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学生: 这里面的弹簧特别 精巧。
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费恩曼: 对。它们不仅在很小的意义上很精巧,并且在制造它们的方法的意义上也很精巧:你们知道它们是非常好的钢,弹簧钢,每样东西都恰到好处。
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这类的陀螺仪其实是不现实的。要把它做成所要求那样精确是如此 的困难。它必须在绝对没有灰尘的房间里制造——人要穿上特殊的大衣、手套、长靴和面罩,因为如果在这些东西里面一个部件上沾有一粒灰尘就会造成摩擦力而产生错误。我敢打赌他们报废的比做成功的还多,因为每个部件都必须如此 仔细地制造。它不是你拼合出来的小玩意;那是极其困难的。这样异常的精密度到了我们当前能力的边界。所以这是很有兴趣的。当然,你可以发明或构思出对它的任何改进都是了不起的事情。
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主要问题之一是当盒子的轴偏离中心并且转动起来;这样你测量到绕错误的轴的扭转,于是你会得到古怪的答案。但从我看来不言而喻的是(或者几乎是——我可能错了),这不是本质问题 ;一定会有某种方法支持一个旋转着的东西使得支持力跟随引力中心变动。同时,你可以测出它正被扭曲,因为扭曲与偏离引力中心是不同的。
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我们要做的是得到一台直接测量对引力中心扭曲的器件。假如我们能够想出一种方法,保证测量扭曲的器件测量的肯定 是相对于引力中心的,如果引力中心晃动它不会出现任何差别。如果整个平台总是在晃动,你试图测量的东西也作同样 类型的运动,这样就没有办法摆脱 它。但是这种偏离中心的飞轮并不 正好是和你要测量的东西同样的,所以必定有某种出路。
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学生: 机械/模拟积分器即将过时,一般说来,人们是否更喜欢用电子/数字的器件?
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费恩曼: 正是这样。
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大多数积分器件是电的,有两种一般类型。一种是所谓“模拟”:这种器件用物理方法 ,这种方法之一的测量结果就是某个东西的积分。例如,如果你有一个电阻,你加上一定的电压,通过电阻就有一定的电流,电流正比于电压。如果你是测量总电荷而不是电流,你知道这就是电流的积分。当我们通过测量角度将加速度积分——这是一个力学的例子。你们可以用各种方法来做这种类型的积分,无论它是力学的还是电学的,它们都没有什么区别,通常是用电的方法——但这仍旧是模拟方法。
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还有另外一种方法,提取出信号并把这信号转换成例如频率。把信号转换成许多脉冲,当信号较强时产生脉冲更快。然后计算 脉冲数目,你们明白吗?
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学生: 将脉冲的数目加起来,是吗?
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费恩曼: 就是计算 脉冲的数目;你可以用一个像小型计步器那样的器件来进行计数,每一个脉冲按一次,或者你可以用电的方法,即用带有来回翻转状态电子管来做这事。然后,你如果要把它再积分,你可以用数值方法来做这些事——就像我们在黑板上做数值积分。你实质上是做一台加法机——不是积分器,而是加法机——我们用这加法机把数加起来,只要你设计正确,这些 数里面不会出现明显的误差。所以由于积分器件引起的误差可以减少到零,不过,测量设备中,如摩擦力之类引起的误差仍旧存在。
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他们在实际的火箭和潜水艇中还没有大量使用 数字积分器。但是他们正在向这方向努力。他们可以消除积分机不精确所产生的误差——他们可以 消除,只要你把信号转换成他们所说的数字信息——许多点——可计数的东西。
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学生: 这样你就有了一台数字计算机?
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费恩曼: 这样你就有了某种类型的小型数字计算机,它做两次数值积分。从长远来看这比模拟方法更好。
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当前计算机大部分是模拟的,很可能将来都要转为数字式——大概在一年或两年内——因为里面没有误差。
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学生: 你可以用一百兆周逻辑!
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费恩曼: 速度不是最本质的;只是一个设计的问题。模拟积分器现在已经觉得太不精确了,最简单的办法就是改成数字式。我猜想,这或许就是下一步。
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当然,实际的问题在于陀螺仪本身;它必须做得越来越好。
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学生: 多谢这有关应用的讲课。你是不是认为在这学期里以后还会讲更多一些?
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费恩曼: 你喜欢这类有关应用的内容?
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学生: 我打算将来去搞工程。
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费恩曼: 很好。这当然是机械工程中最美妙的东西之一。
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我们来试一试……
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——它开动了吗?
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学生: 没有。我想插头没有插上。
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