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第151章(1 / 1)

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这一下没人再说肖潇不是了,毕竟大家都听闻过虏疫的恐怖,对于发明预防之法的人他们哪敢去说闲话?于是众人开始讨论如何去国子监见这神人一面,沾沾才气也好。这时说书先生见时机正好,便笑着对大家说:“肖潇出了一本书,叫做《难题集》。听说只要能解出其中任何一部分的全部难题,便能去国子监见他一面呢!”

这茶楼里多是目不识丁的人,一听什么《难题集》便泄了气。不过也有好奇的要说书先生读几道出来,看看他们能不能解。

“那各位客官可是听好了,”说书先生看着紧张的众人竖起了食指,“这第一个问题就是,光的速度是多少?”

“光的速度?”大家面面相觑,连这个问题是什么意思都不明白。随后有人皱着眉问:“速度是什么?”

不只是他,几乎所有人都有这样的疑问。说书先生心想这回恐怕又是没人能解出一道,不过嘴里还是重复着不知多少遍的解释:“速度就是路程和时间之比,是国子监算学的学习内容。”

“那我们怎么可能知道?”有人丧气地说,“若是能考到国子监,我们又怎么在这里?”

其余人也不禁点头,他们大部分人大字都不识一个,更不要说解这国子监的难题了。而有些自恃有些学问的人呢?他们虽然读过些书,可是对于算学实在陌生。更不要说测量光的速度——

“光怎么会有速度?”有人奇怪地反驳,“太阳出现的时候光一下子便洒下来,何时还需要时间了?”

“可是我去年打开地窖的时候,记得光虽然快,可是射进去还是需要一定时间的,”有人摇头,“但是怎么计算呢?路程倒是好测量,可时间——难不成用日晷?”

“净说胡话!”有人又提出不同意见,“那光刷的一下,岂是日晷能测量的?我觉得得用沙漏!”

大家纷纷发表自己的看法,说书先生倒是乐得休息,看众人为这光速几乎吵起来。不过很快便有人放弃了,要求说书先生出个其它的题,算学他们实在搞不明白。于是说书先生翻了翻书,又捡出一道什么哲学难题来:“一艘可以在海上航行几百年的船,归功于不间断的维修和替换部件。只要一块木板腐烂了,它就会被替换掉,以此类推,直到所有的功能部件都不是最开始的那些了。问题是,最终产生的这艘船是否还是原来的那艘船,还是一艘完全不同的船?如果不是原来的船,那么在什么时候它不再是原来的船了?再延伸一下的话,如果用原船上取下来的老部件来重新建造一艘新的船,那么两艘船中哪艘才是真正的原船?”

“这道题简单!”有人立刻高声喊道,“自然是在全部换完的时候是不同的船了!”

“那之前换了一半部件的时候还是原来的船?”又出现了一人提出相反的观点,“在换下第一个的时候就不该是原来的船才是。”

“可一个人每天吃的饭都不同,难道这个人便因为今天吃的东西和昨天不同而成为一个新的人了?”又有人摇头。

毫无疑问,这道经典的哲学问题“特修斯之船”又引起了大家的兴趣,开始众说纷纭起来。而另一头的说书先生则是眉笑颜开地将肖潇的《难题集》包好递给几位买下的客官,心里盘算自己能拿到多少分成。原来这便是书局给肖潇附赠的销售方案,让说书先生将肖潇的《难题集》推销出去,给他们分钱。

“望江楼,望江流,望江楼下望江流,江楼千古,江流千古,”买了书的书生迫不及待地翻开,“哎,这这么对啊?太难了、太难了……”

“老师出的真的太难了,”另一边监生们也在抱怨,“光速怎么可能测出来?我们什么时候会学到这里啊?”

光速如何计算呢?

