精確的力量：從工業革命到奈米科技，追求完美的人類改變了世界

推薦序　差不多先生的完美惡夢／涂豐恩
前言

第一章　星星、分秒、汽缸與蒸汽──航海鐘與蒸汽機
第二章　極為平整且甚為縝密──扣鎖、滑輪與測量儀
第三章　家家有槍枝，戶戶有鐘錶──槍械與時鐘
第四章　接近更加完美的世界──爭奇鬥異的萬國工業博覽會
第五章　不可抗拒的高速公路誘惑──勞斯萊斯與福特汽車
第六章　六哩高處，危險重重，孜孜不倦，追求精密──飛機噴射引擎
第七章　透過精密鏡片，看清萬千世界──相機鏡頭與太空望遠鏡
第八章　我身處何地？目前為何時？──GPS全球定位系統
第九章　擠壓緊逼，超越極限──超精密電晶體
第十章　維持平衡，尋求均勢──精緻的日本傳統工藝
 
後記　測量一切
致謝
參考書目
字彙表
 

推薦序

差不多先生的完美惡夢／涂豐恩（哈佛大學歷史與東亞語文博士）

　　「你知道中國最有名的人是誰？提起此人，人人皆曉，處處聞名，他姓差，名不多，是各省各縣各村人氏。你一定見過他，一定聽過別人談起他，差不多先生的名字，天天掛在大家的口頭，因為他是中國全國人的代表。」

　　「差不多先生的相貌，和你和我都差不多。他有一雙眼睛，但看得不很清楚；有兩隻耳朵，但聽得不很分明；有鼻子和嘴，但他對於氣味和口味都不很講究；他的腦子也不小，但他的記性卻不很精明，他的思想也不細密。」

　　你可能還認得這一段文字，它出自一篇名叫〈差不多先生傳〉的短文，作者是現代中國最重要的知識分子胡適。這篇文章因為一度收入台灣中學國文課本當中，因此成為許多人的共同記憶。

　　在胡適筆下，差不多先生是這樣的：要買紅糖卻買成了白糖、在課堂上把陝西當成山西，在錢鋪裡做夥計算帳，卻常把十字常常寫成千字，千字常常寫成十字。凡此種種功能，他卻總是不以為意，只說：「凡事只要差不多，就好了。何必太精明呢？」

　　還有一次，差不多先生要搭火車，卻遲到兩分鐘才到火車站，眼看火車已經開走，他只能搖搖頭說：「火車公司未免太認真了。八點三十分開，同八點三十二分開，不是差不多嗎？」

　　最後，差不多先生生了病，家人要找汪大夫來看病，卻陰錯陽差找到了牛醫王大夫，害得差不多先生一命嗚呼。看來是個悲劇的結尾，胡適卻諷刺地寫著：

　　「他死後，大家都很稱讚差不多先生樣樣事情看得破，想得通；大家都說他一生不肯認真，不肯算帳，不肯計較，真是一位有德行的人。於是大家給他取個死後的法號，叫他做圓通大師。」

　　「他的名譽愈傳愈遠，愈久愈大，無數無數的人，都學他的榜樣，於是人人都成了一個差不多先生。─然而中國從此就成了一個懶人國了。」

　　〈差不多先生傳〉首次發表在一九一九年的《新生活雜誌》上，距今正好一百年前。那一年，也是「五四運動」爆發的一年，在那之後，新文化運動在中國風起雲湧，青年知識分子高舉「德先生」（民主）與「賽先生」（科學）的旗幟，要開始大力改造創痛。胡適是這場運動中的要角，他發表〈差不多先生傳〉，自然也是意在針砭中國文化。

　　我看到《精確的力量》一書，第一個想起的，便是胡適的這篇短文。其實，胡適不是唯一從這種角度批評中國文化的文人。根據日人內山完造的紀錄，魯迅也曾經說過：「中國四萬萬的民眾害著一種毛病，病源就是那個馬馬虎虎。就是那隨它怎麼都行的不認真態度。」相較起來，他說，「日本的長處，是不拘何事，對付一件事，真是照字面直解的『拚命』來幹的那一種認真的態度。」

