第二百六十章 电磁波是光?
电磁波的速度与光速近似。
随着小麦这句话的说出。
法拉第顿时为之一愣,旋即恍然的朝额头上一拍,发出了一道清脆的“啪”。
原来如此......
难怪自己感觉这个数字有些熟悉。
2.97969X10^8m/s,这不就和之前测算出的光速相差无几吗?!
可是......
为什么会这样呢?
要知道。
在眼下这个时代,科学界对于机械波已经有了比较明确的认知:
它是由扰动的传播所导致的在物质中动量和能量的传输。
同时呢,机械波又可以分成纵波与横波两类。
例如沿弦的波和声波等等,当然还有混合波。
而波与波之间除了类别不同,传播的速度也是各有差异。
例如声波的速度是每秒340米,测出这个数值的人叫做德罕姆,是个英国人。
他在1708年通过肉眼观测大炮,测出了在20摄氏度的情况下,声速大约在每秒343米左右。
至于水中声速的测算者则是科拉顿。
他在日内瓦——是地名的那个日内瓦哈,他在日内瓦湖上通过一个精密的小实验,计算出了水中声速为1435米/秒。
另外还有弦波乃至光波,这些数值目前都已经有了测算方式与结果。
在法拉第看来。
电磁波源自电场和磁场,其中电场的震荡频率先天性的就处在一个高位。
加上现象方面的对比,电磁波的波速自然不太可能是个低值。
但这个‘不太可能是个低值’的意思,顶了天就是一秒几十公里,比约翰·米歇尔在1760年猜测的地震波速度快一些罢了。
可眼下根据实测出来的结果,电磁波的速度居然接近光速?
以法拉第....或者说在场每个大佬的眼界,都能意识到这个相同点代表着什么。
物理学中这种量级的巧合基本上不存在,超高尺度上某些关键数值相近的物质,彼此之间必然有着某种关系。
见法拉第沉默不语,一旁的焦耳犹豫片刻,问道:
“罗峰同学,会不会是我们在测量环节上出现了误差?”
徐云看了他一眼。
作为后世来人,徐云对于焦耳的想法多少能有些理解。
在能够冲击自己三观的现象面前,心中会产生怀疑实属正常。
只见徐云轻轻摇了摇头,解释道:
“焦耳先生,刚才的检测环节您也看到了,我们一共收集了不下五十组的节距数据。”
“由此计算出来的数值虽然依旧可能存在偏差,但这种偏差至多导致小数点后几位的不同,在‘量级’这个概念上还是非常精确的。”
“另外就是......”
徐云一边说一边从桌上翻出了最早的那个经典波动方程,指着方程继续道:
“我们其实可以从波动方程入手,从纯数学的角度对电磁波的速度进行一次计算。”
法拉第等人闻言,连忙将视线转移到了方程上。
过了几秒钟。
一直没什么戏份的纽曼忽然打了个响指,拿着笔在μ0ε0上画了个圈:
“对啊,我们可以从方程角度把波速给逆推出来,哎呀,早该想到这点的!”
先前提及过。
电场的波动方程是▽2B=μ0ε0(?2B/?t2)。
磁场的波动方程是▽2E=μ0ε0(?2E/?t2)。
对比一下电场和磁场的波动方程,你会发现它们是形式是一模一样的——只不过就是把E和B互换了一下而已。
这说明二者存在的波在速度上完全一致,同时再对比一下经典波动方程的速度项,不难发现另一个情况:
电磁波的速度,可以从电磁场的波动方程中逆推出来。
也就是.....