事实上,人类历史上是伽利略在1607年进行了最早的测量光速的实验。

伽利略的方法是,让两个人分别站在相距一英里的两座山上,每个人拿一个灯,第一个人先举起灯,当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯,从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间。但由于光速传播的速度实在是太快了,这种方法根本行不通。但伽利略的实验揭开了人类历史上对光速进行研究的序幕。

1676年,丹麦天文学家罗麦第一次提出了有效的光速测量方法。他在观测木星的卫星的隐食周期时发现:在一年的不同时期,它们的周期有所不同;在地球处于太阳和木星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间时的周期相差十四五天。他认为这种现象是由于光具有速度造成的,而且他还推断出光跨越地球轨道所需要的时间是22分钟。1676年9月,罗麦预言预计11月9日上午5点25分45秒发生的木卫食将推迟10分钟。巴黎天文台的科学家们怀着将信将疑的态度,观测并最终证实了罗麦的预言。

罗麦的理论没有马上被法国科学院接受,但得到了著名科学家惠更斯的赞同。惠更斯根据他提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度:214000千米/秒。虽然这个数值与目前测得的最精确的数据相差甚远,但他启发了惠更斯对波动说的研究;更重要的是这个结果的错误不在于方法的错误,只是源于罗麦对光跨越地球的时间的错误推测,现代用罗麦的方法经过各种校正后得出的结果是298000千米/秒,很接近于现代实验室所测定的精确数值。

1725年,英国天文学家布莱德雷发现了恒星的“光行差”现象,以意外的方式证实了罗麦的理论。刚开始时,他无法解释这一现象,直到1728年,他在坐船时受到风向与船航向的相对关系的启发,认识到光的传播速度与地球公转共同引起了“光行差”的现象。他用地球公转的速度与光速的比例估算出了太阳光到达地球需要8分13秒。这个数值较罗麦法测定的要精确一些。菜德雷测定值证明了罗麦有关光速有限性的说法。

光速的测定,成了十七世纪以来所展开的关于光的本性的争论的重要依据。但是,由于受当时实验环境的局限,科学家们只能以天文方法测定光在真空中的传播速度,还不能解决光受传播介质影响的问题,所以关于这一问题的争论始终悬而未决。

十八世纪,科学界是沉闷的,光学的发展几乎处于停滞的状态。继布莱德雷之后,经过一个多世纪的酝酿,到了十九世纪中期,才出现了新的科学家和新的方法来测量光速。

1849年,法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速。他的方法原理与伽利略的相类似。他将一个点光源放在透镜的焦点处,在透镜与光源之间放一个齿轮,在透镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜,平面镜位于第二个透镜的焦点处。点光源发出的光经过齿轮和透镜后变成平行光,平行光经过第二个透镜后又在平面镜上聚于一点,在平面镜上反射后按原路返回。由于齿轮有齿隙和齿,当光通过齿隙时观察者就可以看到返回的光,当光恰好遇到齿时就会被遮住。从开始到返回的光第一次消失的时间就是光往返一次所用的时间,根据齿轮的转速,这个时间不难求出。通过这种方法,菲索测得的光速是315000千米/秒。由于齿轮有一定的宽度,用这种方法很难精确的测出光速。

1850年,法国物理学家傅科改进了菲索的方法,他只用一个透镜、一面旋转的平面镜和一个凹面镜。平行光通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上,同样用平面镜的转速可以求出时间。傅科用这种方法测出的光速是298000千米/秒。另外傅科还测出了光在水中的传播速度,通过与光在空气中传播速度的比较,他测出了光由空气中射入水中的折射率。这个实验在微粒说已被波动说推翻之后,又一次对微粒说做出了判决,给光的微粒理论带了最后的冲击。

1928年,卡娄拉斯和米太斯塔德首先提出利用克尔盒法来测定光速。1951年,贝奇斯传德用这种方法测出的光速是299793千米/秒。

光波是电磁波谱中的一小部分,当代人们对电磁波谱中的每一种电磁波都进行了精密的测量。1950年,艾森提出了用空腔共振法来测量光速。这种方法的原理是,微波通过空腔时当它的频率为某一值时发生共振。根据空腔的长度可以求出共振腔的波长,在把共振腔的波长换算成光在真空中的波长,由波长和频率可计算出光速。

当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。1958年,弗鲁姆求出光速的精确值:299792。5±0。1千米/秒。1972年,埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值:299792457。4±0。1米/秒。

光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义。虽然从人们设法测量光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间,但在这期间每一点进步都促进了几何光学和物理光学的发展,尤其是在微粒说与波动说的争论中,光速的测定曾给这一场著名的科学争辩提供了非常重要的依据。

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