证明地球转动的摆无论我们认为地球是绕自身轴旋转，或者认为是恒星绕地球旋转而地球处于静止，这都是无关紧要的。 ——马赫 三百多年以前伽利略接受罗马教廷的审判，当他被迫承认地心说的时候，有人记载说伽利略喃喃自语道：“可是地球仍然在动啊！”伽利略是否说过这句话已经不可考，按理说后人杜撰的成分比较大。很难想象有人听见了伽利略低声说出的“异端”言论，并且把它记录了下来，更何况当时伽利略已经神志不太清醒。圣经说大地是不动的；而现在，即使是小学三年级的学生也知道地球存在自转和公转。那么，一个问题是，如何观察到地球的运动——比如自转呢？ 150 年前的实验 时间回溯到 1851 年的巴黎。在国葬院（法兰西共和国的先贤祠）的大厅里，让·傅科（Jean Foucault）正在进行一项有趣的实验。傅科在大厅的穹顶上悬挂了一条 67 米长的绳索，绳索的下面是一个重达 28 千克的摆锤。摆锤的下方是巨大的沙盘。每当摆锤经过沙盘上方的时候，摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。按照日常生活的经验，这个硕大无朋的摆应该在沙盘上面画出唯一一条轨迹。 国 葬院外观 实验开始了，人们惊奇的发现，傅科设置的摆每经过一个周期的震荡，在沙盘上画出的轨迹都会偏离原来的轨迹（准确地说，在这个直径 6 米的沙盘边缘，两个轨迹之间相差大约 3 毫米）。“地球真的是在转动啊”，有的人不禁发出了这样的感慨。 关于 1851 年傅科摆实验的版画，注意沙盘上画出的痕迹 自转和惯性 傅科的这个摆的是一个演示地球自转的实验。这种摆也因此被命名为“傅科摆”。傅科摆为什么能够演示出地球自转呢？。简单的说，因为惯性。 通常，我们说“地球具有自转”的时候，我们并没有明确出它到底相对于什么自转。这是一个非常重要的问题，如果没有参照物，谈论运动是不可想象的。还没有办法在空间中打上一根钉子作为绝对的参照物，因此，我们只能依靠较远的、看起来似乎是静止的天体作为参照物。事实上，那些天体也绝不是“空间中的钉子”，只不过因为它们实在太遥远了，我们不妨——事实上恐怕也是唯一的选择——把它们作为参照物。以遥远的恒星作为参照物，一个物体不受外力作用的时候，将一直保持它的运动状态。这也是牛顿第一定律的内容。 摆是一种很有趣的装置。给摆一个恰当的起始作用，它就会一直沿着某一方向，或者说某一平面运动。如果摆的摆角小于 5度的话，摆锤甚至可以视为做一维运动的谐振子。 现在，考虑一种简...
