从地球到月球

在访问林肯大学仅仅9年后，爱因斯坦就离开了这个世界。他于1955年去世，而激光器的第一台原型机制成于1960年。命运剥夺了他看到激光器的机会，这是研究光的主要科学仪器之一。激光器能产生准直的单色光束，也就是说，其产生的光具有确切的颜色，用更专业的术语来说，构成单色光束的所有电磁辐射都具有相同的且定义明确的能量。该光束即便往返月球一次，也可被准确识别。

实际上，激光的单色特性及光速是一个基本常数，这一事实是精确研究地球与其卫星之间距离的基础。这一壮举由当时在麻省理工学院工作的意大利物理学家乔治·菲奥科（Giorgio Fiocco）于1962年完成。实验过程是菲奥科向月球发射了一束激光，并测量了从月球表面反射回来的光。菲奥科和他的同事路易斯·斯莫林（Louis Smullin）以不屈不挠的精神在实验中寻找直接由月球表面反射回来的激光信号。鉴于反射光的强度极弱，所以寻找反射光并非易事，两位物理学家在1962年5月9—11日终于完成了这一实验，从而为其他光学实验应用铺平了道路。由于光速已知且恒定，那么通过测量光从发出到自月球反射回地球所需的时间，即可准确地得到地球与月球间的距离。据实验记录，该时间大约为2.5秒，则地球与月球间距离的平均值约为384 400千米。

即使是在今天，科研人员也会定期进行菲奥科测量，以确定地月间的距离，只不过该测量已变成借助阿波罗计划中宇航员安放在月球上的仪器完成——这就是现代激光测月技术。由于相对简单，且产出信息量较多，因此该实验被认为是阿波罗11号任务中收效最大的实验。被带到月球上的装置实际上是一面朝向地球、边长约0.5米的方形面板。面板上固定了大约一百个后向反射器，这些特殊的反射器能够将光线沿着来时的方向进行高效反射（这与镜面反射原理相同）。这里说的光线是从地球“射”向月球的激光，而面板充当了靶子。

从地球上瞄准一个放置在月球上的比一个比萨盒大不了多少的物体，这听上去像是科幻片，但美国加利福尼亚州利克天文台的科学家借助一台功能强大的望远镜在宇航员登月几天后就做到了这一点。做到这件事非同小可，因为该实验中光程超过了70万千米，而在到达月球的直径约4千米的光斑中只有射中面板的光才对测量有用。难怪美国国家航空航天局写道：瞄准月球上的“镜子”简直就像用一把步枪射中了3千米外的一枚硬币！ 通过月球激光测距实验，我们可以把地月距离精确到厘米，精确度达到了地月距离的百亿分之一。 激光器所发出的光可以帮助人类实现之前无法想象的测量精度，甚至像刚刚说的那样用于界定长度。因此，科学家于1983年用激光重新修订了对米的定义（这是最新的，也可能是长久有效的）。2018年，国际单位制也基于基本物理常数重新进行了全面的修订。 xkUzrIZxeYJLoI2QBSl0461eX3Sza5q3VDi1gPT0qJU2JjQ47vFW+3HhSVdiIqzx