时间、火车和电报

这并不是说法国铁路员工不想要同步时间。1889年，像巴黎其他地区的人们一样，铁路员工也对巴黎标准米制即将到来的胜利而感到震惊不已。1888年，《铁路通论》（ General Review of Railroads ）直接借度量衡改革的非凡成功，开始讨论时间问题：

公制是法国天才最辉煌的创造之一，已经征服了半个世界，它无疑会取得彻底的胜利。创造者增加了新的历法，但他们不关心如何确定一天的起始时间或中间的某一时刻，因为这似乎通过观察太阳的升起落下就能迎刃而解。时钟同步需要铁路和电报的快速通信，从而随意选择一个地方的时间，作为其他地方的标准时间，并用这种方式确定正常时间或全国时间。但是，这就产生了一种新的混乱局面，与古代国家度量衡的多样性所造成的混乱如出一辙。 ^[76]

与很多其他国家一样，法国的每一个火车系统都采用主要目标城市的时间。随着巴黎的铁路线逐渐深入腹地，当地时间逐渐消失，直到1888年，巴黎统一了整个国家的铁路时间。庭院和候机室的钟表显示着巴黎的准确平均时间，而站台的时钟比外面的时钟慢三五分钟，为旅行的乘客留下一个误差范围。因此，当乘客在巴黎市外的火车站候车，如布雷斯特或尼斯，就会看到3个时间：所在城市的当地时间、候车室里的巴黎时间和铁轨区域的偏移时间。其中，铁轨区域的火车时间比布雷斯特的时间早27分钟，比尼斯的时间晚20分钟。法国的铁路杂志分析了其他国家的时间方案，考察了每个国家对时间问题的解决方案。例如，俄国在1888年1月统一了时间，瑞典的时钟比格林尼治晚1小时，德国则因采用了多个地方时间标准而深受困扰。

“没有什么地方比美国庞大的铁路网和英国在北美的属地更加紧迫地需要解决时间问题了。”1883年4月，北美铁路决定按地区同步所有时钟，美国人和加拿大人选择格林尼治时间为零时，将东部的“殖民地间的时间”到西部的“太平洋时间”之间巨大的纵向地带划分出来。

“在离开美国之前，让我们补充说明一点，”法国的铁路杂志总结道，“在我们看来，美国向公众提供的图表和彩色地图，图示清晰，印刷精美，显然要比我们这样拥有古老文明的国家要好。”据该杂志报道，1884年10月，国际科学代表在华盛顿相聚一堂，当时铁路工人提醒他们说：“时机不对，任何改变都是徒劳。”现在利害关系显而易见：法国乃至全世界能否采用“美国通用的时间制度”？对于这本杂志而言，这个问题不应该只留给地理学家、大地测量学家和天文学家来解决。 ^[77] 毫无疑问，考虑到保守的巴黎天文学家，作者写道：“只有铁路和电报推行了时间改革，人们才有希望看到其他行政部门和市政当局效仿。而且，只有到那时，就像在北美一样，改革才能完成，人们才会感受到改革带来的好处。” ^[78]

当谈到英国和美国的时间改革时，法国的铁路工人、电报员和天文学家既钦佩又焦虑。美国因工业化的时间分配而闻名，英国则以其主导的全球海底电缆网络而著称。

1893年，庞加莱进入法国经度局，但那里是与英美管理的庞大的商业和科学事业截然不同的世界。天文台时钟运行的精准程度让人叹为观止，但巴黎街道的时钟误差也大得令人瞠目结舌。当时的法国人，尤其是综合理工人，虽然为这种失误而感到懊悔，但又为自己拥有原则的、数学的、哲学的标准化方法而自豪。他们已经成功地推广了米原器，并开始将他们所宣称的普遍理性应用到混乱的时间帝国中。