　　精密、完美、嚴謹，這些概念與現代科學與技術的發展有著極密切的關係，也是創造世界的關鍵要素。胡適的諷刺寓言，魯迅對中國人馬馬虎虎的念茲在茲，都從反面襯托出「追求精確」是現代文明的一種執念。

　　《精確的力量》一書深入探索「精密」的發展史，還有它在現代社會、商業與科技發展中所扮演的角色，除了讓我們理解這個概念本身的流變，也讓我們看到它如何上升到如今這般不可置疑、不可或缺的崇高地位。

　　本書作者、著名的科普作家賽門‧溫契斯特（Simon Winchester），將精密的現代史追溯到十八世紀的鐘錶匠。這似乎不讓人意外，說到精密，很多人腦中浮現的，可能正是鐘錶齒輪互相咬合、彼此轉動的形象。鐘錶需要精密，因為現代社會要求時間精準，不差一分一秒。順道一提，鐵路與火車在這個現代時間觀念的形成中，扮演了十分核心的角色，此前恐怕沒有一項交通工具，會如此要求搭乘者準時。（溫契斯特提到：「在二○一七年年底，一輛筑波快線列車提早離站二十秒，日本鐵道公司為此還公開致歉。）胡適在〈差不多先生傳〉中描寫主角錯過火車的場景，可以說十分具有其時代意義的。

　　不過溫契斯特也指出，追求精密的時鐘，是個持續的歷史過程，並非一蹴而就。早期的時鐘受制於物質條件，其實並不準確，必須不時校準。（「鐘聲輕柔和睦，報時各自為政」，有位作家曾這麼寫到。）但一九六九年，日本的精工（Seiko）鐘錶公司利用新技術，製造出石英腕錶，成為有史以來最精密的手錶，據說震撼全球製錶界，也把人類對精準時間的追求，往前推了一大步。

　　時鐘與精準的關聯也許不難想像，但我們也會在書中讀到其他意外的故事。比如溫契斯特告訴我們，「精密」的誕生，與瓦特發明蒸汽機竟也有著直接的關連。原來，瓦特早期所製造的蒸汽機。因為不夠精密，蒸汽一直外洩，讓雄心勃勃的瓦特懊惱不已。幸好，來自英國的「鐵狂人」威爾金森（John Wilksinson），在因緣際會下與瓦特搭上了線，並以他製造火砲的經驗，改善瓦特的蒸汽機，消除了蒸氣外洩的問題，也讓瓦特發明的機器，開始推動歷史轉軸。過去歷史課本講到工業革命，絕對不能不提瓦特之名，但意外扮演關鍵推手的威爾金森，可就沒那麼為人所熟知了。

　　除了鐘錶與蒸汽機外，精密的概念也助長了軍事、汽車與航空等現代工業，還有與台灣當代經濟息息相關的半導體產業—可惜作者沒有對台灣的角色有所著墨。在書中，溫契斯特一一追索這些產業「精益求精」的歷史。不過反過來說，在這樣一個凡事講求精確的時代，不夠精確、甚或只是一點小誤差，都可能釀成重大的災禍。

　　比如十九世紀初年美國的軍火工業，因為商人的貪婪，沒把精準一事放在心上，結果製作出來的槍械，要不是問題重重、無法使用，就是損壞之後難以修復，讓許多提著槍上戰場的年輕士兵，只能自求多福。根據溫契斯特的說法，美國之所以輸掉了一八一四戰爭，與這個軍火製造的精密問題，有著直接關係。

　　一百多年後，美國會遇到另一個因不夠精密而下場難堪的場面。事情發生在一九九○年，那一年，哈伯望遠鏡升空，科學家們熱切期盼這個最新、最先進，花費將近二十億美元打造的太空望遠鏡，能為地球人帶回壯闊的宇宙景象。但是誰也沒想到，在哈伯升空兩個月後，得到的結果卻是：圖像模糊不清。

