2022-03-07 09:39

15个关于Léon福柯(和他的钟摆)的摇摆事实

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法国物理学家Léon Foucault(1819-1868)因发明了证明地球自转的傅科摆而闻名。但他也是一位伟大的发明家,他为许多不同的科学分支做出了贡献。以下是关于这个钟摆背后的人你可能不知道的15件事。

1. 福柯年轻时没有表现出什么希望。

从一开始,他似乎就不适合上学和学习;他的注意力经常走神。一位儿时的朋友后来回忆说:“这个男孩没有任何迹象表明他有一天会成名;他身体虚弱,性格温和,胆小,不健谈。他虚弱的体质和缓慢的学习方式使他不可能在大学里学习。多亏了母亲悉心照料的老师们的帮助,他才能够成功地学习。”

2. 他ABANDo他不想学医,因为他一见到血就受不了。

事实上,据说他第一次看到血就晕倒了。毫不奇怪,他从医学院退学了。幸运的是,他还有其他的才能,他在机械和发明方面的天赋很快就得到了认可。几乎没有受过正规训练的他就成功地制造了一艘船、一台机械电报机和一台蒸汽机。

3.福柯测量了光速,得到了一个相当准确的结果。

这项技术包括将一束光发送到一个快速旋转的镜子上,在那里它将被一个静止的镜子反射,然后回到旋转的镜子。通过测量光束在两个反射镜之间运动时反射镜的旋转量,可以计算出反射镜的速度。(这个方法是他的同胞发明的François阿拉戈;在阿拉戈的视力开始衰退后,福柯接替了他的位置。)福柯的最终结果与现代数据(299,792,458公里/秒)相差不到1%。

4. 他做了PIo也不要在摄影方面工作。

福柯与物理学家阿尔芒·菲索合作,改进了早期由路易斯·达盖尔开发的摄影技术。结合他的摄影和天文才能,福柯获得了第一张太阳表面的详细照片。

5. 他想出了提高望远镜反射镜精度的办法。

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从牛顿时代起,天文学家就知道,在建造望远镜时,凹面镜(球形或抛物面镜更好)可以作为光学系统的一部分来收集更多的光。但你怎么知道镜子的形状是否正确呢?福柯发明了一种简单的技术,称为刀口测试(如上图所示)。这种相对简单且廉价的测试方法至今仍为业余望远镜制造商所采用。

6. 他对显微镜和望远镜一样在行。

福柯和他的教授、内科医生阿尔弗雷德·Donné一起,是“显微摄影术”(通过显微镜拍摄照片)的先驱。(除了其他条件外,它还需要一个强大的电光源来照亮被拍摄的物体。)1845年,福柯和Donné出版了第一本广泛使用显微照相技术的医学教科书。

7. 他与拿破仑三世关系密切。

Louis-Napoléon波拿巴——曾任法国总统的拿破仑一世的侄子,在1851年的政变中夺取了绝对权力,自称拿破仑三世。碰巧的是,他是个业余科学家。他支持福柯,专门为他设立了一个职位——科学家的头衔是“在帝国天文台工作的物理学家”。这对福柯来说是幸运的,因为他当时没有可靠的收入来源,除了当一名科学杂志的编辑。

8. 他著名的钟摆演示它阐明了地球的运动,甚至在科学出现之前,这个问题就困扰着科学家。

古代的思想家们曾怀疑过地球是否会旋转,但有明显的反对意见。例如,一个不旋转的物体从塔上掉下来,落在塔的底部附近;如果地球自转,它不应该被卷走一段距离吗?只有伽利略和后来的牛顿的工作才能全面解决这个难题,牛顿发展了现代惯性理论。

9. 绝望公司一直延续到中世纪和文艺复兴时期。

14世纪的思想家尼科尔·奥雷斯姆(Nicole Oresme)宣称,没有办法确定恒星是围绕地球旋转,还是恒星保持静止而地球旋转,但他得出结论,地球静止是更可能的情况。当尼古拉·哥白尼(1473-1543)在写他的开创性著作(1543)时,他认为地球每天绕地轴旋转一次是理所当然的——尽管至今仍没有证据。

10. 他们还我们好奇地球为什么旋转。

活跃于17世纪初的英国科学家威廉·吉尔伯特——也是伊丽莎白女王一世的医生——是一位虔诚的哥白尼主义者。但他仍然想知道地球会转动。他推测——基本上是正确的——地球是一块巨大的磁体,并想知道这是否在某种程度上导致了地球的自转。事实证明,事实并非如此。(Gilbert认为地球的磁轴和自转轴是一体的;我们现在知道它们“偏离了”,目前偏离了大约10度。)吉尔伯特认为地球有一个“磁性灵魂”,这使地球旋转,同时使指南针指向北方。

11. 这就是为什么傅科摆不是一个全新的观点。

早于福柯两个世纪,伽利略就已经理解了单摆的物理原理,几十年后,荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯根据伽利略的研究,发明了钟摆。但正是福柯想出了用钟摆来证明地球自转的主意。当钟摆摆动时,重力在一个恒定的垂直平面上来回移动,而地球在它下面旋转。

12. 钟摆演示地球自转,但不是24小时。

钟摆摆动的平面旋转得非常慢,最终回到原来的方向。例如,如果你让钟摆朝南北方向摆动,它最终会回到那个方向。但是这种运动的周期——物理学家称之为“岁差”的速率——取决于仪器所处的纬度。在北极或南极,周期大约是24小时;在巴黎的纬度(约北纬49度),岁差的周期不到32小时。

13. 福柯钟摆现在遍布世界各地。

1851年,这个简单的地球自转演示首次在巴黎上演,引起了公众的极大兴趣,于是“福柯钟摆”便在美国和欧洲的主要城市建立起来。世界上最大的傅科摆被命名为《原理》,位于波特兰的俄勒冈会议中心。钟摆摆锤宽3英尺,重900磅,悬挂在一根70英尺长的电缆上;每次摆动15英尺,整个摆动大约需要10秒。

14. 最著名的傅科摆静止了一段时间,但它又开始摆动了。

福柯最著名的演示发生在巴黎中心的万神殿。自1851年以来,钟摆的各种版本或多或少一直吸引着游客。然而,该钟摆在2014年开始维修时被拆除。2015年,它又回到了摇摆,比计划提前了几年。万神殿的其余部分仍在修复中。

15. 他的名字被刻在艾菲尔铁塔上。

福柯是72位科学家、数学家和工程师之一,他们的名字被用60厘米高的字母刻在了埃菲尔铁塔的一侧。