你好月球！小火箭詳解人類測量地月距離的技術之二

小火箭出品

本文作者：邢強博士

本文共2562字，21圖。預計閱讀：3分鐘。

本文是小火箭月球系列報告的第1季的第7個系列。共5篇，本文是該系列的第2篇。

雖然能夠在夜晚發出亮光的光源，可以追溯到石器時代的篝火，也能夠鎖定在愛迪生的燈泡，但是，能夠足夠匯聚，把光打到超遠距離仍能保持一定亮度的光源，實在難找。

燈塔為航船指引著方向。

不過，我們仔細觀測的話，可以發現，即使是燈塔的燈光，也是會快速發散的。按照這個趨勢，不用到月球，即使是100海里之外，也已經很難和星光區別開來了。

後來，軍用探照燈把光的指向性提升了一個檔次。

小火箭定律：迄今為止，在人類工程技術發展史上，幾乎沒有任何一項尖端技術能夠被軍方所忽略。不管這項技術的初衷到底是用於提升人類的生活質量還是僅僅用來滿足人類的好奇心，最終這些傢伙大多都被拿來用於增強軍隊的作戰效能了。

上圖為日俄戰爭期間，俄國水兵用軍用探照燈搜索和警戒海面，應對日軍夜襲的場景。

這套系統有個浪漫又帶有工業風的名字：人造月光。

上圖是愛迪生本人與他發明的「攜帶型」探照燈單元的合影，攝於1915年。這種可以依靠自身電池供能的可移動大功率光源，在一百多年前是很有用處的。

這是第二次世界大戰期間，英國士兵調用履帶式探照燈單元對空進行警戒的場景。

上圖為1942年11月20日夜晚，空襲警報拉響之後10秒的直布羅陀海峽。

第二次大戰期間，探照燈曾被大量使用於對抗敵方的夜間空襲。當時的防空炮兵同時使用兩組探照燈，由兩組探照燈的不同仰角可以藉助三角函數來計算出來襲轟炸機的高度。然後通過電報或者光源編碼的形式，把這個高度通知給高射炮單元，用以給高射炮的炮彈的引信做初始裝訂，提升防空火炮的作戰效能。

另外，探照燈對使用光學式投彈瞄準器的來襲轟炸機也能造成相當程度的干擾。

第二次大戰期間，通用電氣擁有專利的軍用探照燈使用帶有陀螺儀的燈架，光源由碳電弧提供，在功率達15千瓦的發電機的支持下點亮，然後在直徑達152.4厘米的鍍銠盤狀凹面鏡匯聚，能夠在焦點達到峰值8億坎德拉的光源。

即使是這樣，這種光源的有效照距也僅能達到56公里。

小火箭註：坎德拉，發光強度的單位，國際單位制七個基本單位之一，符號cd。在給定方向上，給定的黃綠光源在指定頻率下，每單位立體角內所發出的的光通量為683分之1瓦的時候，為1坎德拉。

1支家用的普通蠟燭，在正常燃燒的情況下，在普通大小的卧室牆面上的光強約為1個坎德拉。

無論是可以照亮5.6萬米高空的軍用探照燈，還是盡職盡責的燈塔，對於38萬公里以外的月球來說，還是不太夠用。

怎麼辦？

有激光！

1916年，已經37歲的愛因斯坦博士，依然有著較為旺盛的創造力。他分析了原子模型後，發現了原子的受激輻射與自發輻射的關係。

1年後，愛因斯坦博士寫了一篇名為《關於輻射的量子理論》的文章，詳細闡述了他對於受激輻射的設想。

10年後，在1926年，劍橋大學的物理學家狄拉克首次通過實驗證明了受激輻射的存在。

在此之後人們很長時間都在猜測，可否通過人為干預整個激發過程，來產生強度超過之前所有光源的光。

1927年，狄拉克與愛因斯坦博士在索爾維會議上相逢。那次會議，已經永載史冊。而由此，關於量子，關於激光，甚至關於整個宇宙的新理解，開始萌芽。

說起索爾維會議，小火箭在這裡提兩點：

第一：索爾維，是比利時的化學家、學者、企業家和大慈善家。16歲的索爾維因為胸膜炎，未能完成學業，但是他不斷學習，最終成為化學家。他在1865年發明的索爾維制鹼法，至今仍然是人類生產蘇打的重要工藝。

成為化工巨頭索爾維工業的創始人之後，索爾維兄弟逐漸成為比利時乃至整個歐洲的巨富。

他們有一個理念：要把財富用於全人類的探索事業。

索爾維兄弟一生資助過大量科研事業和有志於學習和研究的人：資助極地科考活動，資助年輕但是貧困的物理學家。

當然，最有名的就是從1911年開始，索爾維召集當時全球的頂級物理學家匯聚在一起，舉行的索爾維會議了。

第二：索爾維會議舉辦過多次，而愛因斯坦博士與狄拉克相逢的這第五次索爾維會議，最是人類群星閃耀時。

（很多研究物理的人，把下面這張照片存下來，定時拜一拜沾靈氣的說。）

小火箭風格：

上圖，最上面一排，從左到右：奧古斯特·皮卡爾德、亨里奧特、保羅·埃倫費斯特、愛德華·赫爾岑、西奧費·頓德爾、埃爾溫·薛定諤（喵~）、維夏菲爾特、沃爾夫岡·泡利、維爾納·海森堡、拉爾夫·福勒、萊昂·布里淵；

中間一排，從左到右：彼得·德拜、馬丁·努森、威廉·勞倫斯·布拉格、亨德里克·克雷默、保羅·狄拉克、阿瑟·康普頓、路易·德布羅意、麥克斯·玻恩、尼爾斯·玻爾；

最下面一排：歐文·朗繆爾、麥克斯·普朗克、瑪麗·居里、亨德里克·洛倫茲、阿爾伯特·愛因斯坦、保羅·朗之萬、查爾斯·古耶、查爾斯·威耳遜、歐文·理查森。

不過，激光的理論雖然開始嶄露頭角，但是真正的第一次工程化實現，還是要等到第二次世界大戰結束。

詳見下一篇《你好月球！小火箭詳解人類測量地月距離的技術之三》

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本文是邢強博士原創文章，騰訊獨家內容。懇請朋友圈轉發。

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