　　哈伯所拍下的照片沒有一張清晰到可以使用，整個計畫幾乎要宣告失敗。問題的原因？原來只是「主鏡稍微多磨平了一些，只有人類頭髮厚度的五十分之一，卻足以引起光學問題」。

　　因為相當於人類頭髮厚度五十分之一的誤差（更精確地說，是主鏡邊緣多扁平了二‧二微米），就足以讓二十億美元的計畫差點破滅。

　　因為不精準而造成的災難，還有另外一樁。二○一○年十一月四日，澳洲航空的巨無霸客機A三八○空中巴士，準備從新加坡前往雪梨，可是起飛不久，突然警報大作，引擎燃起熊熊烈火，造成全體機上乘客恐慌。還好，最後在機組人員冷靜處理下，這架飛機成功緊急迫降，沒有釀成人命傷亡。

　　根據事後調查，所有的問題，可以追溯到引擎的一個零件—供油短管。「這跟管子不到五公分長，直徑只有四分之三公分，英格蘭中部地區北方一間工廠的某個員工曾對這根管子鑽了一個小洞，但是鑽偏了，洞的位置不正。」誤差大約半公釐，卻造成數百萬美元的損失，甚至差點要奪走幾百條人命。

　　在過去數百年內，「精密」為現代文明帶來的許多新的可能性，科技的發展、商業的突破，都有賴這一個觀念。甚至許多現代機器的精密程度，已經遠遠超乎一般人類的能力。但也因此，人類的粗心大意，將帶來意想不到的嚴重後果，而任何誤差，也將變得無法忍受。《精確的力量》一書，既是向不斷追求精準的科學家與工程師致敬，有時讀來卻也像是一則警世寓言。

　　一百年前的差不多先生，要是有幸活到了今天，恐怕結局不只是丟掉了自己性命這麼簡單了吧。

前言（節錄）

　　我父親終其一生擔任精密工程師（precision engineer）。他在職業生涯的最後幾年，替魚雷導引系統（guidance system）設計並製造微型電動馬達（electric motor）。他從事機密的工作，但偶爾會偷偷帶我參觀工廠。我會看到各類機器，有的替小型黃銅齒輪切割輪齒，有的替比人類頭髮更細的鋼製心軸（steel spindle）拋光，有的則將銅線纏繞於比火柴棒頭更小的磁鐵上。我會盯得出神，不是驚異萬分，便是深感迷惑。

　　我是在賞玩機器的日子裡度過童年，至今已過了半個多世紀，但我仍記憶清晰，懷念那段時光。二○一一年春季的某個下午，一位住在佛羅里達州清水鎮（Clearwater）的陌生人給我發了一封電子郵件。我收到郵件時非常意外，童年時光頓時湧上心頭。信件標題很簡明，只寫著「A Suggestion」（提議），內文第一段（只有三行字）不說客套話，劈頭便寫道：「Why not write a book on the History of Precision?（為何不寫一本討論精密工藝歷史的書籍？）」

　　寄信人名叫科林‧波維（Colin Povey），其主要職銜是「科學玻璃吹製師」（scientific glassblower）。他講的理由很簡單，卻極具說服力：精密（precision）是創造現代世界的關鍵因素，卻隱藏於世人的眼光之外。人人皆知，機器必須精密；大家都認為，對人們很重要的物品（好比照相機、手機、電腦、自行車、汽車、洗碗機與原子筆）必須有精密組合且操作近乎完美的元件；此外，我們大概也會假設，物品愈精密，品質便愈好。氧氣（oxygen）或英語之類的精密現象被視為理所當然。大家對此皆視而不見、不常仔細思考，也甚少適切討論（至少對於非專家的普通人而言）。然而，精密現象始終存在，乃是現代社會極其重要的層面。少了這項因素，現代化便如紙上談兵，純屬空談。

