从事经济活动的人带来巨大的利益,当然也给从事贸易、航海活动,带来极其巨大的回报。这张图就反映了当年中国到唐朝这个航海活动,根本现有的记载看就是蛮有厉害的,最长的航路达到 1.4 万公里,14000 公里在海上走。
最远可以抵达非洲,经过中亚、东亚,这个西亚然后到这个红海,到达非洲。当然我们知道后来很可惜,这个明朝那么耀武扬威的郑和下西洋以后,明朝的皇帝、朝廷反而收缩了,因为当年明朝的这些活动是炫耀性的,不是商业主导的活动,是去展示我们这个天下中国伟大昌盛,物产丰富。
所以,一次出去几万人出去耗资极其巨大,朝廷的财政情况不好以后呢,就走入了这个所谓封闭,片凡不得下海,是后来统治者的这个政令。所以,后来的中国人对航海活动反而觉得蛮疏远的。
但是,历史记录,现在的「一带一路」啊,要重新振兴这个其实是很了不起的一个传统。那么这张图是欧洲的一个小国的一张图,这个是在央视拍的《大国崛起》第二集当中的一张截图,效果不是那么太好,应该来找一张更好的图来给大家看,它讲的就是荷兰这么一个弹丸之地,也就 2 个半北京这么大的一个 4 万平方公里国土的国家,几百万人口,17 世纪达到了辉煌的顶点,因为他吸收发扬广大了这个大航海啊,从葡萄牙、西班牙、英国开始了这个传统,但是他后来沮丧了,他曾经成为全世界 3/4 海上的运力,就这么一个小国家拥有的。
今天你们知道这个海洋经济的,你们鼎鼎大名的 Masigi 公司对不对,它的运行总部也放在这个荷兰,是丹麦发生的公司。但是当年你像后来非常有名的东印度公司,我们都认为是英国的,其实最早是荷兰人创造的,荷兰人曾经这么小一个国家曾经它的船队可以达到几大洲,它的航海图在这里,巴西最早是荷兰的商人去殖民去开拓。
然后,我们像到我们这个最早到台湾,最早到印度尼西亚
,最早你现在去访问纽约对不对,华尔街,华尔街就墙街嘛,墙街那个墙就是荷兰人的墙,当年纽约不叫纽约叫新阿姆斯特丹,就是荷兰首都的又发现了一个荷兰首都,覆盖全球。
这张图跟上一张图你们比较一下看,你仔细想想有什么相同的地方,有什么不同的地方,我们都是近海航行,14000 公里的航海基本沿着大陆贴着边那么过去的,欧洲的大航海运动是跨大洋的,大西洋,最后后来是太平洋,这个是在技术层面有很大的不同。
当然今天的世界,这是从世界前不久哪一天的航海图,全世界现在差不多大数是 35 万条船在几大洋那么走,现在的技术都可以在图上给它显示出来,一个船就一个点,一个船就一个点,你看这个全球啊,无时不刻大船在互相,各个人民的生产、经济、交换、消费、活动连成一体。
现在最大的集装箱都是 2 万 8 上,几乎可以忽略不计,这件事情对全球的产业布局,产业移动,这个影响极其巨大。这是今天的这个,也就是说那个航海这个技术,航海的能力,当然各国还是不同,我们因为后来走了一条早年发达,后来自我封闭,现在重新振兴海洋经济啊,中国的海洋经济还是重新在抬头。
但整体看人类这个驾驭海洋的能力啊,大幅度提高了,对我们今天的 income,对我们的收入,对各国人民的收入重要的影响。那好,我们追溯一下,这个一连串的事件可以追到哪呢?就可以追到一些关键的技术难题能不能解决,近海航行加上我们有一个中国古代发明的指南针,离开大陆不远,有个指南针,有个指南针基础上的罗盘
没有问题了,船就可以走了。
但是,跨洋的航运啊,它有很大的挑战性,这是马斯克的一段话对不对,预告资产阶级社会到来的 3 大发明,火药,把骑士阶层炸的粉碎,指南针打开了世界市场,并建立了殖民地,印刷术
变成了新教的工具,总的说来成了科学复兴的手段,变成对精神发展创造必要前提的最强大杠杆。
其中,有一句话指南针其实光有指南针不够的,因为指南针在这个圆的地球上,它可以让你确定啊,南北,可以确定你的纬度,这个早就建立这个经验了,要不古代怎么会有航海的这个本事呢。
但是,你要确定经度很大的麻烦,虽然在古希腊时候,地球可以是圆形,可以分成经度、纬度,就通过这么一个球形的网啊,表达出来,这个想法古希腊人就有了。但是,具体你在茫茫大海上走的时候,你怎么知道你那个位置,在很长时间内这个问题解决不了,很长时间就是半经验、半迷信,死了很多人,撞了很多船,沉没了很多喘,积累下来一点口口相传。
然后,一些小册子,然后还要加上运气,还要加上很高的事故率,这是航海活动的一个过去的特征。但是,你看人类总是被问题驱动啊,去有所发现,那有没有办法在茫茫大海上确定,不但确定你的纬度,而且决定你的经度呢,因为北极星你在任何船上对北极星,你就很容易发现你的纬度,有罗盘就可以了,经度实际上是个人为的定义,经度不是自然界天生的东西,赤道是自然界,地球本来就是半周最长的这么一个圈,然后等份给它割开,它就有纬度。
