测量光速的人

19世纪中叶，两名法国物理学家采用了相似的解决方案，发展出了测算光速的新方法，也为一场深刻的物理学革命奠定了基础。第一项技术由阿曼德·依波利特·路易斯·斐索所设计，其设计是基于早先一位法国物理学家弗朗索瓦·多米尼克·阿拉戈的想法，因为阿拉戈的视力很差，无法自己开展他的实验。斐索将两面镜子相对安置，中间相隔8633米。他在两面镜子中间放置了一个快速转动的齿轮，并对着轮齿之间的齿槽射出一束光线，然后通过调整齿轮的旋转速度，使得返回的光线恰好穿过下一个齿槽。 当时科技的进步使得通过装置能将齿轮的转速控制在一个恒定的速度上，如果没有机器的控制是不可能做到这一点的。只要知道了齿轮的转速和齿轮上轮齿的数量，就能计算出经过的时间。斐索测算出的数值比实际光速高了五个百分点，但相对罗默的估算仍然算是一个很大的进步。虽然他的结果没有布拉德利的准确，但他在实验中运用的技术革新为下一步获得更加精确的光速数值铺平了道路。在科学和数学领域（正如我对学生讲的），有些时候，计算方法比结果更加重要。 斐索的朋友莱昂·傅科也同样尝试解决这一问题，他使用的方法也和斐索的类似。这一点说来话长，两人自大学起就一直是很好的朋友，也曾考虑合作测算光速。但在一次争吵之后，两人分道扬镳，决定分别进行自己的实验。傅科所采取的方式同样是设置两面相隔一段距离的镜子，但他没有采取让光线穿过齿轮齿槽的方式，而是用其中一面转动的镜子来反射光线。傅科自己设计了一部蒸汽机来驱动镜子的转动。光线被反射至另一面静止的镜子，然后再被反射回来，而此刻这面转动的镜子已经缓慢改变了角度。斐索是运用齿轮的转动来记录光线往返所需的时间，而傅科则是通过记录返回的光线所偏离的角度来测算出经过的时间。 这个设备的某些部件是在两人决裂前就已经设计好了。另外，傅科还利用转动镜子的技术发现了光线在水中的传输速度比在空气中要慢。正如卡文迪许承认米歇尔在扭秤的发明过程中所起到的作用一样，傅科也承认了斐索的贡献，或者说差一点承认了吧。以下是傅科的原话： 旋转镜面、聚光透镜、连线以及千分尺都不是我发明的，但我有幸通过将其他科学家所设计的仪器以这样一种方式组合起来，解决了一个12年前提出的问题。 看上去两人之间的矛盾仍未和解，但傅科已经体现出了学术诚信，他坦率地承认各项技术成果成就了他的实验。他觉得自己不只使用了斐索的旋转镜面，而且也使用了一些其他设备，因此无需特别提及斐索本人。 傅科的实验设备在斐索的基础之上作了改进，但遗憾的是，傅科无法保持光线集中，除非两面镜子的位置非常靠近。这又导致返回光线的角度变化非常小，从而使得测量结果的相对误差很大。后来，美国首位诺贝尔奖获得者也借鉴了傅科的基本结构，并通过一种新的方式改进了测量过程中的绝对以及相对误差。 摘自《揭示宇宙奥秘的13个常数》