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爱因斯坦读过的一本启蒙手册（5）
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这是一部爱因斯坦少年时代的启蒙读物，书名是《自然科学通俗读本》（Popular Books on Natural Science）。尽管过去了一百多年，但是其中洋溢着的科学精神依然光芒四射。科学知识是不断更新的，科学的精神却永远长青。一百多年后，这部“通俗读本”依然值得我们一读。——译者
自然科学通俗读本（5）
翻译 马德
第2卷 速度
第2章 如何测定电流的速度
作者：Bernstein, Aaron David, 1812-1884
为了解释电流的速度是如何被测定的，我们先介绍一个实验：
当一根靠近电机的电线被磁化的以后，如果用这电线的一端去触及电机，立刻会在这端点看到闪烁的火花。如果这时用电线的另一端去触及别的仪器设备，也同样会看到火花。上面所说的两次火花，我们把第一个称之为“入端火花”，另一个称之为“出端火花”。假设有设置一根电线，长度为若干英里，用它去做跟上面所说的试验，我们同样会观察到电线两端都出现火花现象。
显然，电流从电线的一端传送到另一端需要一段时间，电火花的出现也同样会是“出端火花”晚于“入端火花”。但是在实际上，凭着我们的肉眼，无论如何是看不出电线两端火花在出现时间上的差别的。究其原因，部分是因为在视网膜上的成像会持续一段时间，这种现象会给我们造成错觉，使我们感觉到被观察现象的持续时间比实际的要长。另外一个原因，则是因为从“入端火花”到“出端火花”的速度太快。由于这两个原因，使我们误以为这两次火花是在同一时刻发生的。
不过，通过一种独具匠心的办法可以在很大程度上克服我们肉眼观察的缺陷。
这个不同寻常的发明，已经被实践证明是可靠的，请读者费心阅读下面的介绍，相信一定会有所启迪。
为了测量电流的速度，把很长的一根电线，使它的一端垂直地置于另一端的上方。现在，如果一位观察者用肉眼注视，这根垂直电线两端出现的两个位置垂直的火花会被同时看到，一个火花在上，一个在下，就像是标点符号中的冒号一样，是这个样子——“：”
但是，为了测定电流的速度，观察者不是用眼睛直接去注视两端的火花，而是用一面很小的镜子来观察。为了实施测量，要在垂直方向上以极快的速度转动镜子，这样做的目的，是要在这面小镜子里同时看到上下两端的火花。如果镜子安置的位置恰当，并且当镜子的转动达到一定的速度时，两端的火花是可以通过这个设施看到的。但是，在镜子里看到的两端火花，并不是垂直地一个在另一个的上面，而是呈现出倾斜的状态。
这是怎么回事呢？
原因是这样的。先出现的“入端火花”与较后出现的“出端火花”，先后有一段很短的时差。在这极短的时间内，镜子是转动的，而且因为转动的间隔很短暂，所以看上去仿佛那个“出端火花”是从“入端火花”的位置移动出来的。
因为是通过快速的转动，观察者才从这面很小的镜子里同时看到了两端的火花，所以我们可以确定，在镜子转动的时间内，电流从电线一端传到了另一端。只要略加思考，这一点我们很容易理解。这个时间是可以被精确计算的，前提是需要三个已知的条件，即：电线的长度，镜子转动的速度，以及在镜子到两个火花之间的角距离（译注：角距离，是由一定点到两物体之间所量度的夹角）。假设电线长1,000英里，镜子的转动速度是每秒100次（译注：原文为100,000 times in a second.，根据上下文推测，可能有误，应是100 times in a second），现在，如果在镜子转动一次的时间内电流传过了1,000英里长的电线，那么，接下来我们就可以知道，电流必须在1/100秒的时间里移动1,000英里,，或者说，每秒移动100,000英里。
但是，当电流通过1000英里长的电线时，镜子并没有旋转完整的一周，即360度；事实上，它所转动的角度几乎等于144度。因此，电流每秒通过的距离要比100,00英里更长。长多少呢？按100,000英里电线长度除以镜子转动的次数来计算，360度与144度之比是2.5倍，那么每秒时间内电流传输的距离就是250,000英里。
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