在大西洋彼岸，北美的时间改革中，没有哪一位领导者的科学地位可与勒威耶比肩。虽然人们做了很多尝试，但美国的时钟同步不是个人、行业或科学家单凭一己之力就可以实现的。相反，人们对时钟同步总是持有批判性的态度，数十个镇议会、铁路监督员、电报员、科学技术协会、外交官、科学家和天文台都在争先恐后地以不同的方式进行时钟同步。他们的工作杂乱无章，对时钟同步和协调网络的立场摇摆不定，以至于天文学家说服公众实行时钟同步，就好像是商人和铁路工人在讲大自然的普遍规律一样。

法国学者发现，美国最了不起的科学不是数学物理学、数学或纯粹的天文学，而是雄心勃勃的海岸和大地测量学。随着美国版图的迅速扩张，一队又一队的制图员和测量员忙着绘制国家的边界、河流、山脉和自然资源图。与所有制图员一样，美国人也在与时间做斗争，因为时间与经度不可分离。

在现场确定当地时间就是在原地观察天空，然后当太阳经过最高点的那一刻设定时钟。或者更准确地说，这意味着需要确定某颗恒星从北方穿过一条假想的地平线的垂直线的时刻。如果测量员也知道某个固定参考点的时间，如华盛顿，就可以直接计算出当地时间和华盛顿时间之间的时差。如果这两地的时间相同，那么测量员所在的地点就与美国国会大厦处于同一经度。如果当地时间比华盛顿时间早3小时，那么测量员所在位置就在华盛顿向西、地球周长八分之一的地方。

因此，制图员始终面临同一个问题——远程同时性。华盛顿、巴黎或格林尼治现在分别是几点？为了搞清楚这个问题，探险家、测量员和航海家分别拿着时钟或天文钟，设定好从港口出发的时间，并使用经度测量仪来比较当地时间与精密时计的时差。可是船舱或骡子背部颠簸，要想确保时钟的精准度绝非易事。再加上温度、湿度经常变化，机械故障时有发生，要确保精密时计的读数稳定且精准，成为有史以来最难解决的机器问题之一。

约翰·哈里森（John Harrison）是18世纪英国杰出的钟表匠，他终其一生发明了航海精密计时器。 ^[79] 他很有天赋，始终没有放弃对可移动时间装置的探索。在19世纪和20世纪，人们苦苦寻找能够移动的、可靠的时钟。为此，天文学家开始了漫长而艰难的探索之旅，试图找到一种精准的方法，将月球相对恒星的运动作为巨大的时钟，可以让人们在任何地方判断时间。可难点在于月球的位置很难通过数学方法来表示，而且在野外或船上，人们很难测量月球的位置，除非月球确实从恒星或行星前经过。

美国测量员最想要的一种测量方法是测量新大陆和旧大陆之间的经度差，可是地图制作者们对此无法达成共识。一次又一次的尝试都以失败告终，1849年8月，当时美国在每个方向上进行了7次跨大西洋航行，每次航行都带着12台精准的精密时计，希望借此能最终测量出大西洋两岸的时间差异，从而得出经度差。1851年，测量人员在船上放置了37台精密时计，一部分船舶从利物浦出发进行了5次航行，另一部分从马萨诸塞州坎布里奇出发进行了两次航行。还有一次，在船舶载着93台精密时计漂洋过海后，天文学家乐观地宣称，两岸时差的误差不会超过1/20秒。 ^[80]

这种大肆吹嘘的精确度很快就变得毫无意义。尽管为了保护这些嘀嗒作响的货物，人们的警惕性越来越高，但从美国到英国测量的时差值与返程的时差值相差甚远，这实在令人费解。在航行过程中，肯定有什么东西干扰了时钟。天文学家怀疑可能是温度造成了干扰，因为离岸较远的地方温度较低，使天文钟发条的运转速度变慢了。这意味着如果一艘船带着天文钟在下午一点从马萨诸塞州坎布里奇出发前往欧洲，当船到达欧洲时，天文钟会显示坎布里奇时间早于实际时间，因此，英国的制图员会根据天文钟抵达英国的时间，将马萨诸塞州坎布里奇的位置放在其实际位置的西面。相反，如果最初在利物浦设置的航海时钟运行缓慢，在它到达美国后，会让美国人误以为利物浦时间早于实际时间，所以制图员在绘制新大陆地图时，会将利物浦画在西边，这样距离北美海岸就更近了。可是，测试、计算和插值几乎没有起到任何作用。即使船上有了更多的监督员，配备了更好的温度补偿器和更精密的天文钟，也只会产生更多相互矛盾的数据。既无法测量出最重要的数据，也无法得出北美和欧洲之间的经度差，制图员陷入了绝望。