　　然而，並非自始至終都是如此。精密有個開端，有明確且無庸置疑的起始日期。精密是逐漸發展，不斷成長、變化和演變。在某些人眼中，精密的未來發展非常明確，但某些人則感到迷茫，不確定其未來走向。換句話說，精密會依循敘事的軌跡發展，但該軌跡可能是拋物線，而非延伸至無窮遠的直線。無論精密以何種方式演變，都會伴隨著一個故事。正如電影界所言，那是一條直通線（through line，譯注：貫穿整部電影的主題或構想）。

　　在我們深入研究其歷史之前，必須先探討精（密）度（precision）的兩個具體層面。首先，現代人聊天時，隨時都可能談到精密度；其實，在現代的社會、商業、科學、機械和知識領域中，精密度是不可或缺、無庸置疑且似乎至關重要的組成分。它全面且徹底滲透到我們的日常生活。其次是（這簡直很諷刺）多數人的生活無不被精密度影響，受其調味、醃製、鹽漬和彩妝；然而，當我們想到它時，卻全然不知何謂精密度、不了解其意義，或者不明白它和聽起來類似的概念有何差別──最常見的，首推準確度（accuracy），另有雷同的講法，譬如：完美（perfection）、嚴謹（exactitude）、正確無誤（being just right）和完全正確（exactly）！

　　精密度無處不在，要證明這點輕而易舉。

　　只需約略四處查看，便可得知這點。不妨瞧瞧咖啡桌上的雜誌，特別去留意廣告頁面。你在短短幾分鐘內，便可粗略湊出時間表，享受充滿精密度的一天。你可使用高露潔精密牙刷（Colgate Precision Toothbrush）清潔口腔，迎接清新的早晨；如果你夠熟悉吉列（Gillette）的諸多系列產品，可用嶄新的鋒護冰爽（Fusion5 ProShield Chill）系列刮鬍刀，用「精密的五刀片」（five precision blades）減低刮臉頰和下巴鬍鬚時的「拉扯」（tug and pull）感，最後拿博朗精度修剪器（Braun Precision Trimmer）整理山羊鬍和八字鬍。認識新朋友之前，務必購買上過廣告的機器，運用專利的「精密雷射除紋」（precision laser tattoo removal），免受痛苦便可輕鬆移除二頭肌上暗示前女友的紋身圖案。一旦清乾淨紋墨，便可對外展示肌肉，拿一把「芬德精密」（Fender Precision）低音吉他，向女人彈奏一首小夜曲求歡；你也可以替汽車裝上一組新的書面保證「火石／凡司通精密」（Firestone Precision）輻射層雪地輪胎，於冬季時駕車帶她奔馳遨遊，無需擔心車子會失控打滑；你可以先在高速公路上展示高超的駕駛技術，讓她印象深刻，然後運用「福斯精密」（Volkswagen Precision）停車輔助科技，嫻熟地將車子停靠於路邊；然後，你可以邀她上樓，打開古老的「史考特精密」（Scott Precision）收音機，播放輕柔音樂（總部位於芝加哥的「史考特變壓器公司」﹝Scott Transformer Company﹞「締造了諸多世界紀錄，這款收音機又替其非凡成就錦上添花」──普通咖啡桌上擺放的，並非全是最新一期的雜誌。）倘若飄雪稍微緩和，不妨使用配有「精密溫度控制」（precision temperature control）的「大綠蛋」（Big Green Egg）戶外烤爐，於後花園準備浪漫晚餐；然後，你們可以欣賞附近使用「強森精密公司」（Johnson Precision）器具耕種的玉米田，沉浸於夢幻般的田園景緻；最後，你們大可放一百個心，當晚狂歡之後，即便隔日醒來宿醉頭痛或身體不適，也可前往紐約長老會醫院（NewYork-Presbyterian Hospital）求醫，服用新近問世的精密藥物來緩解病症。

