Solar3D.net 科普:洋人最早怎么测出光速。 满清康熙 15年,丹麦天文学家 Ole Rømer 测出光速 约每秒 22万公里。虽然这个数字与每秒 30万公里相比误差达 30%,但已经是个很大的突破了,他以前有人试图用秒表在两座山之间点蜡烛测量,自然是无功而返(后来有人用高速转动的齿轮巧妙地做到了)。中国到清末还以为天圆地方,Rømer 是怎么测出光速的呢?观天象、科学思维加上简单的小学算术。如截图显示,木星有个叫 IO 的 卫星,绕木星一周只需要 42小时多。如果你记下 IO 从木星背后露面的时间,然后再记下一次,两者时间差应该就是 42小时多,依此类推,你应该可以准确预测 IO 下次从木星后面转出来的时间,无非就是不断叠加这个周期。如此你可以列出一个时间表,然后与实际比对。但 Rømer 发现,实际 IO 出台的时间在一年之内存在缓慢波动。何也?Rømer 分析发现,时间差与地球到木星的距离有关。由于木星绕日周期约11年,假设其不动,地球绕日周期一年,一年之间,地球到木星距离相差地球轨道的直径(木星、地球基本在同一个平面)。当地球离木星近时,从 IO 发出的光线抵达地球耗时较少,当地球离木星远时,则耗时多。知道地球到太阳的距离,再测出看到 IO 的时间差,一除就算出了光速。
那么西洋文明是怎么测出地球到太阳的距离呢?YouTube 上有个节目,华人数学家陶哲轩 Terence Tao 讲从古希腊起的这个探索过程,值得一看。当然,Rømer 上面的计算除了知道日地距离还需要有比较准确的计时装置。Rømer 测出光速一百多年后,英人前来给满清乾隆祝寿,献上最精美的钟表、最新式的手枪与牛顿力学课本,乾隆对英夷颇有褒奖,居高临下给英王写了一道圣喻。又过了数十年,英军进入清廷皇宫打劫,发现当年送给乾隆的几箱书籍尚未开封。
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