数百年来，制图员梦寐以求的是通过发送同步信号的方式来确定经度。电报攻克了这个难题。即使距离遥远，电流也会通过电缆发送信号，而且速度非常之快，信号接收和传输几乎是在刹那间完成的。

1848年夏天，哈佛天文台和美国地质勘探局的天文学家测试了电报的这一新功能。当一个人按下电报发报键，另一个人在遥远的另一端会听到敲击的声音。接收器的打印设备上缠着纸，每一次敲击都会在纸上留下一个印记。一天晚上，制图员西尔斯·沃克（Sears Walker）提出了质疑：“难道不能直接观察一颗星星是否穿过了北方的天空，并用电报来发送观测结果吗？”威廉·邦德（William Bond）则回应，为什么不把时钟的擒纵机构 做成电报发报键，以便电报线上的任何地方都能听到嘀嗒声？那么，为什么不在远离时钟的、平稳转动的圆柱体上来标记时钟驱动的信号呢？ ^[81]

通过比较本地时钟的标记位置与远处时钟在已知时间发送的信号的标记位置，测量员就可以准确地比较当地时间和远处某地的时间。

远处 12:00:00 → | 远处 12:00:01 → |

远处 12:00:01 → | 本地 12:00:00 → |

如果本地的正午时间比远处的正午时间延迟了半秒左右，当一颗恒星穿过望远镜的瞄准线时，天文学家可以简单地测量纸上两条线之间的距离，而不需要停止时钟来记录时间。测量员通过这个简单的测量方法可以计算出经度。

到1851年底，电报电缆在美国从马萨诸塞州的坎布里奇延伸到缅因州的班戈；然后，时间信号进行第二次传输，从班戈一路传到加拿大的新斯科舍省的哈利法克斯。

当美国科学家开始为电气化的时间发射器做广告时，他们在欧洲找到了现成的观众。邦德指出：“可喜可贺的是，英国人将这项发明称为‘美国方法’，而且皇家天文学家 已经在格林尼治铺设了电缆，准备引入该技术。” ^[82] 这种“美国方法”如图3-5所示。

为了推动同时性的快速发展，除了天文学家和制图员的努力，还需要制定火车时刻表。1848—1849年，铁路公司开始成立自治组织，按照公约确定各自的运行时间。对于新英格兰 的大部分地区来说，这意味着所有火车在1849年11月5日以后将采用“国会大街26号威廉·邦德父子测定的波士顿真实时间” ^[83] ，并鼓励任何还没有采用这种通用时间系统的铁路尽快加入该行列。

1853年8月12日，普罗维登斯线和伍斯特线的两列火车在一处转弯盲区相撞，造成14人死亡。报纸报道说，这场悲剧是由一名列车长造成的，他放在调速手轮上的手指突然发痒，而且他的手表时间也慢了。就在这一事故发生的几天前，也有一起因时钟故障而引发的灾难。这些事故使火车线路面临着时钟同步的巨大压力，因此通过电报传送时间成为一种标准的铁路技术。 ^[84]

