波尔图斯卡莱的造船厂比罗马城里的任何工坊都大。
这里原本是一片临海的空地,三面被低矮的丘陵环绕,一面朝向杜罗河入海口。
老马尔库斯把造船厂建在这里,因为水够深,风够稳,木材和麻料从内陆顺着河流就能运到。
厂区里搭了三排木棚,每排木棚下面都铺着从河滩上筛出来的细沙,沙面上摆放着正在建造的船体骨架。
最里面那排木棚旁边有一间单独的屋子,门窗比别的屋子窄,屋顶比别的屋子低,门口挂着一块粗糙的木板,板上用炭笔写着几个字:“精密工坊”。
陈汉走进这间屋子时,里面已经站着五个人。
为首的是老马尔库斯,他穿着一件洗得发白的旧短袍,袖口卷到肘部,露出小臂上被木屑和铁锈反复磨出的浅褐色痕迹。
他身后站着两个铁匠,都是从罗马城跟过来的老工匠,一个负责锻打,一个负责淬火。另
外两个人是本地招来的矿工,一个负责从北部山区运磁石,一个负责筛选和分类。
屋子正中央摆着一张长桌,桌面上放着一只铜盆。铜盆不大,约两掌宽,盆沿被反复打磨过,边缘泛着一层细密的金属光泽。
盆里盛着半盆清水,水面上浮着一片巴掌大的软木薄片,木片中间插着一根钢针,针尖朝上,针尾没入木片约半指深。
老马尔库斯站在桌边,看着那根钢针:“这是我们按照您的设计,做的第七根针。前六根都不行。第一根摩擦时间不够,磁性太弱,放在水里转了半天,最后指向还是偏的。第二根摩擦时间太长,铁片表面被磁石磨出了凹痕,针尖不够直。第三根……”
陈汉走到桌边,低头看了一眼那根钢针。针身约一掌长,粗细均匀,表面被反复打磨过,边缘泛着一层暗灰色的光泽。他没有立刻说话,而是伸出手指,轻轻拨了一下软木薄片的边缘。木片在水面上缓慢旋转了几圈,然后停住了。钢针的针尖指向北偏东的方向,偏离了大约一个指节的弧度。
陈汉把手指收回来,侧过头问老马尔库斯:“磁石从哪里来?”
“北面山区。矿工在溪流里找到的,是天然磁铁矿。矿石被水冲刷过很多年,表面光滑,边缘泛着暗黑色。我们把它敲碎之后,选出磁性最强的几块,用来摩擦铁片。”
陈汉从桌面上拿起一块磁石,放在掌心里掂了掂。磁石不大,约拇指盖大小,表面覆盖着一层暗灰色的氧化层,边缘有几处被敲碎后留下的新断面。
他翻过手掌,让磁石贴在掌心上,感受它表面微弱的吸力。
磁性确实很弱。在二十一世纪,任何一块普通磁铁的吸力都比它强几十倍。但在公元前58年,这已经是能找到的最好的磁性材料了。
他把磁石放回桌面,拿起那根钢针,放在指尖上。钢针的针尖微微偏向一侧,像被一股看不见的力量牵引着。
那股力量很轻,轻到几乎感觉不到,但它确实存在。
陈汉知道那是地磁场,是地球本身在牵引着这根针。他需要做的,是让这种牵引变得可以被观察、被利用。
他把钢针放回软木薄片上,退后一步:“第七根针比前六根好,但仍然不够稳定。针尖指向偏东,说明磁化不均匀。我们需要重新磁化——把针从木片上取下来,用磁石从针尾向针尖方向单向摩擦,每根针至少摩擦五十次。不要来回摩擦,来回摩擦会消磁。只从一个方向走,每次都从同一个起点开始。”
老马尔库斯没有多问,拿起钢针,开始用磁石沿着针身单向摩擦。他的动作很慢,每一次摩擦都控制在同一个节奏上,手掌从针尾推到针尖时力道均匀,收回来时贴着针身外侧滑回起点。
陈汉站在旁边看了一会儿,确认他的节奏没有偏移,然后转过身,走到屋子另一侧。
那边摆着一只更大的铜盆,直径约一臂宽,盆沿被反复敲打过,边缘有些起伏。盆里装着半盆水,水面上浮着三片软木薄片,每片上都插着一根钢针。
三根针指向不同方向,一根偏北,一根偏东北,一根偏西北。
陈汉蹲下来,看着那三根针。他拿起其中一片软木薄片,把针从木片上拔出来,放在掌心里。针身的磁化很弱,手指贴上去几乎感觉不到吸力。他把针放在铜盆边缘,用手指轻轻拨动它,让它旋转了几圈。
钢针停住时,针尖指向北偏西约半个指节的位置。他把针重新插回木片,放入水中,它又转了几圈才停住。
“这三根针指向不一致。”陈汉站起来,把铜盆边缘的水渍用布擦干,“每根针的磁化方向都不一样。因为磁石本身的磁性方向不一致,摩擦时角度有偏移。我们需要固定磁石的方向,每次磁化时从同一个方向开始,在同一个方向结束。磁石的磁极在两端,一端指向北,一端指向南。如果我们把磁石固定在一个木架上,每次把针从同一个方向推过去,就能得到方向一致的磁化效果。”
他转身对老马尔库斯说:“让木匠做一个固定支架。支架上放一块木板,木板可以旋转,磁石固定在木板上。每次磁化时把木板转到同一个角度,然后把针从针尾向针尖方向推过去。推的时候力道要均匀,速度要慢。每根针至少推五十次。推完之后把针插进软木片,放入水中,记录指向。如果指向偏差超过一个指节,就重新磁化。”
老马尔库斯把这句话记在蜡板上,然后抬头看了他一眼:“推力要多大?”
