第二百五十二章 掀他个天翻地覆！！(8.8K)
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“什么，惠更斯先生计算的光速是错误的？” 听到徐云这番话。 法拉第顿时愣住了。 众所周知。 光速的单位很大，因此存在误差是非常非常正常的事儿，甚至可以说是必然。 别的不提。 就只比较惠更斯和小牛所计算出的结果吧。 一个是21.2万公里每秒，另一个是21万公里每秒，相差了足足2000公里。 但徐云所说的值得被纠正的错误，显然不是这种临近数字上的误差。 他所指的误差无疑是‘量级’层面上的概念，最少最少都在20%以上。 可是...... 这怎么可能呢？ 要知道。 与光的本质探究不一样。 由于光的速度实在是太快了，以至于在日常生活的尺度下，人们根本就无法意识到光从a处传播到b处还需要花费时间。 因此在古代世界无论东西方，先民们基本上都没有光速的概念。 这种类似常理的观念一直持续到了17世纪，才被伽利略提出了质疑，并且设计了一个实验。 伽利略设计的实验是这样的： 两个人各自拿着一盏灯笼分别站在两座山头上，每个人都用挡板把手中的灯笼遮住。 接下来。 一个人把自己的手中的挡板拿掉。 对面山头的人在看到灯光后，立刻把自己手中的挡板也拿掉。 第一个人则记录下从自己拿掉挡板到看到对方手中灯笼的时间，这就是光线在两座山头之间跑一个来回的时间。 用两座山头之间的距离除以时间，就可以得到光的速度了。 毫无疑问，这个实验最后当然失败了。 因为假设两座山头之间的距离是一公里的话，光线在两个山头之间跑一个来回只需要0.0000067秒。 而人的反应时间普遍在零点几秒的区间，这是光线在山头间跑一个来回所需时间的三万倍。 所以无论伽利略怎么测量，他测出来的都只不过是这两个人的反应时间而已。 所以伽利略最后便放弃了测算光速的想法，人类第一次试图计算光速以失败而告终。 不过人类的天才并不止伽利略一位，伽利略去世后二十年，便有人想当了一个可以测算光速的方法。 这个人的名字里也带个罗，叫做罗默，是一位丹麦的天文学家。 早些年罗默在观测宇宙的时候注意到，木星有一颗叫做“埃欧”的卫星——也就是木卫一。 在那个年代。 天文学的发展已经使得人们可以计算出这颗卫星围绕木星运行的周期，并算出在它在地球上可以被观测到的准确时间。 罗默敏锐地意识到，在一年之中，地球和木星之间的距离是在不断变化的。 所以埃欧发出的光传播到地球所花费的时间也不尽相同。 人们在地球上所观测到的时间的差异，正是光线传播过不同的距离所耗费的时间的差值。 后来经过罗默长时间的观测，发现了一个情况： 当地球和木星距离最近的时候，埃欧出现的时间比平均值早了11分钟。 而当地球和木星距离最远的时候，埃欧出现的时间则比平均值晚了11分钟。 11 11=22。 换而言之。 这22分钟的差值，就是光线走过地球和木星间最大和最小距离之差的时间，是可以用来计算光速的。 浩瀚的宇宙空间，为人类提供了足够大的尺度来计算这个数字。 于是。 罗默在1676年公开了这个推测以及相应的观测数据。 不过罗默本人并没有亲自去算出一个具体的数值来，最终完成计算的是上头提到的惠更斯，得出的光速为21.2万公里/秒。 小牛在自己的《光学》中提到了相似的数值，但没说是怎么得来的，后期普遍认为大概率是参考了罗默的数据。 当然了。 以小牛正史上的尿性，哪怕参考了也不会承认。 总而言之。 有小牛和惠更斯的计算结果担保，光速是21.2万公里/秒的概念，在科学界中一直被视为真理。 