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第二百五十二章 掀他個天翻地覆(8.8K)

作者:新手釣魚人  分類: 科幻 | 超級科技 | 輕松 | 新手釣魚人 | 走進不科學 | 更多標簽...
 
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走進不科學 第二百五十二章 掀他個天翻地覆(8.8K)

“什么,惠更斯先生計算的光速是錯誤的?”

聽到徐云這番話。

法拉第頓時愣住了。

眾所周知。

光速的單位很大,因此存在誤差是非常非常正常的事兒,甚至可以說是必然。

別的不提。

就只比較惠更斯和小牛所計算出的結果吧。

一個是21.2萬公里每秒,另一個是21萬公里每秒,相差了足足2000公里。

但徐云所說的值得被糾正的錯誤,顯然不是這種臨近數字上的誤差。

他所指的誤差無疑是‘量級’層面上的概念,最少最少都在20以上。

可是......

這怎么可能呢?

要知道。

與光的本質探究不一樣。

由于光的速度實在是太快了,以至于在日常生活的尺度下,人們根本就無法意識到光從A處傳播到B處還需要花費時間。

因此在古代世界無論東西方,先民們基本上都沒有光速的概念。

這種類似常理的觀念一直持續到了17世紀,才被伽利略提出了質疑,并且設計了一個實驗。

伽利略設計的實驗是這樣的:

兩個人各自拿著一盞燈籠分別站在兩座山頭上,每個人都用擋板把手中的燈籠遮住。

接下來。

一個人把自己的手中的擋板拿掉。

對面山頭的人在看到燈光后,立刻把自己手中的擋板也拿掉。

第一個人則記錄下從自己拿掉擋板到看到對方手中燈籠的時間,這就是光線在兩座山頭之間跑一個來回的時間。

用兩座山頭之間的距離除以時間,就可以得到光的速度了。

毫無疑問,這個實驗最后當然失敗了。

因為假設兩座山頭之間的距離是一公里的話,光線在兩個山頭之間跑一個來回只需要0.0000067秒。

而人的反應時間普遍在零點幾秒的區間,這是光線在山頭間跑一個來回所需時間的三萬倍。

所以無論伽利略怎么測量,他測出來的都只不過是這兩個人的反應時間而已。

所以伽利略最后便放棄了測算光速的想法,人類第一次試圖計算光速以失敗而告終。

不過人類的天才并不止伽利略一位,伽利略去世后二十年,便有人想當了一個可以測算光速的方法。

這個人的名字里也帶個羅,叫做羅默,是一位丹麥的天文學家。

早些年羅默在觀測宇宙的時候注意到,木星有一顆叫做“埃歐”的衛星——也就是木衛一。

在那個年代。

天文學的發展已經使得人們可以計算出這顆衛星圍繞木星運行的周期,并算出在它在地球上可以被觀測到的準確時間。

羅默敏銳地意識到,在一年之中,地球和木星之間的距離是在不斷變化的。

所以埃歐發出的光傳播到地球所花費的時間也不盡相同。

人們在地球上所觀測到的時間的差異,正是光線傳播過不同的距離所耗費的時間的差值。

后來經過羅默長時間的觀測,發現了一個情況:

當地球和木星距離最近的時候,埃歐出現的時間比平均值早了11分鐘。

而當地球和木星距離最遠的時候,埃歐出現的時間則比平均值晚了11分鐘。

換而言之。

這22分鐘的差值,就是光線走過地球和木星間最大和最小距離之差的時間,是可以用來計算光速的。

浩瀚的宇宙空間,為人類提供了足夠大的尺度來計算這個數字。

于是。

羅默在1676年公開了這個推測以及相應的觀測數據。

不過羅默本人并沒有親自去算出一個具體的數值來,最終完成計算的是上頭提到的惠更斯,得出的光速為21.2萬公里/秒。

小牛在自己的《光學》中提到了相似的數值,但沒說是怎么得來的,后期普遍認為大概率是參考了羅默的數據。

當然了。

以小牛正史上的尿性,哪怕參考了也不會承認。

總而言之。

有小牛和惠更斯的計算結果擔保,光速是21.2萬公里/秒的概念,在科學界中一直被視為真理。

雖然期間有過布萊德雷這種另辟蹊徑,通過恒星的光行差法計算出光速大概在三十多萬的例子。

但由于計算方式涉及公轉,邏輯上的漏洞實在是太多了,故而始終沒有被主流接受。

所以在聽到徐云的那句‘糾正錯誤’時,法拉第下意識的就想張口去反駁。

但話未出口,他的腦海中便浮現出了另一個念頭:

徐云掌握的數據,很有可能是肥魚計算出來的結果。

那可是肥魚啊......