V=1/√ ̄μ0ε0。
其中μ0是绝对介电常数,数值为4π×10^-7m·kg/C2。
ε0则是真空介电常数,数值为8.854187818×10^-12C2s2/kg·m3。
其中前者的单位可以所写成N/A2,后者则可以表示成F/m。
只是按照正常历史。
法拉也好,安培也罢。
这些单位要到1881年的国际电学大会上,才会被正式做出定义。
但和之前的旋度一样。
1850年的科学界早就对这个概念有所认知了,只是表达形式上暂时还是C2s2/kg·m3而已。
就像电容量的单位库伦,它也是1881年的国际电学大会上定义的数值,但在此之前早都被用的烂大街了。
1881年之所以会举行这么一场大会,主要还是因为美洲以及亚洲国家在这方面没有完备的体系,所以才用这么一场正式化的会议对单位进行了定性。
其中亚洲的国家主要是指霓虹,与明治维新有关系,此处就不赘述了。
顺便一提。
那场会议上定义了七个电学计量单位,分别是:
库伦、安培、伏特、欧姆、法拉、亨利和西门子。
当然了。
看到这里,可能有同学会问:
以1850年的科技水平,到底是怎么在真空下测算出那些数据的呢?
这其实和徐云上辈子写小说的时候,一个读者提出的‘1850年数值就可以那么精确了吗’有些类似。
这两个问题的根本原因还是在于固有的认知壁垒——很多人以为1850年仿佛和现在是两个纪元,能算出10x10=100就很了不起了。
这其实是个非常严重的错误。
实际上。
1850年已经可以算是近代科学的临近节点了。
在这个节点内,很多领域并不像大家认为的那样原始。
例如真空测量。
其实早在1643年,伽利略的学生托里切利就做出了世界上第一个衡量气体压强的装置。
他靠实验证实了大气压相当于760mm汞柱的压强...也就是7.6×104Pa,开创了定量测量真空程度的先河。
在现在1850之前,波登——也就是鼓捣出波登管的那位大佬,更是把形变真空计都给发明出来了。
要不然你以为小麦为啥能在麦克斯韦方程组中,推算出光在真空里的速度?
1850年和2022年有着无法逾越的壁垒,这点毫无疑问。
但这并不代表那个时代就是纯纯的原始社会,没有任何亮点。
这就和如今的网文小说一样,2022年出了不止一本的10万均订作品,这在2012年是想都不敢想的事情——那时候头部的均订也就一万多两万罢了。
可你能说2012年的网文作品就毫无亮点吗?
显然不是的。
《遮天》《吞噬》《永生》《凡人》这些作品,哪怕以2022年的眼光去看都依旧堪称经典。
每个时代都有各自的局限性,但也同样有它的闪光点。
视线再回归现实。
想到了V=1/√ ̄μ0ε0,那么接下来就很简单了。
“V=1/√ ̄4π×10^-7m·kg/C2X8.854187818×10^-12C2s2/kg·m3.......”
如此复杂的计算过程,自然也就又交给了小麦操刀:
“所以V=√ ̄8.987552x10^16m2/s2......”
“最后答案是2.9979X10^8m/s!”
小麦计算出的数值是真空中的光速,加上徐云等人测量多多少少都有些误差,因此在小数点后有些不同是非常正常的。
“2.9979X10^8m/s......”
法拉第重复着这个数字,心中感慨不已的同时,还鬼使神差的冒出了另一个想法:
如果自己想要在剑桥大学长期任教,估计要定期向阿尔伯特亲王讨要一些硝酸甘油了.....
随后他深吸一口气,看向徐云,问道:
“罗峰同学,如此看来,光和电磁波难道是一种东西了吗?”
徐云果断点了点头,刚想说某些话,将出口时却生生止住了。
刹那之间。
他的心中掠过了很多想法。
只见他迟疑片刻,本应出口的内容换成了另一句话:
“是的,法拉第先生,根据当年肥鱼先祖的研究,他最终得出了一个结论。”
“那就是电磁波,是一种特殊频率的光。”
后世学过高二物理的朋友应该都知道。
光其实是电磁波的一种,属于电磁波的真子集。
通俗地说就是某一个频率...也就是波长范围内的电磁波,我们称之为光。
例如人类只是灵长目动物里面的一部分而已,如果把人类比喻成光,那么电磁波就是所有灵长目动物。
当然了。
这只是比较基础的一些概念,深入下去就很复杂了。
比如电磁波可以说不需要介质传播,也可以说以时空为介质传播,譬如时空波动就是弦论中的开弦。
所以引力引起的时空曲率变化可以影响光,甚至有些人认为人们曾经寻找的以太其实就是时空本身等等.....