虽然期间有过布莱德雷这种另辟蹊径，通过恒星的光行差法计算出光速大概在三十多万的例子。 但由于计算方式涉及公转，逻辑上的漏洞实在是太多了，故而始终没有被主流接受。 所以在听到徐云的那句‘纠正错误’时，法拉第下意识的就想张口去反驳。 但话未出口，他的脑海中便浮现出了另一个念头： 徐云掌握的数据，很有可能是肥鱼计算出来的结果。 那可是肥鱼啊...... 两种情绪在脑海中激烈的碰撞，令拉法第的脸色都有些阴晴不定了起来。 过了一会儿。 他深深看了眼徐云，默然离开棚子，选择了做个等等党。 ....... 冬日的天色暗的很快。 法拉第历离开后半个小时不到，天色便开始阴暗了下来。 又过了一会儿。 威廉·惠威尔派人送来了面包和牛奶。 整条被封闭起来的道路周围，也逐渐围聚起了看热闹的学生。 一个小时后。 黑夜彻底降临。 哒哒哒—— 一位学联干部快步走入棚中，牛皮靴与底面发出了清脆的接触声。 只见他与同事低语了几句，便对徐云道： “罗峰同学，时间和设备都已经差不多了，请随我过去吧。” 徐云点点头，跟着他离开小棚，来到了一处空地上。 此时这处空地除了中间区域，周围早已密密麻麻的围了不少人： 其中有小麦、艾维琳——这俩人一个是三一学院的第二位减费生，人称‘小牛第二’，另一位干脆就是艾斯库家族的唯一嫡系后代，能出现在这里实属正常。 另外还有安古斯·罗曼、 将汤姆逊视为情敌的弗雷德里克·阿加尔·埃利斯、 未来的作曲家马克斯·克里斯蒂安·腓特烈·布鲁赫等等。 这些人都是选出来的学生代表，代替学生群体见证整个过程。 剩下的就是包括阿尔伯特亲王在内的领导和教授了，威廉·惠威尔、法拉第、斯托克斯等人尽数在场。 在他们围聚的中心处，便是准备好的一些设备。 徐云要求的这套设备其实非常简单，一共有四个模块分布在四个不同的区域： 首先便是徐云所在的cao作台。 这里有一张桌子，一支固定在桌上的手电筒，一个镀了银的透镜，一架望远镜。 第二个区域在他正左侧...也就是九点钟方向二十米左右。 那里立着一块成像板。 第三个区域是左前方十点半钟方向。 那儿放着一块不停旋转的旋转镜，与成像板的连线正好与cao作台和成像板的连线垂直。 旋转镜、成像板、cao作台，正好形成一个“l”型。 至于最后一个模块则在五公里外，那里放着一块凹面镜，由三一学院的几位助教看守。 凹面镜和旋转镜之间的连线与旋转镜和成像板连线垂直，也就是在‘l’左边那一丨的顶部横拉一条垂直的线。 看到这里。 想必有部分聪明的同学已经猜到到了。 没错。 徐云这次准备使用的，正是傅科发明的旋转镜测光法！ 上头提及过。 小牛和惠更斯计算出来的光速数值，在很长的一段时间内都被视作权威。 这种情况直持续到了1849年。 当时一个叫做阿曼德·斐索的科学家受阿拉果启发，想出了一个精密的实验，从而打破了这个‘权威’： 他设计了一个齿轮，将它放在了光源和镜子之间。 当齿轮不动的时候，从光源发出的光从齿轮的缝隙中穿过。 在经过镜子反射之后，又会穿过同一个缝隙被观测者观察到。 当齿轮开始转动并达到一定的转速之后，光线在返回时，原先的齿缝刚好转过。 光线就会打在齿轮上而无法被观测。 如果继续将齿轮的转速加快，此时光线就会穿过下一个齿缝再次反射回来。 整个过程不需要考虑人的视觉反应速度，只需要知道齿轮的齿数、转速以及观测者与镜子之间的距离，就可以计算出光速。 不过受工艺影响，这个方法还是有点问题。 毕竟是在用齿轮遮挡光嘛，导致最终测出来的光速大概有5%左右的误差。 所以后来的傅科——也就是搞出傅科摆的那位大佬，他想了想，就把齿轮改成了旋转镜。 同时在流程上又进行了部分优化，将精度锁定到了28.9万公里。 