韩吉辰

震惊巴黎的实验

十九世纪中叶，在全世界物理学家面前摆着一个难题：证明地球的自转！

“我们在地球上，看到日月和星座每天东升西落，这就是地球自转的证明。”物理学家们说，“这个道理就好比我们坐在旋转的木马上，看到周围的景物在旋转一样。”

可惜这样讲说服力不强，因为人们所看到的毕竟是日月星辰在转啊！

能不能用实验来证明呢？物理学家们经过一系列研究和实践之后发现，这样做简直困难极了。地球那么巨大，人们在随着地球日夜不停地转动，就像在水中平稳行驶的船舱中，“船行而人不觉”。要想在地球上证明“地球自转”，几乎很难想象。于是有的权威断言说：要想直接证明地球自转，除非人类离开地球。

1851年的一天，巴黎发生了一件轰动全市的奇闻。人们争先恐后奔走相告：“我看见地球自转啦！”

接连几天，巴黎先贤祠（又称名人纪念堂）门口人声鼎沸，拥挤不堪。人们来到这座高大建筑里，只见高高的圆屋顶上悬挂着一个巨大的单摆，摆长67米，相当于一座20层楼房的高度，下面是一个沉重的铅球，在缓慢、单调地摆动，每分钟还不到四个来回。

“这有什么稀奇，不过是巨大的单摆而已！”人们不禁有些失望。

“请注意单摆的摆动方向!”一个衣着朴素的年轻人提醒大家。人们安静下来，顺着他的手指望去，只见台面上撒了一层细砂，巨摆紧贴着台面摆动，细砂上留下了一条又一条清晰的痕迹。

几分钟过去了，人们不禁惊奇起来。原来，单摆的每一次摆动，方向都有一点微小的变化。一小时以后，居然变化了十几度！

“摆平面在转动呢！”这就是大家目睹的结论。

“可是，是什么力使巨摆在转动呢？”大家迷惘地四处张望，“找不到这个力啊！”

这时候，那个年轻人站出来大声地说：“女士们，先生们，单摆摆动的方向并没有变，是我们脚下的地球在时刻不停地转动！”

经过几分钟的安静之后，人群又一次沸腾起来，“，简直是不可思议！”大家完全被这个出色的实验征服了。在巨摆下面，地球自转竟然表现得这样清楚，这样分明！大家拥上去紧紧地和年轻人握手，向他表示祝贺，祝贺他第一次在地面上科学地证明了“地球的自转”！

变化方向的是地球

这个年轻人就是法国物理学家——傅科，这一年他只有32岁。他从小热爱科学，学习刻苦，长大后很喜欢钻研科学难题。在“用实验证明地球自转”这个有名的难题面前，他没有被权威的断言吓倒，而是勇敢地向这个堡垒发起进攻。

“必须设计一个巧妙的实验，”傅科想。可是一时却想不出什么好办法。这一时期，傅科正在深入研究单摆的运动规律。

早在傅科之前，意大利科学家伽利略已经用实验发现：尽管单摆每一次摆动的角度都不相同，但是它往返一次所需要的时间却总是相同的，这叫做“单摆的等时性”。根据这个道理，后来荷兰的惠更斯发明了摆钟。但是傅科认为，单摆运动还有很多规律值得继续研究。他在家里悬挂了一个长长的单摆，从天花板直到地面，因为摆线越长，摆动就越慢，空气阻力影响就小些，单摆推动以后，可以几十个小时连续摆动不会停下来。

在夜深人静的时候，傅科推动了这只沉重的单摆，单摆在自己面前沿一个平面缓慢地摆起来。傅科仔细地测量了摆的摆动角度（也就是振幅）以后，就打开一本书看起来，想过一会儿再量一次，看看空气阻力对单摆运动的影响到底多大。

几个小时过去了。傅科从沉思中抬起头来，想看看摆动幅度减小了多少。这时一个意想不到的现象出现了：开始时单摆的摆动方向是跟自己接近于平行的，现在居然偏向自己了。

傅科不相信地揉揉自己的眼睛。一点儿没错。他干脆放下书，找来一些细砂铺在地板上，让单摆下部的尖端在砂面上划过。几分钟后，单摆留下的痕迹就偏离了原来的方向，砂面上形成两个对顶的扇形！

真是个奇迹！根据牛顿运动的定律，运动着的物体在没有受到外力的时候，总是保持着匀速直线运动状态。也就是说：单摆在没有受到外力作用的时候，摆动的方向是不应该发生变化的！摆动的方向应该永远和开始的时候完全一致。

那么眼前的奇怪现象又该如何解释呢？傅科绞尽脑汁，苦苦地思索着。突然，一道闪光在他脑中划过：“单摆的摆动方向并没有变化，真正变化方向的是地球，因为地球在转动！”