为米制基准献身的两位科学家

  Aaron ·  2013-09-22 09:01  ·  24382 次点击
1792年,法国科学院决定创造一个全球通用的量度单位:这个单位将是北极到赤道距离的1千万分之一。为此,两位法国天文学家从巴黎出发,相背而行。他们要测出从敦刻尔克经由巴黎到巴塞罗那的子午线弧段。
博学多才的让-巴蒂斯特-约瑟夫·德朗布尔向北走,细致认真的皮埃尔-弗朗索瓦-安德列·梅尚往南走。
一旦两人达到目的地,他们就开始测量彼此之间的距离。从1792年到1798年近7年的时间里,这两位科学家的足迹穿越了革命战火纷飞的法国大地。德朗布尔曾在巴黎郊外幸运地躲过断头台,梅尚则在法国与西班牙的战争中一度困在敌后并被囚禁。
但是,两人终于在南部要塞卡尔卡松会合。他们从那儿返回巴黎,把获得的资料交给一个国际委员会。人们像迎接英雄一样迎接他们,并做成一根1米长的纯铂棒来纪念他们的计算结果。法国当时的新统治者拿破仑·波拿巴称:“胜利如过眼烟云,但这项成就将永存于世。”
由于受当时科学技术与数学理论发展局限,两位在18世纪受命算出1米有多长的法国天文学家在计算中将不规则的地球错误假设成规则球体,在计算过程中尚未懂得应用最小二乘原理使仪器误差和观测误差极小化,他们得出的1米比实际应有的的距离短了0.2毫米。更糟的是,这两位科学家细致的计算过程似乎使他们找不出出现误差的原因,从而无法修正,也就是说这个错误一直保留到今天。梅尚发现,他在两个夏天从同一个地方得到的读数不能吻合。为了修正这一错误,他再次出行,1804年不幸死于疟疾。
1817~1819年间,法国科学家拉普拉斯把概率论用于提高大地测量资料的准确度,拉普拉斯的误差理论用最小二乘原理使仪器误差和观测误差极小化,他著有论文《概率测地公式在巴黎子午线测量中的应用》。他的助手德朗布尔等在1796年只用了27个三角网资料,而拉普拉斯用了全部700个三角网原始资料,算出了不同子午线长度量级的误差概率,得出巴黎子午线长度的最优值。正是拉普拉斯数学理论的进展与实际应用,才修正了梅尚与德朗布尔的计算误差。但这也不是最后的结论。普朗克说过,在科学的发展中,一个概念从来都不会是刚开始就以其最后的完整形式出现。根据现代卫星的测量结果,从极点到赤道的经线长10002290米。
德朗布尔Delambre,Jean-Baptiste-Joseph(1749-09-19,法国亚眠~1822-08-19,巴黎)法国天文学家。曾编制天王星位置表。1788年达西建造一座天文台供德朗布尔使用。他在这座天文台中几乎不间断地进行观测和计算,并于1792年出版《太阳、木星、土星、天王星和木卫星表》。1795年起在经度局任职。1792~1798年,他测量了从法国的敦刻尔克到巴塞罗那的子午线弧段,并在《公制的基础》(3卷,出版于1806,1807,1810)一书中详细介绍了这项工作。1807年成为巴黎法兰西学院天文学教授。经度局于1817年重新出版他的《木卫星表》。为纪念他的功绩,月球上有一座大环形山用他的名字命名。
梅尚Mechain,Pierre(-Francois-Andre)(1744-08-16,法国拉昂~1804-09-20,西班牙卡斯特利翁-德拉普拉纳)法国天文学家和水文学家,和J·德朗布尔一道,在1792~1798年间测量了从敦刻尔克到巴塞罗那的子午弧,为国民议会所要求的米制长度单位建立基准。他还发现了11颗慧星,并计算了它们和其他已知慧星的轨道。梅尚生于贴涂天花板巧匠家庭,他在早年就显示出卓越的数学才能。在18世纪70年代,他在凡尔赛海图档案馆任水文师。后他从事天文学研究,1782年,因对慧星的研究获得成果而进了皇家科学院。此外,他还发现许多星云,后来由C·梅西叶收入其著名的星团星云表中。
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