经度就是为了航行地需要,为了让我们知道我们在哪个位置,人类创造的一个概念,那个经度你怎么确定它呢?人类这种探索,你要今天做一个船好容易哪里,几万个标箱的东西很有把握说今天从哪里,上海港出发多少天到哪里,这个把握哪来的?一连串事件。
它最早是天体物理学家,觉得这个天空除了我们仰望星空产生诗意,它非常有规律,自然界就是像一个钟表一样精准,请求和请求之间有数学关系,发现出来以后你可以进行一些准确的推断。
所以,开始一条思路是沿着希腊开始的天体物理学,就我读懂天上星和星的位置,如果我在船上读懂,我就会知道我在船的什么位置。但很遗憾,一代代天文学家,包括科学革命以后的大天文学家的工作,包括望远镜观察手段的进步,因为放大、凹凸镜,光学技术发展以后人类可以看的很远,一直没有找到非常准确的可以在海上定位的办法。
最后实际的定位,是被巨大的海难事件刺激,有欧洲当年走在航海前列的那些国家出面,英国女王、西班牙国王、葡萄牙王子,还有欧洲很多小国的国家激起,都设出了巨大的国家级奖项,谁能解决这个问题,你可以得到的那个财富,你一辈子辛勤劳动是不能想象的财富,摆在这里,最有名的奖项,奖项最高的奖项是英国设的。
英国设的原因是 1707 年,英国海军胜利地打败了法国海上舰队,胜利回朝的时候遇上了海上大雾,非常靠近英国本土了,12 天的大雾让它失去方向,最后触礁,5 个船全部沉没,2000 英国士兵,包括他的海军上将全部报效了。
这个事情让英国议会痛定思痛,设了个当时叫 2 万英镑的超级奖,就谁能够解决航船在大海上的定位,拿这 2 万英镑,天文学家一直在攻这个题目,就刺激了英国伦敦一个非常上过多少学,一个工匠,这个工匠做什么的呢,不是这个女性,这是《纽约时报》的畅销书作者,她写下了这段故事。
这本书叫《经度》,已经翻译成中文,你们有兴趣啊!比小说还好读,还精彩,就讲这个故事怎么刺激了方方面面大家下工夫去对付它,最后拿下这个题目的是一个叫哈里森的钟表匠,没有多少文化,也没有跟有名的师傅练过,就是自己琢磨造钟、造表,那个时代的钟表技术,今天来看是很落后的,是很早期的事件。
陆地上还行,也不够准,一到海洋上潮湿,那时候的表都要用润滑剂给它加油,一潮湿,盐度一变大,润滑剂就出问题,那个表就不准。
当时形成怎么个思路?造表跟定位有什么关系?地球是转的,所以只要你知道出发地点那个时间,再知道现在船的时间,时间就以为这空间,因为纬度已经知道了,纬度容易知道,这个技术已经掌握了,你知道在哪个纬度上,你知道出发点现在是几点,你也知道现在船上几点,你就可以推算出你在经度的哪个位置上。
我们的时差不就是这么来的嘛!我们知道纽约的时间,也知道这里的时间,你同时知道纽约跟我们北京、上海之间的距离,如果知道纬度的话,我们知道我们在哪个经度上,哪个经纬度上。那个 position,这个定位问题就解决了。
最后这两条路线打,天文学家看天,钟表匠修钟表,最后是哈里森先生成功地拿下了第一座精确的钟表叫「H1」,完全是靠他的工匠精神,开始是用木,全世界去挑最好的木,不变形的木头做齿轮。
当然,第一个 H1 是非常巨大的,现在如果你们有机会去格林威治天文台,它的原件还展列在那里,你会看到人类有今天,可以说一箱子货什么时间发到哪里去了,一连串事件。
非常有意思,哈里森开始冲着 2 万英镑去的,做出第一个来以后,他追求的目标改变了,最不满意 H1 的是他自己,他觉得体型太大,不够美观,不够精准。因为他做出了 H1,但没有最后拿下符合皇家设计的要求,就误差精度达到多少,但也付给他一些很高的报酬,他衣食无忧,就不接市场上的生意了,自己带着儿子开始攻第二代。
这一攻第二代,从 H1 到 H2,十几年时间,关键的技术问题解决不了,来回解决。然后再解决 H3,最后做出 H4,H4 的精度超过了皇家要求的标准。
当然,后来发生了很大的争议,因为负责替皇家发奖金的主持人,他本人是天文学家,他看不上这个工匠做出来表的精确性来定位,他认为厉害的是天文学家看天,所以他就找茬,就说这个不对、那个不对,设置了很严苛的条件,让他到海上去做实验,证明他这个钟是合格的。
最后又拖了几十年,最后是 58 年后,哈里森通过叔叔后来接位的英国的这个皇上,干预以后才拿到最后奖金的最后部分,这个故事啊,我们今天做船的人很多人都不知道。我们今天用航海贸易的人,用集装箱的人很多人都不知道,但是如果有费雪的这个思想,我们会知道这个创新啊,是一个长长的链条,要解决的问题就是位置。
因为人要来往,就要移动,要移动位置就特别重要,而人类并不是天生就知道他在哪里的,在移动当中,陆地当中移动那些挑战性的问题解决了,海上近海航行和远洋航行,一个难题比一个难题厉害,这是一个创新故事,你要进入它的细节。那真是可以读好多著作,上好多这个课程。
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