英美两国电气化时钟同步的加速发展，一部分是天文台推动的结果，而一部分要归功于铁路监督员、电报员以及钟表匠的努力。1852年，在皇家天文学家的指导下，英国人通过电报线路向公共时钟和铁路发送电气化时钟信号。 ^[85] 美国人紧随其后。1853年末，哈佛大学天文台台长威廉·邦德在推动时钟同步的总结报告中夸口说：“实际上，在我们天文台数百英里 的范围内，任何一个电报站都能立即收到我们发送的时间信号。” ^[86] 19世纪60年代至70年代，城市和火车系统都采用了时钟同步系统。同步时钟不再是高深莫测的罕见科学，报刊为之欢呼，街头随处可见同步时钟，天文台和实验室对其进行深入的研究。在火车站、社区和教堂里，随处可见它的身影，时钟同步就好像电力、污水或天然气系统一样，与我们的生活息息相关，成为现代城市生活的一部分。但是，与其他公共服务不同，时钟同步直接依赖于科学家。到19世纪70年代末，哈佛大学天文台只是众多发送时间信号的站点之一，尽管在几年里它曾作为主要的服务站点，但匹兹堡、辛辛那提、格林尼治、巴黎或柏林等地也有了新发展，每个地方都独具特色。 ^[87]

在第一次电气化时钟同步实验后不久，哈佛天文台租用了一条电报线路，将天文学家通过恒星测量而确定的时间信号发送到波士顿。到1871年，天文台开始对报时服务收费，因此他们希望安装一个特别显眼的时钟，“便于公众看到时钟，学会欣赏交流时间的方法” ^[88] 。报时服务的回报颇为可观。1875年，服务费净收入达2 400美元，足够天文台聘请人员来专门经营报时服务的业务。 ^[89] 1877年，哈佛天文台台长指派研究生莱纳德·沃尔多（Leonard Waldo）管理报时服务。截至此刻，坎布里奇人已经在仪器、时钟和电报线路上投资了8 000多美元。现在，他们需要顾客。因为他们的电报信号从正午开始，沃尔多计划在正午时，站在波士顿一栋较高的建筑顶部，把一个铜制的大报时球从楼顶的桅杆上扔下来。他之所以这样做，就是希望陆地居民和航海业人士都能看到这次公开展示，从而使天文台名声大振。他在铁路行业也如法炮制，大规模地推广和招募客户。此外，报时服务的客户还包括珠宝商和钟表匠，根据沃尔多的说法，还有那些希望或者需要精确报时服务的个人。沃尔多希望，随着客户的不断增多，可以说服大制造商购买报时服务，因为对于他们来说，时间的确就是金钱，或者说，报时服务至少值得购买。电缆成倍铺设，蜿蜒穿过天文台，天文台成了新英格兰地区的主时钟。 ^[90]

这个成果来之不易，无论身在何处，沃尔多都反复强调这一点。在国际汇款公司（Western Union）的鼓励下，他出版了一本小册子，向新英格兰的100个城镇宣传报时服务。他的时间，即哈佛天文台的时间，以令人赞叹的精准的弗罗德舍姆时钟为主时钟，每天上午10点校正一次，误差不超过1秒钟。时间信号会通过两条电路穿过波士顿地区，而且主时钟与天文台、波士顿消防局和波士顿市内的主要电路相连。万一天文台的主时钟突然失灵，该怎么办呢？沃尔多向苛求报时服务的顾客承诺，他们会通过时钟制造商威廉·邦德父子公司向顾客发送备用信号。每天，从早到晚，天文台每隔2秒钟就会发出脉冲信号，为了便于识别信号，每分钟的第58秒会被跳过，而每隔5分钟会跳过第34秒至第60秒之间的脉冲信号。 ^[91]

对于像罗得岛州纸板公司老板这些需要报时服务的市民，他们想要知道的是：

请您告诉我：天文台在波士顿电报局提供的时间是坎布里奇时间还是波士顿时间？也就是说，在发送信号之前，是否考虑到了两地之间的时间差？在波士顿，时钟表盘上的秒针精度与坎布里奇的秒针精度一致吗？天文台是直接通过电报向普罗维登斯发送正确的信号吗？普罗维登斯及周边的市民都有精美的手表，他们非常希望了解该信息。 ^[92]