兩種情緒在腦海中激烈的碰撞,令拉法第的臉色都有些陰晴不定了起來。

過了一會兒。

他深深看了眼徐云,默然離開棚子,選擇了做個等等黨。

冬日的天色暗的很快。

法拉第歷離開后半個小時不到,天色便開始陰暗了下來。

又過了一會兒。

威廉·惠威爾派人送來了面包和牛奶。

整條被封閉起來的道路周圍,也逐漸圍聚起了看熱鬧的學生。

一個小時后。

黑夜徹底降臨。

噠噠噠——

一位學聯干部快步走入棚中,牛皮靴與底面發出了清脆的接觸聲。

只見他與同事低語了幾句,便對徐云道:

“羅峰同學,時間和設備都已經差不多了,請隨我過去吧。”

徐云點點頭,跟著他離開小棚,來到了一處空地上。

此時這處空地除了中間區域,周圍早已密密麻麻的圍了不少人:

其中有小麥、艾維琳——這倆人一個是三一學院的第二位減費生,人稱‘小牛第二’,另一位干脆就是艾斯庫家族的唯一嫡系后代,能出現在這里實屬正常。

另外還有安古斯·羅曼、

將湯姆遜視為情敵的弗雷德里克·阿加爾·埃利斯、

未來的作曲家馬克斯·克里斯蒂安·腓特烈·布魯赫等等。

這些人都是選出來的學生代表,代替學生群體見證整個過程。

剩下的就是包括阿爾伯特親王在內的領導和教授了,威廉·惠威爾、法拉第、斯托克斯等人盡數在場。

在他們圍聚的中心處,便是準備好的一些設備。

徐云要求的這套設備其實非常簡單,一共有四個模塊分布在四個不同的區域:

首先便是徐云所在的操作臺。

這里有一張桌子,一支固定在桌上的手電筒,一個鍍了銀的透鏡,一架望遠鏡。

第二個區域在他正左側...也就是九點鐘方向二十米左右。

那里立著一塊成像板。

第三個區域是左前方十點半鐘方向。

那兒放著一塊不停旋轉的旋轉鏡,與成像板的連線正好與操作臺和成像板的連線垂直。

旋轉鏡、成像板、操作臺,正好形成一個“L”型。

至于最后一個模塊則在五公里外,那里放著一塊凹面鏡,由三一學院的幾位助教看守。

凹面鏡和旋轉鏡之間的連線與旋轉鏡和成像板連線垂直,也就是在‘L’左邊那一丨的頂部橫拉一條垂直的線。

看到這里。

想必有部分聰明的同學已經猜到到了。

沒錯。

徐云這次準備使用的,正是傅科發明的旋轉鏡測光法!

上頭提及過。

小牛和惠更斯計算出來的光速數值,在很長的一段時間內都被視作權威。

這種情況直持續到了1849年。

當時一個叫做阿曼德·斐索的科學家受阿拉果啟發,想出了一個精密的實驗,從而打破了這個‘權威’:

他設計了一個齒輪,將它放在了光源和鏡子之間。

當齒輪不動的時候,從光源發出的光從齒輪的縫隙中穿過。

在經過鏡子反射之后,又會穿過同一個縫隙被觀測者觀察到。

當齒輪開始轉動并達到一定的轉速之后,光線在返回時,原先的齒縫剛好轉過。

光線就會打在齒輪上而無法被觀測。

如果繼續將齒輪的轉速加快,此時光線就會穿過下一個齒縫再次反射回來。

整個過程不需要考慮人的視覺反應速度,只需要知道齒輪的齒數、轉速以及觀測者與鏡子之間的距離,就可以計算出光速。

不過受工藝影響,這個方法還是有點問題。

畢竟是在用齒輪遮擋光嘛,導致最終測出來的光速大概有5左右的誤差。

所以后來的傅科——也就是搞出傅科擺的那位大佬,他想了想,就把齒輪改成了旋轉鏡。

同時在流程上又進行了部分優化,將精度鎖定到了28.9萬公里。

等到了邁克爾遜時期,他便又換成了八面鏡,使得精度再一次得到了提高。

徐云在圖書館查資料的時候曾經發現。

副本中由于世界線變動的緣故,給阿曼德·斐索啟發的阿拉果并未提出測光的思路,他在大學畢業后便一頭扎進了波動說的懷抱。

自然而然的。

阿曼德·斐索也就沒有在一年前完成自己的齒輪測光實驗。

齒輪測光都尚且沒有,就更別說傅科了:

傅科比斐索大概晚一年半完成了旋轉鏡測光,傅科的靈感正是源自斐索的論文。

所以在圖書館的時候,徐云就已經做好了預案,準備將光速測量作為一個切入點。

只是沒想到,這個機會會來的如此之快。

當然了。

或許有同學會問:

不對啊。

邁克爾遜的精度不是更高嗎,為什么不用八面鏡呢?

原因很簡單,說到底就兩個字:

場地。

你別看斐索測光的步驟好像很簡單,示意圖上的距離似乎很短。

實際上由于光速實在太快,齒輪根本擋不住光線,斐索的實驗一開始是失敗的。

他只能不斷延長實驗距離和齒數,以及提高齒輪的轉速,希望能擋住反射回來的光線。

后世網上能找到斐索測光的圖示,看起來距離好像很短,但實操中的光路達到了8633米。

至于八面鏡嘛......

不好意思。

22英里,多來兩個都能去倫敦了。

因此幾經思考之下。

徐云最終選擇了傅科發明的旋轉鏡測光法。

其實旋轉鏡測光法的光路最短可以縮減到20米左右,但徐云為了能讓實驗更具熱度,便選擇了五公里這個劍橋大學能騰的出來的數值。

在20米的場地內做實驗,和在五公里的場地內演示,吸引來的觀眾完全將是兩個概念。

反正光路和旋轉鏡轉速是符合正相關的,光路一長,對應調整好轉速就完事兒了。

當徐云來到場地邊上時。

法拉第正與斯托克斯一起站在操作臺邊,皺著眉頭,沉默不語。

他們的表情帶著明顯的疑惑,但也隱約可見少許的明悟,似乎將將觸碰到了某些邊界一般。

徐云見狀走上前,對著幾位大佬依次打招呼:

“阿爾伯特陛下,惠威爾院長,法拉第先生,斯托克教授,晚上好。”

“嗯?”

發覺徐云出現,法拉第頓時像是讀者見到了作者更新一般,一把將他拉到了身邊:

“羅峰同學,你這套設備的思路是什么?快和我詳細說說!”

見此情形。

徐云尚且未作表示,一旁臉色始終有些緊繃的威廉·惠威爾,心頭不由微微一松。

威廉·惠威爾雖然發明了‘科學家’這個詞,不過他本身的主攻方向還是在哲學領域。

他在物理這塊的知識雖不算一無所知,卻也相對有些貧瘠。

因此他雖然全程參與了這套設備的準備過程,心中卻始終沒有底。

但從法拉第的這番話來看......

徐云準備的這套設備,似乎還真有些說頭?

徐云的手腕被法拉第拽的有些疼,不過他也不好意思讓對方松手,只好沉吟片刻,對法拉第說道:

“法拉第先生,這套設備是肥魚先祖設計的光速測量體系,叫做旋轉鏡測光法。”

接著他又一指斜對面的旋轉鏡,解釋道:

“首先呢,光源處開始打光,調整旋轉鏡的位置,讓它能將光源的光正好直射到五公里外的凹面鏡圓心。”

“這樣一來,這段光會先到達凹面鏡,然后返回到旋轉鏡。”

“回射的光經過旋轉鏡折射,會打到我們身邊的成像板上。”

“我們只需逐漸調整旋轉鏡的轉速,進而調整光斑的位置就行了。”

“等到光斑的位置移動到最佳,我們便可以搜集數據,開始計算光的速度。”

法拉第一邊聽一邊眨眼,等到最后,眨眼的頻率已經和振動棒似的了。

片刻過后。

他無視了身邊的阿爾伯特親王,旁若無人的走到操作臺邊,拿起筆和紙畫起了示意圖。

“光源s.....半鍍銀的鏡面M1.....”