等到了迈克尔逊时期，他便又换成了八面镜，使得精度再一次得到了提高。 徐云在图书馆查资料的时候曾经发现。 副本中由于世界线变动的缘故，给阿曼德·斐索启发的阿拉果并未提出测光的思路，他在大学毕业后便一头扎进了波动说的怀抱。 自然而然的。 阿曼德·斐索也就没有在一年前完成自己的齿轮测光实验。 齿轮测光都尚且没有，就更别说傅科了： 傅科比斐索大概晚一年半完成了旋转镜测光，傅科的灵感正是源自斐索的论文。 所以在图书馆的时候，徐云就已经做好了预案，准备将光速测量作为一个切入点。 只是没想到，这个机会会来的如此之快。 当然了。 或许有同学会问： 不对啊。 迈克尔逊的精度不是更高吗，为什么不用八面镜呢？ 原因很简单，说到底就两个字： 场地。 你别看斐索测光的步骤好像很简单，示意图上的距离似乎很短。 实际上由于光速实在太快，齿轮根本挡不住光线，斐索的实验一开始是失败的。 他只能不断延长实验距离和齿数，以及提高齿轮的转速，希望能挡住反射回来的光线。 后世网上能找到斐索测光的图示，看起来距离好像很短，但实cao中的光路达到了8633米。 至于八面镜嘛...... 不好意思。 22英里，多来两个都能去伦敦了。 因此几经思考之下。 徐云最终选择了傅科发明的旋转镜测光法。 其实旋转镜测光法的光路最短可以缩减到20米左右，但徐云为了能让实验更具热度，便选择了五公里这个剑桥大学能腾的出来的数值。 在20米的场地内做实验，和在五公里的场地内演示，吸引来的观众完全将是两个概念。 反正光路和旋转镜转速是符合正相关的，光路一长，对应调整好转速就完事儿了。 当徐云来到场地边上时。 法拉第正与斯托克斯一起站在cao作台边，皱着眉头，沉默不语。 他们的表情带着明显的疑惑，但也隐约可见少许的明悟，似乎将将触碰到了某些边界一般。 徐云见状走上前，对着几位大佬依次打招呼： “阿尔伯特陛下，惠威尔院长，法拉第先生，斯托克教授，晚上好。” “嗯？” 发觉徐云出现，法拉第顿时像是读者见到了作者更新一般，一把将他拉到了身边： “罗峰同学，你这套设备的思路是什么？快和我详细说说！” 见此情形。 徐云尚且未作表示，一旁脸色始终有些紧绷的威廉·惠威尔，心头不由微微一松。 威廉·惠威尔虽然发明了‘科学家’这个词，不过他本身的主攻方向还是在哲学领域。 他在物理这块的知识虽不算一无所知，却也相对有些贫瘠。 因此他虽然全程参与了这套设备的准备过程，心中却始终没有底。 但从法拉第的这番话来看...... 徐云准备的这套设备，似乎还真有些说头？ 徐云的手腕被法拉第拽的有些疼，不过他也不好意思让对方松手，只好沉吟片刻，对法拉第说道： “法拉第先生，这套设备是肥鱼先祖设计的光速测量体系，叫做旋转镜测光法。” 接着他又一指斜对面的旋转镜，解释道： “首先呢，光源处开始打光，调整旋转镜的位置，让它能将光源的光正好直射到五公里外的凹面镜圆心。” “这样一来，这段光会先到达凹面镜，然后返回到旋转镜。” “回射的光经过旋转镜折射，会打到我们身边的成像板上。” “我们只需逐渐调整旋转镜的转速，进而调整光斑的位置就行了。” “等到光斑的位置移动到最佳，我们便可以搜集数据，开始计算光的速度。” 法拉第一边听一边眨眼，等到最后，眨眼的频率已经和振动棒似的了。 片刻过后。 他无视了身边的阿尔伯特亲王，旁若无人的走到cao作台边，拿起笔和纸画起了示意图。 “光源s.....半镀银的镜面m1.....” “透镜l....旋转镜m2.....” “m2反射到到凹面反射镜m3.....” 随后他的笔尖顿了顿，看向徐云，问道： “m3镜面的曲率中心在哪里？” 