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伽利略测量光速:失败的尝试

【摘要】:伽利略猜想,我们感觉不到光的速度,肯定是因为它跑得实在是太快了。那么,伽利略是怎么做实验来证明光的速度有限的呢?然而伽利略失败了,想要用这种办法测量光速,就好像给你一条裁缝用的皮尺,让你量一下头发丝有多粗,这几乎是做不到的,因为头发丝太细,尺子上的刻度太大了。伽利略一直到去世,也没能测量出光速。

光,是我们这个宇宙中最常见但又最神秘的自然现象,直到今天,我们也依然不敢说完全了解光。

在我们的世界中,光无处不在。人类也无法想象,一个没有光明的世界将会是什么样。

在漆黑的房间里面划燃火柴的一刹那,光完成了传播

在人类漫长的历史中,大家一度认为光线的传播是不需要任何时间的,也就是说,光的传播速度无限大。这非常符合我们的常识。你在漆黑的房间里面划燃一根火柴,火柴的亮光发出的那一刹那,整个房间就被照亮了,谁也没有看到过自己的手先亮起来,然后是自己的脚再亮起来,再看到房间的墙壁慢慢显现在黑暗中。当太阳从山后升起来的那一刹那,地面上所有的东西都同时披上了金色的外衣,谁也没有看到过阳光像箭一样朝我们射过来。

但是,400多年前,有一位意大利科学家,他叫伽利略,他就不相信光的传播不需要时间。伽利略猜想,我们感觉不到光的速度,肯定是因为它跑得实在是太快了。

伽利略为什么能成为世界历史上最伟大的科学家之一呢?一个最重要的原因就是他不仅仅是想想而已。每当有了一个猜想,伽利略总是会想尽办法用实验来证明自己的猜想。你也想当科学家吗?

伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564—1642),意大利著名数学家物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱

记住,要当科学家,先把自己装扮成一个“实验党”,就像伽利略那样。

那么,伽利略是怎么做实验来证明光的速度有限的呢?

在一个月黑风高的夜晚,伽利略一行四人,分成两组,爬到了两座相距很远的高山顶上。他们每一组人手里都拿着一盏煤油灯和一个钟摆计时器。可怜的古人啊,那时候还没有发明手电筒和电子表,能发出光亮的东西通常只有火把和煤油灯。(www.chuimin.cn)

伽利略在煤油灯的外面又套了一个罩子,这个罩子一拉开,光就照射出来了,一关上,光就灭了,好歹算是做出了一个简陋的手电筒。少年,如果你穿越回去,送他一支激光笔,伽利略一定特别感激你。

伽利略在煤油灯外面套个罩子,做了一个简陋的“手电筒”

伽利略的智慧是过人的,他其实很清楚,由于光速太快,要想靠这么简陋的装置测量光速极为困难,但是他想到了用统计学的方法来消除误差。他很清楚,他们在打开、关闭煤油灯的过程中,必然会有很多来自方方面面的误差,要消除这些误差,可以重复做大量的实验,然后取平均值。重复的次数越多,越能够接近真实数值。

想想吧,就在那样一个漆黑的夜晚,74岁的伽利略老先生和他的伙伴们在相距很远的两座高山上,不断地打开、关上煤油灯,试图记下光传播所需要的时间。这是一幅多么励志的画面啊!

然而伽利略失败了,想要用这种办法测量光速,就好像给你一条裁缝用的皮尺,让你量一下头发丝有多粗,这几乎是做不到的,因为头发丝太细,尺子上的刻度太大了。

实验想要成功,光有蛮力是不够的,还必须有正确的方法和足够的耐心。

伽利略一直到去世,也没能测量出光速。

月黑风高的夜晚,伽利略和他的小伙伴在山上做实验