紀念碑變身科學實驗場

尹溝河

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

倫敦大火紀念碑，是一座高62米的巨大石碑，內部中空，建有300多階旋轉臺階，可步行至碑頂。臺階設計得非常漂亮，像一刀削掉的整條蘋果皮一樣，螺旋而連續，連通上下。現在它是倫敦一處著名的旅游景點。前幾年翻修時，紀念碑頂安裝了360度全景相機，可以提供天氣、建筑和城市的地面活動記錄。

然而當初興建時，它可不單單是一座紀念碑，還有重要的“另類用途”。

因大火而建造石碑

1666年9月，倫敦發生了一場大火，這是英國歷史上最嚴重的一次火災。大火燒了4天，燒掉了整個倫敦城的三分之二。當時的城市建筑多是木制結構，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產損失，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非常少（有一種說法是僅5人被燒死）。而且更幸運的是，大火燒死了無數老鼠，使當時肆虐倫敦（其實是肆虐整個歐洲）的鼠疫被燒得一干二凈，也使倫敦從持續一年多的鼠疫陰霾中解脫了出來。

災后重建時，為表示對這次大火災的警醒，英國國王特地下詔興建紀念碑。城市重建的總規劃師是雷恩爵士，他用石頭房子代替了原來的木屋，興建起許多近現代化的樓房、教堂、公共設施。然而，大火紀念碑卻不是他設計的，而是他的一位好友，也是一位偉大的科學家—胡克。

胡克興趣廣泛，博學多識，當時被譽為“英國的萊奧納多（即文藝復興時的達·芬奇）”和“當代最偉大技工”。在許多科學領域，他都有獨到見解和巨大貢獻。比如生物學上“細胞”一詞，就是他首創的；他發明的機械裝置，至今還用在鐘表和照相機上。只不過，物理學上關于萬有引力的研究，他與牛頓產生了紛爭。由于牛頓的身份和地位，結果導致胡克去世后鮮為人知，且保存下來的資料很少。

胡克也參與了災后重建工作，設計了不少醫院、市政建筑、教堂等，但很多都是以總設計師雷恩的名字而署名，其中就包括倫敦大火紀念碑。建造一座高大的石碑，除了紀念大火外，胡克還想讓它同時承擔科學研究的任務。

因科學觀測而設計

當時日心說是科學上的一大熱門，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世紀中期哥白尼提出日心說，直到17世紀初伽利略發現了一些支撐日心說的天文現象后，日心說才開始受到人們關注。

胡克對此特別關注，并且堅信日心說是正確的，還期望能以科學數據來證明地球繞著太陽轉，以此駁斥那些反對日心說的人。但是限于當時條件，尚沒有人能拿出確切數據來證明這一點。胡克想到了一個方法，就是利用參照系和相對運動的原理，來證明地球在動。比如夜間我們在河上坐船看燈塔，會感覺燈塔在動，因為它從我們的前方慢慢移到了后方；但如果以河岸為參照系，就知道燈塔沒有動，而是船在動。同樣道理，我們在地球上看到太陽從東方升起，從西方落下，就以為是太陽圍繞地球在轉動；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，還是地球在動。

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，但距離遙遠，為準確地觀測記錄，就需要一架非常巨大的望遠鏡。并且還要保證望遠鏡結構穩固，鏡片排列精確。由于需要長期觀測，還要求望遠鏡不會像木制器材一般因風吹日曬而變形。

于是對胡克來說，最好的設計，便是把天文望遠鏡架在巨大而穩定的石碑上。

意料之外的功虧一簣

設計稿一定，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，其中大部分時間花在運送石料上。為完成這個工程，總計運送了大約798立方米石灰石，重量相當于14頭藍鯨的體重。

期間還發生了一件非常巧合的事。曾有人建議在紀念碑頂上立一尊時任英國國王查理二世的雕像。這個建議讓胡克很是心煩，因為若立雕像，其底座就要把碑頂完全封閉，根本沒有望遠鏡的觀測余地了。然而最后，國王卻堅決不同意把自己的雕像放上去，因為這看上去好像是自己要對火災負責一樣。

一切貌似都非常順利。最后，胡克如愿以償把望遠鏡“裝進”了巨大的石碑里。石碑中空，底座延伸至地面以下，設計成了實驗室，可以進行多種科學實驗。胡克計劃把碑體當作望遠鏡筒，碑頂加裝物鏡，實驗室放置目鏡，以此來觀測天龍座γ星。這將是一架巨大而穩固的天文望遠鏡。

但困難很快接踵而至。首先，望遠鏡的目鏡和物鏡必須匹配，焦距、中心都要對齊，否則無法觀測，而60多米的碑高使兩個鏡頭很難對齊，胡克屢次調校，結果收效甚微。

另一個大困難，就是紀念碑（實驗室）所處的位置。紀念碑位于當時一條主干道旁邊，主干道直通倫敦橋，而倫敦橋是當時人們過泰晤士河的必經之道。可以想象，那里的交通會有多么繁忙。這位置立一座高高的紀念碑是很合適的，輕易受萬人矚目，但作為實驗室就不合適了，科學儀器對振動、噪音、光等外界的影響因素，都是高度敏感的。

結果，車水馬龍的繁忙交通，把紀念碑預計的科學實驗功能全給毀了，天龍座γ星一點也沒有觀測到。

可取的成功實驗

望遠鏡是用不成了，但不可否認，當時—300多年前它仍是英國最先進的物理實驗室。

當時高樓大廈非常罕見，紀念碑的高度引人矚目。這使胡克的許多實驗，不再依賴于其他地方。因為他曾為了滿足實驗的高度需求，不得不到倫敦威斯敏斯特大教堂、圣保羅大教堂上面。

1678年，胡克在紀念碑里進行了一項精確的氣壓測量實驗。紀念碑里的臺階總共設計建造了345階。這些臺階非常精確，高度統一為15.24厘米。胡克拿著氣壓計，一步步登到碑頂，發現水銀柱下降了大約5厘米。通過計算，他證明了氣壓隨高度增加而降低。

這是倫敦大火紀念碑上進行的一次成功試驗，倫敦人為此而自豪。實際上類似實驗在此之前30年已經有了（1643年意大利的托里拆利實驗），但人們并不在乎，因為這個完全“自主”的實驗來自世界上獨一無二兼具雙重功能的實驗室。如果你有機會去倫敦旅游，仍可以去參觀它—兼具雙重功能的倫敦大火紀念碑。endprint