徐云一指旋转镜，毫无迟疑的答道： “镜面的o轴上，3/4的位置。” 法拉第没说话，呼的一下又计算了起来： “o轴...那就没错了，会发生对称反射......” “s′点产生光源的像左移.....” 一旁的斯托克斯与其他几位教授见状，不由也走到了法拉第身边，讨论起了示意图。 在场的大佬们不说眼下全球顶尖，至少普遍都处于物理领域的第一梯队，能力自然是不用赘述的。 他们想不到试验步骤属于灵感问题，和理论知识没太大关系。 如今徐云将整个cao作流程一公布，以他们的能力自然很快便可以分析出具体的原理了。 “.....所以反射光转过的角就是光路的近似角了？” “不不不，应该是它的两倍.....” “凹面镜要用高斯曲率计算吗，还是只要能形成直射就好了？” “啊对对对！” 过了几秒钟。 斯托克斯忽然眉头一皱，提出了一个问题： “大体思路没问题，不过全灭条件是不是要考虑一下？” 法拉第手中的钢笔再次一顿，沉默几秒钟，写下了一个公式： 4lw/c Θ=（n 1/4）2π/n。 写完后在公式下方画了一道横： “这个条件怎么样？” 教授们看着法拉第写出到的公式，又开始了一轮新的讨论： “......似乎没问题，不过n的范围是多少？” “直接用角度和角速度相比会不会更好一点？” “好想法，不过这样一来，光路就要用2l 2d了吧......” “为什么要用2l 2d？我们讨论的明明是反射阶段的光路好伐？，应该是2d l！” “你傻子噻？反射角难道不要考虑m3的情况？” “小赤佬，侬脑子瓦特了？考虑个瘠薄m3啊？” 就在教授们争论正嗨之际，一旁忽然响起了一道弱弱的声音： “那个......几位教授，有没有一种可能，我们只要考虑转速就够了呢？” 听闻此言现场顿时一静。 下一秒。 包括法拉第在内，所有人都朝说话之人看去。 只见徐云此时正弱弱的举着手，脸上挂着比小麦还憨厚的笑容看着他们。 众人这才想起来，自个儿讨论了半天，居然把徐云这个设计者给忘在一旁了...... 法拉第见说沉吟片刻，朝他招了招手，示意他上前，语气比之前明显缓和了不少： “罗峰同学，你这话是什么意思？” 徐云乖乖走到他身边，看了眼老法的帅脸，解释道： “法拉第教授，虽然光路有三个阶段两个数值，计算起来非常麻烦。” “可别忘了，旋转镜的转速却是容易测量的，并且可以用变量法计算出正相关。” “所以实际上，我们只需要测量相邻两次看到反光全灭时齿轮转速之差就行了，大不了多调整几次嘛......” 徐云说完犹豫片刻，拿起桌上的笔，见老法没有制止，便又写下了一道公式： 2lw/c Θ=（n 1/2）2π/n。 比起老法的公式，纠正了两个数值。 随后徐云解释道： “Θ代表观察者对准的齿轮位置与烛光对准的齿轮位置之间的相对角度，n为任意数，这就是全灭的边界条件了。” “化简之后就是....2l△w/c=2π/n。” “......” 随着徐云言毕，现场顿时陷入了一阵诡异的寂静。 过了一会儿。 先前那位提出2l 2d的老教授忽然一拍脑袋，对着身边不久前与自己争论的另一人道： “哎呀呀，维尔通亨教授，我听说伦敦最近刚开了一家活蛆乳酪店，里头的苍蝇幼虫味道好极了，有机会咱们去试一试？” “那可太好了，我老婆最近也买了一件很性感的泳衣，周末来我家一起看看？” “甚好，甚好！” 看着尬聊着的两位教授，徐云嘴角微微一抽： “......” 不过话说回来。 老教授所说的活蛆乳酪他倒是所有耳闻，是意呆利的一种奇葩奶酪，叫做卡苏马苏。 据说蛆虫被触碰的时候，还会在你口腔里头蹦来蹦去，跟跳跳糖似的...... 