图书序言
1849年7月:菲左(ArmandFizeau)发表光速实验的结果
(译自APSNews,2010年7月)
光速在物理学上是最为确立的数值之一,它被测得的值非常精确,所以现在的公尺以它来定义。但在17世纪之前,大多数的科学家,包括如克卜勒(JohannesKepler)和笛卡儿(ReneDescartes)等大师都认为光速是无穷快的,可以瞬间行走任何的距离。伽利略(GalileoGalilei)是最先对此假设提出质疑,并试着以实验方法测量光速的科学家之一。
以现在的标准来看,伽利略的方法极为简陋。他自己站在一个山顶上,请一个助理站在远处的山顶上,两人均配备有一个可自由开关的灯。伽利略会打开他的灯,他的助理一看到伽利略的灯光也会立即开灯。只要知道两个灯的距离,伽利略即可测定两道亮光之间所经过的时间,以算出光速。伽利略的结论含煳不确定不足为奇:「光速如果不是瞬间,也是超级快速。」但他却也下结论说,光速至少比声速快10倍。
最先严谨地测量光速是在1676年,当时荷兰天文学家罗默(OleRoemer)观察木星的卫星,注意到卫星蚀似乎都发生在不同的时期,视木星和地球的相对位置而定,当地球很远时会发生得较晚,而当地球较靠近木星时则发生得较早。他正确地推论说,此效应并不是因为卫星的轨道有真正的改变,而是因为当地球很远时,那些卫星的光行经较远的距离。他知道那时已知的地球运行轨道的直径值,从那直径值,他下结论说,光速为每秒240,000公里。
罗默的测量和实际值仍差很多,然而它为未来的实验提供了有用的指标。1728年,一位名叫布拉德雷(JamesBradley)的英国物理学家从累积的资料库中加入了他自己的发现,利用恆星光行差计算出光速在真空中是每秒301,000公里。布拉德雷的测量正确多了。然而,又经过了100年,法国科学家菲左(Armand-Hippolyte-LouisFizeau)才想出了在地面上设计实验来测光速的方法。
1819年,菲左出生于巴黎,父亲是物理学家,也是医学教授,死后留给菲左可观的财富,因此,菲左不必担心生计问题,可以自由地追求他的兴趣。他专力于科学的研究,起先想和父亲一样当个医生,但最终选择追随在巴黎天文台的阿拉戈(FranciosArago)研习天文,在那里他毫无疑问地获知之前使用天文现象来测定光速的努力。