圖書序言
1849年7月:菲左(ArmandFizeau)發錶光速實驗的結果
(譯自APSNews,2010年7月)
光速在物理學上是最為確立的數值之一,它被測得的值非常精確,所以現在的公尺以它來定義。但在17世紀之前,大多數的科學傢,包括如剋蔔勒(JohannesKepler)和笛卡兒(ReneDescartes)等大師都認為光速是無窮快的,可以瞬間行走任何的距離。伽利略(GalileoGalilei)是最先對此假設提齣質疑,並試著以實驗方法測量光速的科學傢之一。
以現在的標準來看,伽利略的方法極為簡陋。他自己站在一個山頂上,請一個助理站在遠處的山頂上,兩人均配備有一個可自由開關的燈。伽利略會打開他的燈,他的助理一看到伽利略的燈光也會立即開燈。隻要知道兩個燈的距離,伽利略即可測定兩道亮光之間所經過的時間,以算齣光速。伽利略的結論含糊不確定不足為奇:「光速如果不是瞬間,也是超級快速。」但他卻也下結論說,光速至少比聲速快10倍。
最先嚴謹地測量光速是在1676年,當時荷蘭天文學傢羅默(OleRoemer)觀察木星的衛星,注意到衛星蝕似乎都發生在不同的時期,視木星和地球的相對位置而定,當地球很遠時會發生得較晚,而當地球較靠近木星時則發生得較早。他正確地推論說,此效應並不是因為衛星的軌道有真正的改變,而是因為當地球很遠時,那些衛星的光行經較遠的距離。他知道那時已知的地球運行軌道的直徑值,從那直徑值,他下結論說,光速為每秒240,000公裏。
羅默的測量和實際值仍差很多,然而它為未來的實驗提供瞭有用的指標。1728年,一位名叫布拉德雷(JamesBradley)的英國物理學傢從纍積的資料庫中加入瞭他自己的發現,利用恆星光行差計算齣光速在真空中是每秒301,000公裏。布拉德雷的測量正確多瞭。然而,又經過瞭100年,法國科學傢菲左(Armand-Hippolyte-LouisFizeau)纔想齣瞭在地麵上設計實驗來測光速的方法。
1819年,菲左齣生於巴黎,父親是物理學傢,也是醫學教授,死後留給菲左可觀的財富,因此,菲左不必擔心生計問題,可以自由地追求他的興趣。他專力於科學的研究,起先想和父親一樣當個醫生,但最終選擇追隨在巴黎天文颱的阿拉戈(FranciosArago)研習天文,在那裏他毫無疑問地獲知之前使用天文現象來測定光速的努力。