“精确”如何彻底改变现代世界的面貌——读《追求精确》

　　《追求精确》

　　（英）西蒙·温切斯特 著

　　曲博文 孙亚南 译

　　中国财政经济出版社

　　2023年5月出版

　　如今，全球定位系统已能以几英尺的误差定位你的爱车。通过特定的GPS组件，全球定位系统还能激活测绘仪，以仅仅几毫米的误差定位地球上的任何地点。人类的科技究竟是如何达到如此不可思议的“精确度”呢？英国牛津大学圣凯瑟琳学院名誉研究员西蒙·温切斯特在他的专著《追求精确》中正是把焦点放在了类似的故事上。温切斯特带领读者进入一个又一个历史现场，窥视一个个秉持完美主义的精密工程师，是如何不屈不挠地追求“精密度”，进而从根本上彻底改变了这个世界的面貌。

　　现代世界由精确“定义”和“塑造”

　　在古埃及，人们在确定一个长度单位前，往往会测量法老前臂的长度，并以此为依据测量其他物品。渐渐地，人类习惯利用人们生活中常见的物件或人类自身的部分作为度量单位，比如大拇指的长度、脚的长度或一日行进的距离等，这些长度或距离构成人们日常衡量其他长度或距离的单位。

　　18世纪，法国人创立了以十进制为基础的度量衡。在经历了精心设计和国际商定后，如今这个系统成了众所周知的国际单位制。它定义了长度、质量、时间、电流、温度、物质的量和发光强度的基本单位，分别是米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔和坎德拉。没有对精确度的关注，就不可能有制造业的崛起。精确，不仅从源头上“定义”了现代世界，更一步步“塑造”了现代世界。

　　温切斯特在书中透露，工程界公认的 “精密工程之父”约翰·威尔金森，是一位18世纪的英国人。因为对铁这种金属极度热爱和痴迷，威尔金森被人们讥讽为“可爱的疯子”。威尔金森曾造过一艘铁制的船，喜欢在铁制的书桌前工作，他甚至还要求在铁制的棺材中下葬。正是有众多类似威尔金森这样的精密工程师对“精确”的痴迷，才造就了半导体与电子芯片、太空科技、现代机械等革命性发明。可以说，精确以及精密智造是现代社会不可或缺的组成部分，与每个人息息相关。

　　“螺丝钉为什么都是要往右拧？”日常生活中各种常用的螺丝钉，看似普通，但其背后隐藏着一段鲜为人知的“精确”和标准演化历程。最初的螺丝钉皆为人工打造，螺纹的细密程度并不一致，往往由工匠的个人喜好决定。这种情况在1841年得到改变。一位名叫约瑟夫·惠特沃斯的工匠向当地市政工程师学会递交了一篇报告，呼吁统一螺丝钉型号。他提了两点建议：第一，螺丝钉螺纹的倾角应该以55°为标准；第二，不考虑螺丝的直径，每英尺的丝数应该采取一定的标准。螺丝钉应沿顺时针方向旋紧似乎是一个不成文的规定，因为右撇子使用右手沿顺时针方向拧螺丝钉时力量较大，而大多数人又是右撇子（比例大概为70%至90%）。不管怎样，这个想法很受欢迎。在他提议后不久，全英国采纳了圆底尖头的螺丝钉标准，19世纪60年代，美国、加拿大也相继采纳这一标准。

　　从螺丝钉的演化案例中不难发现，世人对精确的掌控不是一蹴而就，是在众多前人宝贵的经验中慢慢累积而成。又如，众人都熟知瓦特改良了蒸汽机而留名青史，可要不是工业家威尔金森以制造火炮的经验，协助瓦特解决蒸汽外泄的问题，工业革命不知还会推迟多久才会发生。

　　无论是1先令硬币的厚度还是六便士硬币的厚度，其实都无关紧要。真正有价值的事情是：人们创造出了一个新世界，在这个新世界中，人们已经制造出了可以制造其他机器的机器，而且制造得还很精确。

　　由此也衍生出“谁定义了现代世界？”的反问，在一定意义上，自18世纪下半叶以来的世界秩序，是由精密制造塑造的。精密制造是一个被刻意发明的概念，源于人类非常实际的需求，同时亦源于人类征服世界、征服宇宙的野心。瓦特曾说：“大自然是有弱点的，只要我们能够找到它，便能对其加以应用。”瓦特与威尔金森，两颗睿智的大脑和两个热忱的灵魂，再加上两双灵巧的手，不经意间共同“让工业革命诞生了”。

　　精确在犯错中不断完善

　　当我们谈到日常生活中使用的机械，诸如三轮车、缝纫机、手表或水泵等设备，机械的精确度在保障使用者生命财产安全和防止机械伤人事故方面，并没有那么大的影响。然而，当精确度不足导致的机械故障发生在时速160千米的跑车上、摩天大楼的第60层电梯里或心脏手术的过程中，那它就可能会产生可怕的后果。

