紀(jì)念碑變身科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)

尹溝河

大凡歷史名城都有一道亮麗風(fēng)景線，就是紀(jì)念碑。首都北京有人民英雄紀(jì)念碑，美國(guó)首都華盛頓有華盛頓紀(jì)念碑，而英國(guó)首都倫敦，則有一座大火紀(jì)念碑。

倫敦大火紀(jì)念碑，是一座高62米的巨大石碑，內(nèi)部中空，建有300多階旋轉(zhuǎn)臺(tái)階，可步行至碑頂。臺(tái)階設(shè)計(jì)得非常漂亮，像一刀削掉的整條蘋果皮一樣，螺旋而連續(xù)，連通上下。現(xiàn)在它是倫敦一處著名的旅游景點(diǎn)。前幾年翻修時(shí)，紀(jì)念碑頂安裝了360度全景相機(jī)，可以提供天氣、建筑和城市的地面活動(dòng)記錄。

然而當(dāng)初興建時(shí)，它可不單單是一座紀(jì)念碑，還有重要的“另類用途”。

因大火而建造石碑

1666年9月，倫敦發(fā)生了一場(chǎng)大火，這是英國(guó)歷史上最嚴(yán)重的一次火災(zāi)。大火燒了4天，燒掉了整個(gè)倫敦城的三分之二。當(dāng)時(shí)的城市建筑多是木制結(jié)構(gòu)，燒毀的民房超過13000間，教堂、公司也有很多被燒毀，包括著名的圣保羅大教堂。

大火給倫敦帶來了巨大的財(cái)產(chǎn)損失，成千上萬的人無家可歸。不幸中的萬幸是，大火造成的死亡人數(shù)非常少（有一種說法是僅5人被燒死）。而且更幸運(yùn)的是，大火燒死了無數(shù)老鼠，使當(dāng)時(shí)肆虐倫敦（其實(shí)是肆虐整個(gè)歐洲）的鼠疫被燒得一干二凈，也使倫敦從持續(xù)一年多的鼠疫陰霾中解脫了出來。

災(zāi)后重建時(shí)，為表示對(duì)這次大火災(zāi)的警醒，英國(guó)國(guó)王特地下詔興建紀(jì)念碑。城市重建的總規(guī)劃師是雷恩爵士，他用石頭房子代替了原來的木屋，興建起許多近現(xiàn)代化的樓房、教堂、公共設(shè)施。然而，大火紀(jì)念碑卻不是他設(shè)計(jì)的，而是他的一位好友，也是一位偉大的科學(xué)家—胡克。

胡克興趣廣泛，博學(xué)多識(shí)，當(dāng)時(shí)被譽(yù)為“英國(guó)的萊奧納多（即文藝復(fù)興時(shí)的達(dá)·芬奇）”和“當(dāng)代最偉大技工”。在許多科學(xué)領(lǐng)域，他都有獨(dú)到見解和巨大貢獻(xiàn)。比如生物學(xué)上“細(xì)胞”一詞，就是他首創(chuàng)的；他發(fā)明的機(jī)械裝置，至今還用在鐘表和照相機(jī)上。只不過，物理學(xué)上關(guān)于萬有引力的研究，他與牛頓產(chǎn)生了紛爭(zhēng)。由于牛頓的身份和地位，結(jié)果導(dǎo)致胡克去世后鮮為人知，且保存下來的資料很少。

胡克也參與了災(zāi)后重建工作，設(shè)計(jì)了不少醫(yī)院、市政建筑、教堂等，但很多都是以總設(shè)計(jì)師雷恩的名字而署名，其中就包括倫敦大火紀(jì)念碑。建造一座高大的石碑，除了紀(jì)念大火外，胡克還想讓它同時(shí)承擔(dān)科學(xué)研究的任務(wù)。

因科學(xué)觀測(cè)而設(shè)計(jì)

當(dāng)時(shí)日心說是科學(xué)上的一大熱門，它顛覆過去上千年的地心說，給人們帶來了全新的世界觀。16世紀(jì)中期哥白尼提出日心說，直到17世紀(jì)初伽利略發(fā)現(xiàn)了一些支撐日心說的天文現(xiàn)象后，日心說才開始受到人們關(guān)注。

胡克對(duì)此特別關(guān)注，并且堅(jiān)信日心說是正確的，還期望能以科學(xué)數(shù)據(jù)來證明地球繞著太陽轉(zhuǎn)，以此駁斥那些反對(duì)日心說的人。但是限于當(dāng)時(shí)條件，尚沒有人能拿出確切數(shù)據(jù)來證明這一點(diǎn)。胡克想到了一個(gè)方法，就是利用參照系和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，來證明地球在動(dòng)。比如夜間我們?cè)诤由献礋羲?，?huì)感覺燈塔在動(dòng)，因?yàn)樗鼜奈覀兊那胺铰频搅撕蠓剑坏绻院影稙閰⒄障?，就知道燈塔沒有動(dòng)，而是船在動(dòng)。同樣道理，我們?cè)诘厍蛏峡吹教枏臇|方升起，從西方落下，就以為是太陽圍繞地球在轉(zhuǎn)動(dòng)；但如果把太陽和地球都放到宇宙中更大的參照系里，就能確定究竟是太陽在動(dòng)，還是地球在動(dòng)。