陈汉从桌面上拿起磁石,在掌心里转了一圈:“不大。比推一张木片稍微用力一点就行。关键是方向要一致,速度要均匀。磁化不是靠力量,是靠频率。五十次不够就推一百次,一百次不够就推两百次。只要方向一致,磁性会慢慢累积。”
他停了一下,把磁石放回桌面:“我们还需要做一件事。每根磁化好的针,不能在固定的一盆水里测试,要在不同的盆里测试。在不同的水盆里,水面波动不一样,钢针指向可能不同。我们需要把这些偏差记录下来,画出一张偏差表。以后船上的领航员看到钢针指向偏离,就可以对照偏差表修正。”
老马尔库斯在蜡板上写下了几行字,然后转身走出屋子,去找木匠做固定支架。两个铁匠也跟着出去了,一个去锻打更多的钢针,一个去筛选新的磁石。本地矿工继续蹲在墙角,把带来的磁石一块一块地分类,按磁性强弱放进不同的木盒里。
屋子里只剩下陈汉和纳西尔。纳西尔站在门口,手里握着一卷刚送来的报告:“罗马大学的第一批学生已经完成入学考试了。西塞罗把全体学生名单送过来了,六十四人。其中有三个学生以前在亚历山大港做过码头工,对星象航海有一点基础。赫拉克利乌斯已经安排他们提前开始学习北极星高度角的测量方法。”
陈汉接过报告,翻开看了一眼,又合上:“让那三个学生提前到波尔图斯卡莱来。他们需要先学会怎么用星盘测量纬度,再学怎么用水浮罗盘辅助导航。这两项技能必须同时掌握。如果只会一项,远航就是赌博。”
纳西尔点了点头,转身走了出去。陈汉站在铜盆旁边,低头看着那三根还插在软木片上的钢针。它们的针尖指向各不相同,一根偏北,一根偏东北,一根偏西北。
偏差大约在一个指节左右,大约在十度到十五度之间。这个偏差在近海航行时问题不大,因为有海岸线可以作为参照物。
但在大洋中心,没有海岸线,没有参照物,唯一的参照就是星辰和指南针。如果指南针指向偏差太大,船队就可能偏离航线,驶入未知的海域。
他拿起其中一根钢针,放在掌心里。针身的温度已经和室温一样了,表面光滑,边缘锋利。
他把钢针举到窗前,借着窗外的光线看它的表面。钢针的表面有一层极薄的氧化层,在阳光下泛着暗灰色的光泽。
这层氧化层会削弱磁性,需要在使用前用细砂纸打磨掉。但打磨之后,钢针更容易生锈。防锈的方法是涂上一层薄薄的橄榄油,再用布包好,放在干燥的木盒里。
这些细节都需要写在操作手册里,让每一个负责制造和维护指南针的工匠都能掌握。
他把钢针放回软木片上,站起来走到窗边。窗外是波尔图斯卡莱的造船厂,船坞里正在建造第一艘卡拉维尔帆船的原型船。
船体已经铺好了龙骨,两侧的肋骨正在一根一根地安装,船首的曲线已经初步成形。
老马尔库斯站在船坞旁边,手里拿着一张图纸,正在指挥木匠调整肋骨的角度。陈汉站在窗边看了很久,然后转身走回桌边,把铜盆里的水重新换了一遍,把钢针重新插回软木片,看着它缓慢旋转后停住。
它在水面上停了一会儿,然后缓慢旋转起来,像是正在寻找一个它永远不会完全对准的方向。
陈汉看着它,想起了一件事。在二十一世纪,指南针是航海中最基础的导航工具,几乎不需要思考。
但在这个时代,它是全新的。没有成品可以买,没有标准可以参照,没有工厂可以量产。
每一根针都需要手工磁化,每一块磁石都需要人工筛选,每一次偏差都需要反复测量
。他需要让那些在造船厂里工作的工匠理解一件事——指南针不是一件武器,不是一件装饰品,它是一件需要持续维护的精密工具。维护得越好,指向越准。维护得越差,偏差越大。如果偏差大到超过一个指节,远航就会变成一场赌博。
他把手从铜盆边缘收回来,对站在门口的纳西尔说:“给每根钢针做一个木盒。盒子里放一层干草,上面涂一层橄榄油。每根针用布包好,放在干草上,盖上盒盖。盒盖上刻编号。编号对应的是磁化记录和偏差数据。如果一根针的偏差超过一个指节,就要重新磁化。记录要保存好。等船队出发时,每一根针都需要有完整的记录。”
纳西尔点了点头,转身走了出去。陈汉站在桌边,把那只铜盆重新放回长桌正中。水面还在轻微晃动,软木薄片在水面上缓慢旋转,钢针的针尖指向北偏东的方向,偏差大约半个指节。他站在那里看了一会儿,然后转身朝门口走去。他走到门口时停了一下,侧过头对屋里的铁匠说了一句:“第八根针明天早上试。磁化的时候把固定支架用起来,不要用手来回推了。手推的方向不稳定,固定支架的方向更稳。”
铁匠点了点头,继续低头打磨手里的铁片。
陈汉走出屋子,沿着船坞旁边的土路朝海边走去。风从大西洋方向吹来,带着盐和水汽的气味。远处的海平线上有一道灰蓝色的细线,那是大海与天空的交界。他在想一件事——这根针会在某一天指向那片被涂成空白的大陆。
当它指向那里时,船队就可以出发了。