书城传记牛顿——人类理性主义的旗帜
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第7章 水漏时钟

“克拉克先生,现在几点了?”其实没有时钟的不只是水果店,因为那个时代,在一定的时刻集合一起做事的,只有学校或教会而已。格兰萨姆镇没有工厂或公司,当然也没有火车。镇民只要日出而起、日正当中时吃午饭、日落而息就可以了。驿马车在出发前,会吹喇叭,上课或教堂开始礼拜也都鸣钟通知,所以,普通人家不必备置时钟。这种麻烦的东西,只要教会、学校和驿站置备了就行。

当时的时钟多半是沙漏时钟,克拉克药局里也有一具。沙漏时钟是将装有砂的容器上下叠置而成。沙通过两容器间的细管,从上方容器落入下方容器内。沙漏时钟的主人,每天早上,听到学校的钟声一响,就把下方容器内的砂全部倒进上方容器内。于是砂就开始流动,在下方容器的刻度上表示出时间。

牛顿仔细观察克拉克药局的沙漏时钟,发现了种种问题。他想,水漏时钟会不会比沙漏时钟好呢?沙漏时钟很难使砂流的速度维持不变。上方容器内的砂量多少,足以影响砂的流动速度。砂量多时,砂粒间相互强力挤压,影响了流入细管内的运动,同时,沙漏时钟内砂的流动,有愈来愈快的倾向,这是很大的缺点。

这一方面,水漏时钟似乎比较精确。只要尽可能开一个非常小的洞,让水一滴一滴地慢慢滴下来,上方容器中水的深浅几乎没什么影响,水的流动容易保持一定。

“我想做水漏时钟,这个箱子不用的话,能不能给我?”牛顿指着早就注意的空木箱,向克拉克夫人要。

“水漏时钟?不是沙漏时钟吗?”

“是的,原理和沙漏时钟一样。”

“你发明的吗?”

自从制作了白老鼠的磨粉车以后,他被人们认为是发明家。

“不,不是我发明的,是在您家的书里看到的,是几千年前就有的时钟。”

药局主人有许多藏书。牛顿借读的时候知道了水漏时钟的事情。

“你要做古代的时钟?”

克拉克夫人完全不懂牛顿的想法。

“可能比贵店的沙漏时钟还好也不一定。”

“哦?真的吗?”牛顿向克拉克夫人讨来了差不多有自己身高的细长木箱后,请史托丽帮忙,搬入二楼的房间,开始制作水漏时钟。

水漏时钟需要上下两个水槽。把木箱竖起来,在箱内较低的地方,做了上下重叠的两个水槽。

上槽底开一小洞,在上槽装入的水,就一滴一滴地滴入下槽中。

牛顿没有在下槽做表示水深(也就是时间)的刻度,却在下槽中放置了一块几乎盖住整个槽面的木板,下槽中积了水,木板就会往上浮升。他又在这块木板的中心,竖立了一根把手似的长木棒,把它牢牢地钉住。当木板往上浮动时,木棒也就跟着上升。牛顿是想利用这根竖立的长棒,转动钟盘上的指示针。

接着,牛顿开始着手制作数字圆盘。他在木箱外表较高的地方凿一个圆圈,然后在圆上标示刻度和数目字。他又在圆圈中心开了一个较大的洞,嵌入钉上指针的圆柱。当然在箱后面木板上的同一位置也开个洞,以便放置圆柱的后端。圆柱由前后两洞支撑住,针就在数字圆盘上指向刻度。他用手指转动,针与柱就一齐圆滑地转动了。

“这样好了。”

牛顿在即将燃尽的蜡烛旁边,竖立了一根新蜡烛,然后点上了火。在联结针与浮板上的长棒之前,凝视着数字圆盘上整齐的数目字。

牛顿在下槽浮板上直立的长棒顶头钉上铁钉,再把细绳的一端紧系于钉头上,另一端绑一块小石块,挂在钉上了针的横向圆柱上,由于石头下坠的力量,使细绳紧紧地附着圆柱,向下直了。

“已经完成了,真好!”

向窗外一望,天已微明,牛顿不知不觉熬了个通宵。

牛顿用手按着数字圆盘上的针,想要转动。

这次与刚才不同,指针很有分量,那是因细绳与横向圆柱摩擦所致。

牛顿非常满意,开心地笑了。于是躺在床上,等待教会钟响。不知不觉地沉沉入睡了。

“当当,当当……”

钟声响起,牛顿马上从床上跳下。很快地把水装入上槽中,把针指向6点。

那一天正好是星期天。牛顿随着克拉克夫妇和史托丽到教会去做礼拜。

教会中的牛顿,本就不大像个信徒,而这一天更是厉害。他不断地唱错歌词,不时地向外张望。

礼拜完毕,牛顿撇下克拉克家人,飞奔回药局的二楼。

针正指着7时24分。

“妙极了!”

对于牛顿,没有比这个时候更高兴的了。这一新设计的时钟,能正确指示时间到“分”的程度,这是沙漏时钟绝对无法办到的。

兴奋的情绪略为平静之后,可以听到微小的水滴声,那是水滴在刻划时间的声音。牛顿不禁走近时钟,凑上耳朵静听。

“牛顿先生,你怎么了?”

史托丽喘着气奔进来。

“终于完成了我的水漏时钟。你看,现在是7点29分了。”

牛顿的手指按在钟盘上,慎重地读出时刻。史托丽佩服地仰望着他的脸。

没多久,牛顿的水漏时钟就在镇内出了名。连没有必要知道时刻的人,也跑到药局的二楼来参观,史托克校长也来了。所有的人都赞叹不绝。

最有趣的是,赶集那一天,克拉克药局人潮汹涌。

来观赏白老鼠的风车和水漏时钟的附近乡下人,络绎不绝。白老鼠密尔在屋顶阁楼工作。参观者带来了玉米、小麦等饲料作为礼物,他们爬下小阁楼后就在药局买药,这一天的生意鼎盛,前所未有。

但是,牛顿的水漏时钟发生了不正常的现象。一两个月后,时钟的时间愈来愈慢了。牛顿伤了好几天的脑筋,终于找出了原因。原来是上槽槽底的小洞,积聚了水中的污垢,以致流速减弱。

牛顿做梦也没想到,这个时期的沙漏时钟和水漏时钟的研究,会在三年后被杂志公开地介绍。