“透鏡L....旋轉鏡M2.....”

“M2反射到到凹面反射鏡M3.....”

隨后他的筆尖頓了頓,看向徐云,問道:

“M3鏡面的曲率中心在哪里?”

徐云一指旋轉鏡,毫無遲疑的答道:

“鏡面的O軸上,3/4的位置。”

法拉第沒說話,呼的一下又計算了起來:

“O軸...那就沒錯了,會發生對稱反射......”

“s′點產生光源的像左移.....”

一旁的斯托克斯與其他幾位教授見狀,不由也走到了法拉第身邊,討論起了示意圖。

在場的大佬們不說眼下全球頂尖,至少普遍都處于物理領域的第一梯隊,能力自然是不用贅述的。

他們想不到試驗步驟屬于靈感問題,和理論知識沒太大關系。

如今徐云將整個操作流程一公布,以他們的能力自然很快便可以分析出具體的原理了。

“.....所以反射光轉過的角就是光路的近似角了?”

“不不不,應該是它的兩倍.....”

“凹面鏡要用高斯曲率計算嗎,還是只要能形成直射就好了?”

“啊對對對!”

過了幾秒鐘。

斯托克斯忽然眉頭一皺,提出了一個問題:

“大體思路沒問題,不過全滅條件是不是要考慮一下?”

法拉第手中的鋼筆再次一頓,沉默幾秒鐘,寫下了一個公式:

寫完后在公式下方畫了一道橫:

“這個條件怎么樣?”

教授們看著法拉第寫出到的公式,又開始了一輪新的討論:

“......似乎沒問題,不過n的范圍是多少?”

“直接用角度和角速度相比會不會更好一點?”

“好想法,不過這樣一來,光路就要用2l2d了吧......”

“為什么要用2l2d?我們討論的明明是反射階段的光路好伐?,應該是2dl!”

“你傻子噻?反射角難道不要考慮m3的情況?”

“小赤佬,儂腦子瓦特了?考慮個瘠薄m3啊?”

就在教授們爭論正嗨之際,一旁忽然響起了一道弱弱的聲音:

“那個......幾位教授,有沒有一種可能,我們只要考慮轉速就夠了呢?”

聽聞此言現場頓時一靜。

下一秒。

包括法拉第在內,所有人都朝說話之人看去。

只見徐云此時正弱弱的舉著手,臉上掛著比小麥還憨厚的笑容看著他們。

眾人這才想起來,自個兒討論了半天,居然把徐云這個設計者給忘在一旁了......

法拉第見說沉吟片刻,朝他招了招手,示意他上前,語氣比之前明顯緩和了不少:

“羅峰同學,你這話是什么意思?”

徐云乖乖走到他身邊,看了眼老法的帥臉,解釋道:

“法拉第教授,雖然光路有三個階段兩個數值,計算起來非常麻煩。”

“可別忘了,旋轉鏡的轉速卻是容易測量的,并且可以用變量法計算出正相關。”

“所以實際上,我們只需要測量相鄰兩次看到反光全滅時齒輪轉速之差就行了,大不了多調整幾次嘛......”

徐云說完猶豫片刻,拿起桌上的筆,見老法沒有制止,便又寫下了一道公式:

比起老法的公式,糾正了兩個數值。

隨后徐云解釋道:

“Θ代表觀察者對準的齒輪位置與燭光對準的齒輪位置之間的相對角度,n為任意數,這就是全滅的邊界條件了。”

“化簡之后就是....2l△w/c2π/n。”

隨著徐云言畢,現場頓時陷入了一陣詭異的寂靜。

過了一會兒。

先前那位提出2l2d的老教授忽然一拍腦袋,對著身邊不久前與自己爭論的另一人道:

“哎呀呀,維爾通亨教授,我聽說倫敦最近剛開了一家活蛆乳酪店,里頭的蒼蠅幼蟲味道好極了,有機會咱們去試一試?”

“那可太好了,我老婆最近也買了一件很性感的泳衣,周末來我家一起看看?”

“甚好,甚好!”

看著尬聊著的兩位教授,徐云嘴角微微一抽:

不過話說回來。

老教授所說的活蛆乳酪他倒是所有耳聞,是意呆利的一種奇葩奶酪,叫做卡蘇馬蘇。

據說蛆蟲被觸碰的時候,還會在你口腔里頭蹦來蹦去,跟跳跳糖似的......