纸板制造也需要精准计时吗？是的，更准确地说，这位纸板大亨和其他像他一样的人，他们的“精美手表”需要精确的时间。渐渐地，他们把时间的精准同步视为一种价值，而这种价值是纯粹的实用主义者无法理解的。沃尔多一直希望人们能拥有这种对时间的热情。通过沃尔多的宣讲、访谈和通信，以及铁路在这一进程中发挥的作用，人们开始对准确时间有了敏感性，因此，推广哈佛天文台的报时服务正当其时。自报时服务开始收费的那一刻起，已经有5年，人们的这种意识在很大程度上得到了提高。对此，沃尔多说道：

在这段时间里，整个社会在不知不觉中认识到统一时间标准的必要性。在很多地方，人们每天与天文台的时间信号进行比较，只有这样确定的时间才是权威、准确的。事实上，用户的要求非常严格，哪怕是几分之一秒的错误，都逃不出用户的眼睛，他们会对此评论一番。

火车运行和火警警报校准的精准度需要达到0.4秒，误差不超过0.2秒吗？当然不需要。沃尔多促使公众了解时钟同步，反过来，他也在公众的推动下不断提高精准度。他以自己的方式参与创造了现代主义的时间敏感性，这种敏感性的界限远远超出了满足实际需要的精准度。 ^[93]

回到时间工厂后，沃尔多努力研究如何使调节器时钟免受气候变化的影响，这样就可以实现电报连接系统化，同时他聘请了一名观察专员，每天确定时钟误差。为了使各所大学的时钟免受温度变化的影响，天文学家把一间地下室密封起来，以避免导致温度变化的因素干扰。这间时钟室位于哈佛天文台的西侧，于1877年3月2日竣工，长约10英尺，宽约4英尺2英寸，高约9英尺10英寸，双层墙壁，坚实厚重，只留了一扇安全门可供通行，用于保护所有重要的时钟。当时钟室的大门紧闭，毛毡衬垫会将门封住。在时钟室内，大理石板的砖墩上立着3个珍贵的时钟，钟面被锡制反射镜所照亮，这样外面的人就可以透过厚厚的玻璃小窗看到时钟，因为直接靠近观察很可能影响时钟的精准度。在世界各地的天文台，从柏林到利物浦，从莫斯科到巴黎，对时钟同步同样痴迷的天文学家也在想方设法消除主时钟的误差。 ^[94]

分秒必争的精准计时是一回事，但推广报时服务是另一回事。在波士顿报时服务覆盖区域的边界处，有座城市叫哈特福德，该市对于采用当地时间还是纽约时间一直犹豫不决。1878年7月，一位名叫查尔斯·特斯克（Charles Teske）的市民写信给沃尔多，表示想让哈特福德采用哈佛天文台的时间，这件事引起了沃尔多的关注。特斯克在信中写道，他已经召集了哈特福德消防局及其委员会，其中消防局主要负责在正午向公众发出时间信号。哈特福德的市长有意购买报时服务，以便在中午和午夜为市民敲钟报时。但由于关注点不同，希望得到的时间服务也不同，想要时钟同步并非易事，特斯克在信中向沃尔多哀叹道：“这件事想要引起人们的关注，就像把死人从睡梦中唤醒，因为哈特福德采用不同的时间系统，每个人都声称自己的时间是正确的。”特斯克认为，要获得市政委员会和市议会的同意，自己需要付出巨大的努力，但同时天文台的服务价格也要合理。这件事不仅仅涉及钱的问题，还会危及该市的自主权。几个月后，他仍在坚持不懈地和各种反对者周旋，以解决他们的诸多疑问：“你能提供坎布里奇时间吗？能提供哈特福德时间吗？坎布里奇时间和哈特福德时间之间到底有什么区别呢？” ^[95]

在1878年11月的报告中，沃尔多留了一块空白给哈特福德，他心知肚明，由于铺设火车轨道，这座城市正好处在两个时间自治区域之间的边界上。他说：“我们必须向铁路公司寻求最可靠的支持，以确保天文台的时间信号遍及这座城镇，这就是铁路公司管理其沿线城镇时间的规则。”火车时间是以大城市的中心时间为基准，对于纽约至哈特福德线，哈特福德的时间会被直接放置于纽约时间的半径内，但从新伦敦和普罗维登斯到斯普林菲尔德，哈特福德的一部分区域属于坎布里奇时区。“因此，我认为在未来的几年里，哈特福德将是我们必须中止发送波士顿时间信号的关键。”争议区域可能位于交界处，但时间的同时性必须克服区域性限制，这是不容置疑的。“整个新英格兰地区都不建议采用当地时间。” ^[96]