咳咳..... 随后老法再次演算了一遍徐云的公式，放下笔，面带感慨的叹了口气。 虽然整个实验思路的提出人是肥鱼，看起来徐云只是一个搬运工。 但徐云能够跟上自己与其他教授的讨论思路，也足以证明他的知识储备不会匮乏到哪儿去了。 思路校验完毕，剩下的便是实cao环节了。 在得到阿尔伯特亲王的准许后。 徐云走到固定好的光源...也就手电筒边，按下了开关。 唰—— 一道光线从手电筒中发出。 随后在一道镀了少许水银的透镜的聚焦下，化作了一条极细的光丝。 光丝直直打在了缓缓转动的旋转镜上，并且立刻开始折射向五公里外的凹面镜。 黑夜之中。 这道光丝沿着封锁路径直线行进，在沿路所有人的目光中，直直的打到了凹面镜的圆心。 与此同时。 老法则站在成像板边上，开始观察起成像板上的情况，并且主动汇报着情况： “光斑在左侧忽明忽暗，旋转镜速度多少？” 旋转镜边上的斯托克斯看了眼仪表盘，报出一个数字： “每分钟60转！” 老法与走到身边的徐云对视一眼，问道： “罗峰同学，加到300试试？” 徐云点点头： “好。” 转速很快提升。 一分钟300转，周期就是60/300=0.2秒。 w=2π/t=10πrad/s。 这个转速从后世来看显然是不够的，五公里的光路，转速最少要在800以上。 不过徐云出于实践角度考虑，还是决定让老法他们自己慢慢探究。 十分钟后。 老法看着成像板中心点处的光斑，心中隐约意识到了什么，脸上涌起了一股潮红。 与此同时。 斯托克斯拿着一本刻录着大量数据的表格走到他面前，恭敬道： “法拉第先生，数据已经统计完毕了，最终计算这一步...所有教授一致认为应该由您完成。” 现在包括阿尔伯特亲王在内，没人对斯托克斯的这番话有异议。 作为以一己之力推开第二次工业革命大门的灵魂人物，确实没有人比老法更合适完成这最后一步。 老法见说深吸一口气，接过表格，当场做起了演算。 “l=20米，d=5000米，△s=0.0007米，△Θ=1.4232°，w=26.7π弧度/秒......” cao作台边此时虽然站满了围观群众，但却无人敢发出一丝一毫的声响，安静的如同2022年的釜山图书馆。 唯独钢笔与羊皮纸接触的沙沙声依稀可闻。 十分钟后。 老法放下钢笔，面色复杂的叹了口气。 沉默良久，最终还是没有说话。 一旁的阿尔伯特亲王走上前，拿起羊皮纸看了一眼： “光速.....每秒298372公里？” 老法缓慢而又坚定的点了点头，用颤抖的手指摘下眼镜，捏着鼻梁，心绪复杂。 旋转镜测光法的原理很简单，比起通过木卫一的测定方式，显然直观且精确无数倍。 此前科学家之所以公认21.2万公里/秒这个数字，一来是因为惠更斯和小牛的双重担保。 二来便是科学界找不到除了星空之外的测光方式。 在所有人的潜意识中，想要测量光速，地球之外的尺度空间便是唯一的选择。 结果没想到...... 徐云不过用了几面镜子，便在地球上轻易的测算出了光的速度？ “肥鱼先生，真是恐怖如斯啊......” 而就在老法惊诧之际，空地上忽然响起了一道不合时宜的声音： “不对吧，罗峰先生，你不是说能拿出反驳波动说的证据吗？请问测量光速，与波动说之间有什么直接关系吗？” 老法和徐云下意识的看去。 果不其然。 发声的人正是安古斯·罗曼。 看着有些气急败坏的安古斯·罗曼。 徐云忽然灿烂一笑，露@出了一排洁白的牙齿： “对呀，所以测光速只是一道前菜，后头才是大餐呢。” ........... 注： 今天生日，虽然已经过了吃生日蛋糕的年龄，不过可以讨点月票吗？ 真生日哈，不是为了月票找的借口，看到sao扰拦截短信一堆提醒我生日快乐才想起来.....