胡克把目光鎖定在天龍座γ星，即天棓四。這是一顆橘色的恒星，距地球1400萬億千米（148光年）。它的亮度、位置很適合觀測(cè)，但距離遙遠(yuǎn)，為準(zhǔn)確地觀測(cè)記錄，就需要一架非常巨大的望遠(yuǎn)鏡。并且還要保證望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，鏡片排列精確。由于需要長(zhǎng)期觀測(cè)，還要求望遠(yuǎn)鏡不會(huì)像木制器材一般因風(fēng)吹日曬而變形。

于是對(duì)胡克來說，最好的設(shè)計(jì)，便是把天文望遠(yuǎn)鏡架在巨大而穩(wěn)定的石碑上。

意料之外的功虧一簣

設(shè)計(jì)稿一定，剩下的就是施工。工程最終完工于1677年，前后共花了足足10年功夫，其中大部分時(shí)間花在運(yùn)送石料上。為完成這個(gè)工程，總計(jì)運(yùn)送了大約798立方米石灰石，重量相當(dāng)于14頭藍(lán)鯨的體重。

期間還發(fā)生了一件非常巧合的事。曾有人建議在紀(jì)念碑頂上立一尊時(shí)任英國(guó)國(guó)王查理二世的雕像。這個(gè)建議讓胡克很是心煩，因?yàn)槿袅⒌裣?，其底座就要把碑頂完全封閉，根本沒有望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)余地了。然而最后，國(guó)王卻堅(jiān)決不同意把自己的雕像放上去，因?yàn)檫@看上去好像是自己要對(duì)火災(zāi)負(fù)責(zé)一樣。

一切貌似都非常順利。最后，胡克如愿以償把望遠(yuǎn)鏡“裝進(jìn)”了巨大的石碑里。石碑中空，底座延伸至地面以下，設(shè)計(jì)成了實(shí)驗(yàn)室，可以進(jìn)行多種科學(xué)實(shí)驗(yàn)。胡克計(jì)劃把碑體當(dāng)作望遠(yuǎn)鏡筒，碑頂加裝物鏡，實(shí)驗(yàn)室放置目鏡，以此來觀測(cè)天龍座γ星。這將是一架巨大而穩(wěn)固的天文望遠(yuǎn)鏡。

但困難很快接踵而至。首先，望遠(yuǎn)鏡的目鏡和物鏡必須匹配，焦距、中心都要對(duì)齊，否則無法觀測(cè)，而60多米的碑高使兩個(gè)鏡頭很難對(duì)齊，胡克屢次調(diào)校，結(jié)果收效甚微。

另一個(gè)大困難，就是紀(jì)念碑（實(shí)驗(yàn)室）所處的位置。紀(jì)念碑位于當(dāng)時(shí)一條主干道旁邊，主干道直通倫敦橋，而倫敦橋是當(dāng)時(shí)人們過泰晤士河的必經(jīng)之道?？梢韵胂螅抢锏慕煌〞?huì)有多么繁忙。這位置立一座高高的紀(jì)念碑是很合適的，輕易受萬人矚目，但作為實(shí)驗(yàn)室就不合適了，科學(xué)儀器對(duì)振動(dòng)、噪音、光等外界的影響因素，都是高度敏感的。

結(jié)果，車水馬龍的繁忙交通，把紀(jì)念碑預(yù)計(jì)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)功能全給毀了，天龍座γ星一點(diǎn)也沒有觀測(cè)到。

可取的成功實(shí)驗(yàn)

望遠(yuǎn)鏡是用不成了，但不可否認(rèn)，當(dāng)時(shí)—300多年前它仍是英國(guó)最先進(jìn)的物理實(shí)驗(yàn)室。

當(dāng)時(shí)高樓大廈非常罕見，紀(jì)念碑的高度引人矚目。這使胡克的許多實(shí)驗(yàn)，不再依賴于其他地方。因?yàn)樗鵀榱藵M足實(shí)驗(yàn)的高度需求，不得不到倫敦威斯敏斯特大教堂、圣保羅大教堂上面。

1678年，胡克在紀(jì)念碑里進(jìn)行了一項(xiàng)精確的氣壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)。紀(jì)念碑里的臺(tái)階總共設(shè)計(jì)建造了345階。這些臺(tái)階非常精確，高度統(tǒng)一為15.24厘米。胡克拿著氣壓計(jì)，一步步登到碑頂，發(fā)現(xiàn)水銀柱下降了大約5厘米。通過計(jì)算，他證明了氣壓隨高度增加而降低。

這是倫敦大火紀(jì)念碑上進(jìn)行的一次成功試驗(yàn)，倫敦人為此而自豪。實(shí)際上類似實(shí)驗(yàn)在此之前30年已經(jīng)有了（1643年意大利的托里拆利實(shí)驗(yàn)），但人們并不在乎，因?yàn)檫@個(gè)完全“自主”的實(shí)驗(yàn)來自世界上獨(dú)一無二兼具雙重功能的實(shí)驗(yàn)室。如果你有機(jī)會(huì)去倫敦旅游，仍可以去參觀它—兼具雙重功能的倫敦大火紀(jì)念碑。endprint