咳咳.....

隨后老法再次演算了一遍徐云的公式,放下筆,面帶感慨的嘆了口氣。

雖然整個實驗思路的提出人是肥魚,看起來徐云只是一個搬運工。

但徐云能夠跟上自己與其他教授的討論思路,也足以證明他的知識儲備不會匱乏到哪兒去了。

思路校驗完畢,剩下的便是實操環節了。

在得到阿爾伯特親王的準許后。

徐云走到固定好的光源...也就手電筒邊,按下了開關。

唰——

一道光線從手電筒中發出。

隨后在一道鍍了少許水銀的透鏡的聚焦下,化作了一條極細的光絲。

光絲直直打在了緩緩轉動的旋轉鏡上,并且立刻開始折射向五公里外的凹面鏡。

黑夜之中。

這道光絲沿著封鎖路徑直線行進,在沿路所有人的目光中,直直的打到了凹面鏡的圓心。

與此同時。

老法則站在成像板邊上,開始觀察起成像板上的情況,并且主動匯報著情況:

“光斑在左側忽明忽暗,旋轉鏡速度多少?”

旋轉鏡邊上的斯托克斯看了眼儀表盤,報出一個數字:

“每分鐘60轉!”

老法與走到身邊的徐云對視一眼,問道:

“羅峰同學,加到300試試?”

徐云點點頭:

“好。”

轉速很快提升。

一分鐘300轉,周期就是60/3000.2秒。

這個轉速從后世來看顯然是不夠的,五公里的光路,轉速最少要在800以上。

不過徐云出于實踐角度考慮,還是決定讓老法他們自己慢慢探究。

十分鐘后。

老法看著成像板中心點處的光斑,心中隱約意識到了什么,臉上涌起了一股潮紅。

與此同時。

斯托克斯拿著一本刻錄著大量數據的表格走到他面前,恭敬道:

“法拉第先生,數據已經統計完畢了,最終計算這一步...所有教授一致認為應該由您完成。”

現在包括阿爾伯特親王在內,沒人對斯托克斯的這番話有異議。

作為以一己之力推開第二次工業革命大門的靈魂人物,確實沒有人比老法更合適完成這最后一步。

老法見說深吸一口氣,接過表格,當場做起了演算。

“L20米,d5000米,△s0.0007米,△Θ1.4232°,W26.7π弧度/秒......”

操作臺邊此時雖然站滿了圍觀群眾,但卻無人敢發出一絲一毫的聲響,安靜的如同2022年的釜山圖書館。

唯獨鋼筆與羊皮紙接觸的沙沙聲依稀可聞。

十分鐘后。

老法放下鋼筆,面色復雜的嘆了口氣。

沉默良久,最終還是沒有說話。

一旁的阿爾伯特親王走上前,拿起羊皮紙看了一眼:

“光速.....每秒298372公里?”

老法緩慢而又堅定的點了點頭,用顫抖的手指摘下眼鏡,捏著鼻梁,心緒復雜。

旋轉鏡測光法的原理很簡單,比起通過木衛一的測定方式,顯然直觀且精確無數倍。

此前科學家之所以公認21.2萬公里/秒這個數字,一來是因為惠更斯和小牛的雙重擔保。

二來便是科學界找不到除了星空之外的測光方式。

在所有人的潛意識中,想要測量光速,地球之外的尺度空間便是唯一的選擇。

結果沒想到......

徐云不過用了幾面鏡子,便在地球上輕易的測算出了光的速度?

“肥魚先生,真是恐怖如斯啊......”

而就在老法驚詫之際,空地上忽然響起了一道不合時宜的聲音:

“不對吧,羅峰先生,你不是說能拿出反駁波動說的證據嗎?請問測量光速,與波動說之間有什么直接關系嗎?”

老法和徐云下意識的看去。

果不其然。

發聲的人正是安古斯·羅曼。

看著有些氣急敗壞的安古斯·羅曼。

徐云忽然燦爛一笑,露出了一排潔白的牙齒:

“對呀,所以測光速只是一道前菜,后頭才是大餐呢。”

今天生日,雖然已經過了吃生日蛋糕的年齡,不過可以討點


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