尤其是一些民科,酷爱在这方面提出一些稀奇古怪的看法。
据说去年还有人发邮件到科院,表示希望能进托卡马克观测一番......
别人是朝闻道夕死可矣,这位是朝闻道秒死可矣......
总而言之。
无论更深层次的理论哪个正确,光是电磁波的真子集这个概念还是没问题的。
但是思索再三,徐云还是决定提出一个相反的说法:
电磁波是一种光。
毕竟就目前的情况来说,‘肥鱼’的人设实在是有些太完美了。
历史上无数的例子告诉我们,一个完美无缺的‘神’是不存在的,也是会出问题的。
任何一个人都会犯过错,甚至有被人诟病的黑点。
长久以往,这并不是一件好事。
所以徐云干脆学了个萧何自污,给‘肥鱼’套了个黑色的光环。
其实在此之前,徐云就考虑过这个问题。
奈何想要找一个可以作为黑点、但同时又对科学史发展没那么大影响的实验目标,筛选起来确实有些困难。
而可巧不巧的,电磁波便是一个很不错的选择。
电磁波和光的属性纷争始终都维持在理论领域,实操环节该怎么样还是怎么样。
甚至你说光和电磁波都是另外一种不存在的东西——比如说都叫做‘钓鱼娘’,在实操环节也不会有太大影响。
同时在过几年。
等到JJ汤姆逊从实验中发现了阴极射线,科学界多半便会对徐云的说法产生怀疑了。
待光是电磁波的真相一被发现,想必届时很多人都可以松一口气:
哦,原来肥鱼先生也会犯错啊......
格局.jpg。
当然了。
此时的法拉第并不知晓徐云的想法。
在听到徐云的这番话后,他的心中只是闪过了一丝微不可查的怪异感,便很快接受了这个解释。
毕竟从目前掌握的现象来看,光和电磁波确实找不出太明显的区别。
随后徐云又与法拉第等人用偏振片之类的设备验证了电磁波的特性,发现它同样具备有折射、反射以及偏振的特性。
到了这一步,剩下的就是收尾环节了。
只见法拉第取出一张羊皮纸,在上头写下了最终结论:
【经验证,电磁波是一种特殊的光】。
随后法拉第等人又归纳了一遍实验结果,准备将相关内容在下一次学术会议上正式公布。
至此。
徐云在剑桥大学搞出的第一波骚操作,便正式被画上了休止符。
想来从今以后,应该不会再遇到比这更刺激的事儿了.......
吧?
法拉第和焦耳基尔霍夫都出来了,徐云确实想不出还有什么比这阵仗更大的事情了.......
嗯,绝不可能!
如果有,他愿意当场再把那柄斧头吃掉!
半小时后。
收拾好设备的徐云带着小麦,重新回到了302宿舍。
刚一进屋。
徐云便将围巾一解,仰躺在了床上。
实话实说。
这两天的实验看起来非常顺利,但对于徐云来说,肩膀上的压力却也着实不小。
毕竟整个环节中哪怕有一个细节出错,都可能对结果造成不可逆的影响。
好在靠着自己上辈子勤奋更新积累下的人品,这一关算是顺利度过了。
而就在徐云仰躺之际。
他的面前久违的浮现出了一道光幕。
【检测到面壁者第一环任务已完成,任务评价及第二环任务生成中.....】
........
注:
高考出成绩了,有同学报一下分数吗?
------题外话------
今天做了针灸,手不敢动太厉害,章节有点短,25号1.5万字!