不想当医生,就爱搞发明,于是他用一个单摆证明了地球在运动
1819年9月18日,一个男孩出生在了法国巴黎,他的名字就叫做莱昂·傅科。
每一位父母对于自己的孩子都给予厚望,傅科的父亲自然也是如此,傅科的父亲一心想让傅科成为一名医生。和很多叛逆的孩子不同,傅科对于自己的父亲相当的尊重,所以他遵从父亲的意愿成为了一名医生,主要从事外科以及显微医学的学习。
表面上傅科虽然遵从父亲的意愿成为了一名医生,但是却无法违背自己的内心,由于对医学本身没有什么兴趣,所以他的医生生涯也就算是混沌度日。一方面傅科对于自己所从事的工作没有什么兴趣,另一方面又不愿违背父亲的意愿而选择自己喜欢的工作,那么傅科到底喜欢什么呢?事实上傅科从小就对物理学颇为感兴趣,总是喜欢研究和发明一些物理学的小玩意。
一个人想要改变自己的人生轨迹,往往需要一个契机,这个契机可以是一次突发的事件,也可以是一个良师或者益友,而傅科就拥有这样的一位益友,他就是阿曼德·菲索。
对于物理感兴趣的人不可能不知道这个名字,因为菲索首创了在实验室中测量光速的方法,而且还是光波的多普勒效应的发现者,不过彼时的菲索和傅科一样,也是一名医生。菲索和傅科都是医生,而且还是同村的好友,但与傅科不同,菲索是一个行事果断的人,他率先放弃了自己的医生职业,而转身投入到物理学的研究之中,也正是因为如此,菲索才能够取得后来的成就。受了了菲索果断行为的鼓舞,傅科也重新开始了自己的研究,最初他和菲索一起研究光速的测量,并且通过自己的发明将光速测量的误差缩小到了1%以内。
波兰天文学家哥白尼于1543年在《天体运行论》中首次提出了日心说的概念,而在200多年以后的19世纪,不相信日心说、更不相信地球在运动的人大有人在。
其实这是可以理解的,自古有云:“眼见为实,耳听为虚”,要想让人们承认地球在转动,那么就必须要人们亲眼看到这一点,而这似乎颇为困难。对于生活在19世纪的人们而言,要想飞出地球,以上帝的视角来欣赏地球的转动是一件没有任何可能性的事情,那么如果不飞出地球,又怎么能够让大家亲眼看到地球在运动呢?我们生活在地球表面,跟随地球一起运动,所以地球表面的一切事物与地球都是同步的,地球转,我们也跟着转,所以根本不可能亲眼看到地球的转动,但有人就偏不信这个邪,他相信一定有办法让人们站在地球表面就看到地球的转动,这个人就是傅科。
傅科制造了一种简单而庞大的装置,让人们亲眼看到了地球的转动,这个东西就是傅科摆。
时至今日,仍然有人在傅科摆前一站就是几个小时,目的就是亲身感受脚下大地的旋转。那么傅科摆到底是一种怎样的装置呢?傅科摆本质上其实就是一个单摆,与一般的单摆不同,傅科摆的摆长达到了67米。
之所以把摆长设计得如此长,就是为了能够让其一直摆动,永动机并不存在,但单摆的摆动时间却和摆长有关,摆长越长,摆动的时间也就越长,有了足够的摆动时间,我们便可以看出实验的变化了。因为悬挂的摆锤只受到唯一的重力作用,所以,它始终会在一个平面上左右摆动。
因为傅科摆是依靠惯性作用个在一个平面上摆动的,所以不会跟着地球旋转,如果地球不自转,那么摆动会始终在一个平面上完成,而事实上,摆动平面会发生偏移,只要时间足够,我们就可以清楚地看到摆动平面的旋转。
傅科摆偏移转动的方向与地球自转的方向是相反的,在北半球,它会顺时针转动,在南半球则会逆时针转动,而其转动所需的时间则和傅科摆所处的纬度有直接的关系,在南北极点,傅科摆摆动平面自转一周所需要的时间刚好是24小时,也就是地球自转一周的时间。从傅科摆摆动平面自转的原理,我们应该已经明白了,如果将傅科摆放置在赤道上,那么则无法看到它的转动。傅科摆虽然是一个简单的装置,但是却需要超凡的智慧和深入的思考,特别是对于身处19世纪的人而言,这绝对算是一个非凡之举。