Den 3. februar 1851 demonstrerede en 32-årig franskmand - som var faldet ud af medicinsk skole og faldt i fotografering - definitivt, at Jorden faktisk roterede, hvilket overraskede den parisiske videnskabelige virksomhed.
Léon Foucault handlede på en længe og havde bestemt, at han kunne bruge en pendel til at illustrere effekten af Jordens bevægelse. Han sammenkaldte en gruppe videnskabsfolk og lokkede dem med en note, der erklærede: ”Du er inviteret til at se Jorden vende.” Foucault hængt en pendul fra loftet i Meridian Room of Paris Observatory. Da det fejede gennem luften, spores det et mønster, der effektivt beviste, at verden snurrede omkring en akse.
En måned senere delte Foucault sit eksperiment med hele Paris i den majestætiske Pantheon-bygning. Ifølge American Physical Society suspenderede han fra Pantheons høje kuppel en messingbob på 61 pund på et 220 fods kabel. Da den svingte frem og tilbage, spores den spidse ende af boblinjerne i sand, der var hældt på en træplatform. Med tiden ændrede vinklen på disse linjer sig, hvilket antydede for publikum, at retningen for pendulens rejse skiftede under påvirkning af en uopfattet rotationsbevægelse - Jordens retning.
Foucault var i stand til at demonstrere et videnskabeligt koncept på en måde, som den gennemsnitlige person nemt kunne forstå, siger Rebecca C. Thompson, leder af offentligheden for APS. I århundreder var det en almindelig tro på, at Jorden roterede på en akse. Men det var Foucault, der udtømte vedvarende tvivl en gang for alle og etablerede fænomenet fast på det faktiske område. ”Det begyndte virkelig det kulturelle skift til grundlæggende at forstå vores univers anderledes, ” siger Thompson.
Eksperimentet var et hit, der trak flokke af fascinerede parisiere og katapulterede Foucault til berømmelse. Pendler baseret på Foucaults beregninger begyndte at vises over hele verden - og er stadig ikoniske træk ved mange videnskabsmuseer i USA og andre lande.
Smithsonian-institutionen lavede et pendul til et samlingspunkt for dets museum for historie og teknologi (som senere blev Nationalmuseet for amerikansk historie). Bygningen - som åbnede i 1964 i National Mall i Washington, DC - var designet med henblik på at rumme en pendul. Det hang fra loftet på tredje sal og strækkede sig 71 fod gennem bygningens centrum, hvor det svingede langsomt og rytmisk over en fantasifuldt emblazoneret cirkel på første sal. Smithsonian-pendelen var beregnet til at ses ovenfra, på anden sal.
Et Foucault-inspireret pendulapparat på CosmoCaixa-museet i Barcelona, Spanien. Når pendulens vej forskydes på grund af Jordens rotation, vil boben gradvist slå over alle de lodrette stænger omkring cirkelens omkreds. (Wikimedia Commons) Når man kigger ned, så de besøgende en symmetrisk hul messingbob, der vejer ca. 240 pund og formet som en omvendt tårnstrå. Da det bevægede sig frem og tilbage - lettet med et elektromagnetisk skub for at holde det kontinuerligt svingende på trods af luftmodstand og vibrationer i kablet - ville det slå tomme eller så høje stifter ned ved faste punkter langs omkredsen af en lille cirkel. Over tid kunne seerne se retningen for pendulets sving ændre sig, hvilket indebærer, at Jorden roterede under dem.
Smithsonian-pendelen, som alle pendler, bevægede sig i overensstemmelse med Foucaults sinuslov, der forudsiger, hvor meget en pendulsti vil fordreje hver dag baseret på dens breddegrad. Fraværende af udvendige kræfter, ville en pendul svinge frem og tilbage i et enkelt plan for evigt - der ville ikke være nogen gradvis vinkelskift. Men Jorden roterer, så historien er ikke så enkel.
Da alle punkter på Jordens overflade roterer som en enhed, følger det, at de, der er placeret på de bredere dele af planeten - tættere på ækvator - skal dække flere meter hvert sekund (dvs. gå hurtigere) for at "holde trit" med de punkter, der spores mindre cirkler hver dag på de ekstreme nordlige og sydlige breddegrader. Selvom de ikke føler det, bevæger en person, der står i Quito, Ecuador, sig med markant højere hastighed end en i Reykjavik, Island.
Fordi hver sving i en pendul tager den fra et punkt længere fra ækvator til et punkt tættere på ækvator og vice versa, og hastighederne på disse punkter adskiller sig, forvrider pendulens sti subtilt med hver svingning, gradvist drejet væk fra dets oprindelige orientering. Omfanget af denne effekt afhænger af hvor på Jorden pendelen svinger.
På Nordpolen - hvor små ændringer i breddegrad har store konsekvenser - ville stien, der spores af en pendul, skifte gennem hele 360 grader på kun 24 timer, forklarer Thompson. Ved ækvator kunne man i det hele taget ikke se en pendels bevægelse forvrænge.
Ved hjælp af sin sinus-lov forudsagde Foucault, at hans pendulsti i Paris ville skifte 11, 25 grader hver time, eller 270 grader på en dag. Og det gjorde det.
Smithsonian-pendelen blev i sidste ende afbrudt med den begrundelse, at det ikke havde meget at gøre med amerikansk historie, det nye fokus for det tidligere Museum of History and Technology. (Smithsonian Institution Archive) Hans sinuslov giver enhver med en anstændig forankring i trigonometri mulighed for at bruge en pendul til at bestemme deres breddegrad. Men mest på museer over hele verden er pendelen blevet et objekt, der fremkalder undring.
Så ikonisk som elefanten, der hilser besøgende i rotunden af Smithsonian's National Museum of Natural History, var pendelen på History and Technology museum et mødested, et slående kulisse til refleksion og uddannelse. ”Det lignede meget som en springvand i en park, ” siger Peter Liebhold, en kurator inden for arbejds- og industriafdelingen på American History Museum.
Både børn og voksne vil stirre på pendelen og meditere på dens bevægelse og betydning. En morgen i 1998, inden museet havde åbnet, knækkede kablet og sendte den massive bob, der ramlede mod gulvet, og manglede snævert en ansat.
I stedet for at reparere kablet valgte museet at trække Foucaults pendul tilbage. Dets direktør besluttede på det tidspunkt, at enheden ikke havde meget at gøre med hverken Amerika eller historie, siger Liebhold.
Beslutningen delte medarbejdere. ”Der var pendulknusere og pendelhatere, ” siger Liebhold. Pro-pendul-medarbejdere sagde, at det var sejt og sjovt at se på. Anti-pendulgruppen mente, at den ikke tilføjede meget til museets bestræbelser på at lære offentligheden om amerikansk historie og kultur.
Selvom Liebhold siger, at han var i hatterlejren, mener han, at pendler har deres sted, bare andre steder. En pendul "gør masserne mere tillid til videnskabens magt, " siger han.
Thompson er enig og bemærker, at mens pendulet ikke længere er nødvendigt for at bevise, at Jorden roterer, “er det nyttigt, hvis vi kan få børn engageret i videnskab.”