哈特福德没有采用坎布里奇时间。即使特斯克联合了剑桥大学三一学院的院长一起去提议，也没能打动市议会。最终，哈特福德消防局放弃挣扎，购买了航海天文钟进行中午报时。特斯克感到很沮丧，给天文台写了一封潦草的信：“当然，对于那些不在乎时间信号精准度的人来说，这已经足够了。”由于未能说服自己的城市采用坎布里奇时间，特斯克便提出了购买哈佛的报时服务，用在他自己的商店里。他下定决心，一定要获得“绝对正确的时间信号”。两年后，康涅狄格州利用耶鲁天文台的电气化信号，正式将时间定在纽约市所在的子午线上。从耶鲁天文台发出的时间信号会穿过纽黑文市，从这一交会处，沿着各个铁路公司的铁轨继续传输。按照法律规定，这些铁路公司必须沿着自己的铁轨传输电气化时间信号，在车站安装同步时钟，并将时间信号发送到所有交叉的铁路。

这件事引起了铁路巨头的不满，因为他们有自己的时间，而且不愿意国家进行任何干涉。纽约和新英格兰铁路公司（New York & New England Railroad Co.）的总经理抱怨道：“这条路线的标准时间是波士顿时间，但是根据康涅狄格州一项荒谬的法律规定，只要火车跨越州界，就必须使用纽约时间。这项规定带来很大不便，在我看来，它毫无用处。” ^[97]

自始至终，这都是因为时间标准的突然变化所致。但终有一天，哈佛天文台会解决航海家提出的问题。曾几何时，天文台的工作人员担心，通过遥控从高高的桅杆上放下来的报时球会结冰。同样，他们制订了一项电缆铺设计划，目的是将整个新英格兰的数百座城市连接起来。在美国各地，随着边界摩擦的日益增多，越来越多的区域加入了时钟同步计划，小到珠宝店和火车线，大到子午线穿过的城镇、地区或州。到1877年底，位于芝加哥市中心以南的迪尔伯恩天文台管理着6家珠宝店、4家途经芝加哥的主要铁路公司和芝加哥期货交易所的时钟。为了将调节器的误差降低至百分之一秒，哈佛天文台的沃尔多一直坚持不懈地努力研究，但迪尔伯恩天文台兴高采烈地表示：“不必费尽心思地提高时间的精准度。通常，标准信号时钟的精度不超过半秒。只要时间精度在1秒钟左右，我们就心满意足了。在我们看来，这样的精度足以满足实际需求了。”

迪尔伯恩说得没错。与人类反应时间相比，火车操作员和乘客当然不需要那么高精度的报时，但由此反映出的时间文化差异远非如此。首先，哈佛天文台的报时服务起源于经度测量。不仅在美国，很多国家的人们一致认为，制图技术当然应该尽可能地精准。测量员希望，即使精度达不到百分之一秒或千分之一秒，但至少要达到十分之一秒。其次，哈佛天文台对于提高精度的狂热，不仅引起了天文学家的共鸣，还受到高端时钟制造商以及有绅士派头的新英格兰客户的关注。与芝加哥相比，波士顿对精度的呼声更高，追求精度的文化也就形成得更早些。 ^[98]

然而，最大的对比不是在美国的天文台之间，而是在美国（或英国）与法国之间。在1879年，无法想象一个美国或英国的天文学家会拒绝将携带时间信息的电报线拉进火车站的大门，就像无法想象一个美国的天文学家会为时间的统一辩护，因为这就像完成启蒙运动时期未完成的事业一样。 4naJVCjVLXUv33rPOjrh5e4Mc4ikJfAqfs24N5H5TdX//f4jGBFhwDGszcShFqnN