　　在对精确度要求极高的工业产品中，如果不犯一些错，或许也难以从根本上真正改变这个世界。温切斯特在书中提到的哈勃望远镜就是一个典型例子。

　　耗资20亿美元的哈勃望远镜，上了太空却闹了大笑话，原来它是个大近视，拍出来的照片模糊不清，原因是打磨主镜的公司犯了一连串不可原谅的错误，让主镜的边缘扁平了约人类头发直径的1/50，但就是这样一个微小的差距，也足以对光学成像效果造成破坏，使哈勃望远镜几乎所有的观测都变成了毫无价值的“糨糊”。用温切斯特的话说，它的镜片“被精心调整到了故障状态”。不过，哈勃望远镜后来还是得到了妥善维修，成为有史以来最伟大的科学仪器之一。

　　另外一个故事则与哈勃望远镜相映成趣。2013年6月，澳洲航空一架从新加坡飞往悉尼的空客A380差一点就成为巨大的空中火球。事故的源头是，在一根长度不超过5厘米，直径不超过0.75厘米的小金属管上，有一个钻偏的小孔。事故虽然没有造成人员伤亡，但相关方仍付出了金钱、声誉的高昂代价。通过这件事，不少精密工程师开始意识到：精确度达到某种极限之后，尺寸既无法确定也无法测量，之所以会出现这种情况，与其说是人类的能力有限，不如说是随着精密制造不断向着更小的尺度推进，物质的固有属性开始变得不可思议地模糊起来。

　　在20世纪20年代创立了量子力学概念的德国理论物理学家维尔纳·海森堡，在研究和计算中曾印证了这样一个观点：在处理最微小的粒子、最微小的公差时，精密测量通常的规则已不再适用。

　　在为今天的大型喷气发动机制造最小部件的过程中，精密工程师或许还远远没有达到挑战量子力学专家思维极限的程度。然而，在这个故事中，人们已经开始注意到人类自身可能存在的局限。而通过延伸思考与逻辑推断，“我们所追求的完美可能也有其终点，可能真的存在一个精密制造的技术极限”。

　　需要保持一种“精确”的态度

　　精密工程师希望提升人们的生活，使全体人民有可能拥有原先只有精英才能享受到的商品和服务。在本书中，温切斯特深入研究后发现：在科学发现、技术发明和精密制造的世界里，追求精确已经成为一种信仰。精确是对不确定性的探索与征服。

　　精确度是机械钟表最核心的要素。最早使用钟表计时的场所是修道院。修士起床和完成每日功课必须尽量守时，从凌晨祷到夜祷，期间还需完成午前祷、午后祷和晚祷。社会上则涌现了许多不同的专门职业，包括店主、文员、会议主持人、教师、轮班工人等。于是，社会对准确计时的需求越来越迫切。“约定时间”的社会法则和规矩由此越来越得到广泛推广和重视。从这个意义上说，精确是一切的关键，是现代社会不可或缺的重要组成部分。

　　温切斯特通过对比研究后发现，摩尔定律出现后，人类社会似乎已很难产生牛顿、爱因斯坦这类的超级天才，科学发现、技术发明越来越走向群体协作，每颗“恒星”的周围都环聚着一群璀璨的“行星”，而精密制造从一开始就是一种天才、疯子与“呆子”的群体合作，始终呈现出的是一种“系统力量”。

　　当今人类的科技与经济，不仅徜徉于摩尔定律支配下的集成电路时代，隐约可见的是，“集成”已成为一种前所未见的大趋势。大规模的思想集成、大规模的创意集成、大规模的想象力集成、大规模的数据集成、大规模的算力集成、大规模的资本集成，将会使“摩尔定律”泛在化：人类的创造活动、创新活动将变得越来越可预期、可实现、可“想象力变现”。

　　借用发明家、未来学家雷·库兹韦尔的一个发现可以很好地回答大规模“集成”为何使得“摩尔定律”泛在化。20世纪90年代，库兹韦尔在研究中发现了这样一个规律：一旦技术变得数字化，或者一旦它可以被编辑为以0和1表示的计算机代码，它就能够脱离“摩尔定律”的束缚，开始呈指数级加速发展。简单来说，人们会用新电脑来设计更快的新电脑，这就创造了一个正反馈循环，进一步提高了加速度，也就是库兹韦尔所称的“加速回报定律”。

　　温切斯特撰写《追求精确》的目的或许就是想告诫世人：不仅科学发现、技术发明和精密制造等领域需要“精确”，对时间、表达、待人处事、思维方式等其他领域也需要保持一种“精确”的态度和追求。因为忽视精确，许多悲剧的发生往往就在一念之间；忽视精确，任何粗枝大叶、粗制滥造的行为和意识都有可能在竞争中败下阵来，并最终成为落伍者。