　　隨便翻閱咖啡桌上成堆的雜誌，立馬便能找到前述案例。案例之多，不勝枚舉。未來的英國女王（婚前本名為凱特‧密道頓﹝Kate Middleton﹞）外貌過於出眾完美，英國小說家希拉蕊‧曼特爾（Hilary Mantel）最近將她描述為「精密製造、機器製造」（precision-made, machine-made，譯注：暗諷凱特王妃是按照精確計製作，猶如機器製造，舉手投足過於精準到位）然而，這位劍橋公爵夫人（Duchess of Cambridge）（其他人也不例外）之所以完美，乃是囿於先天基因和後天教養，必然會展現「不精密」（imprecision）；因此，無論保皇黨或工程師，其實都不滿意曼特爾的說法。

　　在上述例子中，精密度帶有貶義。然而，精密度卻在別處被奉為圭臬，不時出現於產品名稱、列為產品功能的主要性質，或者成為產品的形式，而且生產這類產品的公司，往往都將精密二字納入企業名稱。此外，精密度還用於描述下列情況：人如何使用語言；人如何整理自身的想法；人如何穿衣、寫稿、繫領帶、製作服裝和調製雞尾酒；人如何雕刻和將食物切片和切塊，好比壽司大師是因為切鮪魚時精準到位而備受尊敬；以及人如何巧妙踢足球、化妝打扮、投擲炸彈、解決謎題、開槍射擊、繪製肖像、電腦打字、贏得辯論和提出見解。

　　我可說，證明完畢（QED，譯注：拉丁片語quod erat demonstrandum﹝這就是所要證明的﹞的縮寫。通常在證明的尾段寫出「Q.E.D.」，藉此顯示所需的證明結論完整無缺。）。確實是如此（Precisely）。

　　精密（precision）與準確（accuracy）意思相近，但精密更好，更適合前述列舉的案例。「準確雷射除紋」（Accurate Laser Tattoo Removal）聽起來並不那麼令人信服或讓人感覺有效；汽車若配備「準確停車科技」（Accurate Parking Technology），會讓人覺得偶爾可能會撞到別輛車子的擋泥板；「準確玉米」（Accurate Corn）充其量聽起來有點枯燥。如果你說「準確」繫上領帶，聽起來彷彿高高在上，有意譴責他人，但若改口說「精密」繫上領帶，便可展現風格魅力。

　　「精密」這個詞極具魅力且扣人心弦（precision的第三個音節開頭是s的齒音／噝擦音﹝sibilance﹞，因此帶有這種效果），起源於拉丁文。法語早期廣泛使用這個字，十六世紀時才首度納入英語詞彙。單字precision最初表示「分離或切斷的行為」（an act of separation or cutting off），但現今已很少人這麼用（另一個字précis表示修剪或割掉的行為）：如今經常代表的意思因為使用過度而淪為陳腔濫調，如同《牛津英文字典》（Oxford English Dictionary）所述，它代表做事「準確和精確」（with exactness and accuracy）。

　　在下文中，精密與準確幾乎等量齊觀，可以互換，因為人們通常認為這兩個詞代表相同的東西；然而，它們代表的事物並不完全相同，並非一模一樣。

　　本書要探討特定的主題，非得明確區分這兩者，因為真正落實精密的工程界專家認為，區別這兩個詞非常重要。這點提醒我們：英語幾乎沒有同義詞，英文單字全都特立獨行，具備極為狹窄的含義。在某些人眼中，精密和準確大不相同。

　　精密和準確的拉丁語起源便暗示了這兩個字的本質差異。準確的詞源是表示「關心和留意」（care and attention）的拉丁文；精密的起源是古代一系列涉及分離（separation）的字詞。乍看之下，「關心和留意」似乎跟切割的動作有點關係，但其實關聯甚少。精密卻與後來表示「細微和細節」（minuteness and detail）的意義有著更為緊密的聯繫。如果你準確描述某樣東西，便是盡可能描述其真正的價值。如果你精密描述某樣東西，你是盡量詳述其細節，儘管這些細節可能並非描述事物的真正價值。