1707年10月22日，一支英國艦隊在返航途中迷失方向，誤入了礁石密布的錫利群島，導致四艘英國皇家軍艦觸礁沉沒，一千多名官兵全部溺亡。英國政府損失慘重，將此次事件定為國難，並痛定思痛，決定著手解決困擾人類航海的技術難題—經度測量，為此開出兩萬英磅的高額獎金，附帶的條件是：從英國出發，一路向西航行到西印度群島，保持經度測算偏差在半度以內、時間約兩分鐘。
消息放出後，因懸賞而專門設立的評審委員會裡，科學家、天文學家、數學家大腕雲集，但對難題都束手無策。這時，還有一個人「盯」上了這筆獎金，即後來的英國著名鐘錶匠約翰·哈裡森。
哈裡森原本是個木匠，但非常喜歡擺弄鐘錶，經常把表拆了研究組件。聽說獎金的事後，20歲的他也想挑戰一下，便獨闢蹊徑，想用鐘錶解決這個難題，即將科學問題轉化為時間問題：360度的地球，每24小時轉動一周，把地球從東到西分為24個區域，每個相鄰區域的時差都是一小時。如果船隻帶上一個鍾在正午12點從倫敦出發，只要知道航行時間就能算出所在位置的經度，加上當時已能準確測量緯度，只要鐘錶靠譜，航船基本上可以較準確地在海上定位。
哈裡森的構思一提出來，並沒有得到回應。各路大咖都深信：經度測量這樣高大上的問題，理應由天文學來解決，絕不是一塊表能搞定的。但哈裡森堅信自己的思路正確，只是在當時，造一塊精準的表並非易事，更何況是航海鍾。
怎樣才能讓誤差變小？沒有可以拿來借鑑的範本，哈裡森必須考慮到方方面面。他觀測夜空的恆星，每天記錄恆星升落的固定時間差來比對鐘錶的誤差；考慮到引起機械鐘誤差的一大因素是摩擦，哈裡森拋棄鐘擺、使用發條，以減少摩擦情況。他對於金屬知識不太在行，便跑遍倫敦的五金鋪，虛心向鐵匠、銅匠請教，請他們幫助調校鐘錶零件。
經過多年的準備，1736年，哈裡森向評審委員會提交了自己的作品—H1，並帶著它進行了一次試航—往返裡斯本。H1表現不錯，不僅成功糾正了航向，避免誤入錫利群島，而且每天只存在5至10秒的誤差。這樣的精確度在當時已經很不錯了，如果帶著H1跑一趟西印度群島，說不定哈裡森就能拿回獎金，然而獎金並不好拿：評審委員會對H1不認可，哈裡森對它也不太滿意，認為能製造出精確度更高的航海鍾。
就這樣，哈裡森又陷入研發之中，接連造出H2、H3，但他仍然不太滿意。直到1760年，哈裡森拿出了自己滿意的作品—H4，這是一個製作精良的懷表，幾乎不受摩擦、溫度、溼度和晃動的幹擾。H4的首秀是跨過大西洋到牙買加，81天的航行，它經受了不調時、巨大溫差等各種考驗，只慢了5.9秒。相對於大獎的條件，H4已經超額完成任務。完美的準確性，還讓H4收穫了兩個重量級粉絲：英國國王喬治三世和著名的庫克船長。庫克船長評價H4：「它是永遠不會背叛我們的朋友。」
但評審委員會怎麼也不願相信，一個自學制表的小木匠竟然搞定許多科學家都沒解決的難題，以各種理由拖延發放獎金。不過，由於喬治三世的親自過問，1773年，哈裡森終於拿到了全額獎金，此時，他已經80歲，研究製造航海鍾40年。哈裡森用畢生精力製造的鐘表解決了經度難題，引領了大航海時代的技術革命，將自己的名字寫進了航海史。