给你扔海里，怎样知道你自己在哪里？
如果把你一个人丢在茫茫大海上，没有手机，你怎么知道自己在哪儿？这就是困扰了人类数千年，直到300年前才被解决的难题。
许多人会想当然地认为，能够想出解决办法的，应该是受过良好教育的科学家吧。但实际上，完成这个壮举的，是一个没有受过教育，自学制表技术的乡村木匠——约翰·哈里森（John Harrison）。
▲纬度（横线），经度（竖线）
找到自己在世界上的位置，靠的不是自知之明，而是纬度和经度。人类被这两个坐标困扰了数千年。在大航海时代刚刚开启的18世纪，人类终于能够测量纬度了。
测量纬度的原理是这样的：太阳不管在哪儿都在正午到达最高点对吧，但是在不同纬度，太阳在正午的位置不同。
比如在赤道，正午的太阳在头顶上，但是在北极，太阳在地平线附近晃悠。不同纬度的正午太阳高度不同，通过这一点就可以推算纬度了。当时的水手能够用六分仪测量太阳的位置，从而得到自己的纬度。
但是，在海上经度却没有准确的测量方式（原因下文会解释）。当时水手的估算方法是计算船的航速。
▲经度
船上有一些绑着木头的绳子，木头之间的绳子的长度是1.47米。要算航速的时候，水手把木头丢到海里，任由绳子滑入水中。
每一个木头划过，水手就大喊一声“turn”。其他水手记下在一个28秒的沙漏漏完时，滑过的木头的数量，这样就可以测算船速度了。因此这种木头log后来就被当作航海日志，进而变成计算机日志的代名词。
这个方法就叫做航位推测法（dead reckoning）。但是，这样做的误差很大。海水本身相对大陆也在运动，而上面这个方法算的只是船相对海水的速度，而忽略了海水的速度，因此有比较大的误差。
短途旅行可还行，一旦长途旅行，误差逐渐累积，水手要知道自己走了多远就不太可能了。
所以当时航海的主要方法就是等待合适的洋流和风，然后一鼓作气起航。不过这么一来，所有人都知道你要去哪儿了，海盗什么的就可以轻松跟在你屁股后你乘机壁咚你。
有人可能觉得奇怪了，不对啊，那18世纪地图上的经度是怎么测出来的呢？在地面上测经度和在海面上测经度很不一样。在地面上测经度依靠的是天体。
伽利略在1610年就用自制的天文望远镜观察到了木星的4个卫星。他非常详细地绘制了这4个卫星在每晚7点出现的位置。所以如果能够观星的话，还是可以确定时间的。
▲木星和四个伽利略卫星
就是依靠伽利略的思路，后来人们才找到了利用日食和恒星位置测量各地的经度的方法，绘制出了精确的陆上地图。
但是，在海上却无法做天文观测。这是因为，观测木星等天体需要强大的远焦天文望远镜，而且对于远焦望远镜来说，观测时不能有抖动，最好心脏都别跳，否则你会觉得星星嗑药了。
1707年10月22日，一支从直布罗陀回来的英国舰队就遇到了经度引发的血案。由于遭遇了恶劣的天气，他们不知道自己在哪儿，在做什么。他们不要你觉得，他们要自己觉得自己离英国海岸附近礁石密布的锡利群岛很远，但其实他们就在那儿。
结果，在几分钟之内，五艘舰艇中的四艘触礁，几千人落水溺死，英国海军也因此蒙受了巨大的损失。后来，英国把这个事件定性为国难，举国上下有各种官方和民间的默哀纪念活动。你看，即使是英国这样的海上霸主，也拿经度毫无办法。
痛定思痛，1714年，英国议会设立了经度奖（the longitude act）。这其实就是个赏金任务，谁能在海上找到经度，谁就能拿到2万英镑，相当于现在的139万英镑，970万人民币。
▲英国国会于1714年通过的经度法案
其中设立了经度奖
@cambridge university library
英国政府还成立了评审委员会（经度局）。委员会里全是有头有脸的科学家和政客，领头的是牛顿爵士。
不过在老百姓的心中，在海上找经度是不可能的事情，只有疯子才会想去拿这个奖。看看英国著名画家威廉·贺加斯（William Hogarth）画的这些嘲讽漫画，你就知道当时大家有多悲观了。
▲威廉·贺加斯绘制的
讽刺追求经度奖的人的漫画
不过，刚刚满20岁，从没有上过学的约翰·哈里森却愿意当一个疯子。
▲约翰·哈里森
他是这样想的：不管你在哪儿，当太阳升至最高点的时候，就是中午12点没错吧，所以不管在哪儿，你都能知道每天中午的时间。
理论上，地球在24小时内匀速转了360度。如果把地球从东到西等分成24个区域，每个区域到达中午12点的时刻都和附近的区域差1个小时。
那么，如果我出发时带着一个伦敦正午时间的钟，走一段时间后在正午看看这个钟，如果伦敦的钟显示下午3点，那么我就可以确定，我和伦敦差3个小时对吧。那我不就可以确定我所在的位置的经度了吗？
这在我们现代人看来很自然的类似于时区的概念，在300年前却是不可能的。为什么？因为当时的钟表的精度太差了。比如，当时最厉害的钟表大师 George Graham 的钟表每走一周，就有几秒的误差。