ב -3 בפברואר 1851, צרפתי בן 32 - שנשר מבית הספר לרפואה והתעמק בצילום - הוכיח באופן סופי כי כדור הארץ אכן הסתובב, והפתיע את הממסד המדעי הפריסאי.
לאחר התנגדות, קבע ליאון פוקו שהוא יכול להשתמש במטוטלת כדי להמחיש את השפעת תנועת כדור הארץ. הוא כינס קבוצה של מדענים, מפתה אותם עם פתק המצהיר, "אתם מוזמנים לראות את כדור הארץ מסתובב." פוקו תלה מטוטלת מהתקרה של החדר המרידיאני של מצפה הכוכבים בפריס. כשהוא טאטא באוויר, הוא התחקה אחר תבנית שהוכיחה למעשה שהעולם מסתובב סביב ציר.
חודש לאחר מכן שיתף פוקו את הניסוי שלו עם כל פריז בבניין הפנתיאון המלכותי. על פי האגודה האמריקאית לפיזיקליות, הוא השעיה מכיפתו הגבוהה של הפנתיאון בוב פליז בגודל 61 פאונד על כבל 220 רגל. כשהוא מתנדנד קדימה ואחורה, קצהו המחודד של הבוב נמתח בחול שנשפך על משטח עץ. עם הזמן השתנתה זווית הקווים הללו והציעה לחברי הקהל כי כיוון נסיעתו של המטוטלת משתנה תחת השפעת תנועה סיבובית שלא נתפסת - זו של כדור הארץ.
פוקו הצליח להפגין מושג מדעי באופן שהאדם הממוצע יכול היה לתפוס בקלות, אומר רבקה סי תומפסון, ראש תחום המחקר הציבורי של ה- APS. במשך מאות שנים הייתה זו אמונה נפוצה שכדור הארץ מסתובב על ציר. אבל פוקו היה זה שפיזר את הספקות המתמשכים אחת ולתמיד, וביסס את התופעה בצורה נחרצת בתחום האמת. "זה באמת התחיל את המעבר התרבותי להבנת היקום שלנו באופן שונה, " אומר תומפסון.
הניסוי היה להיט, שואב להקות של פריזאים מרותקים והכשיל את פוקו לתהילה. מטוטלות המבוססות על חישובי פוקו החלו להופיע ברחבי העולם - והן עדיין מאפיינים אייקוניים של מוזיאוני מדע רבים בארצות הברית ובמדינות אחרות.
מוסד סמיתסוניאן הפך מטוטלת למוקד המוזיאון להיסטוריה וטכנולוגיה (שהיה לימים המוזיאון הלאומי להיסטוריה אמריקאית). הבניין - שנפתח בשנת 1964 בקניון הלאומי בוושינגטון הבירה - תוכנן בכוונה להתאים מטוטלת. זה היה תלוי מתקרת הקומה השלישית ונמתח 71 רגל במרכז הבניין, שם הוא התנדנד לאט ובקצב על פני מעגל משובץ להפליא בקומה הראשונה. המטוטלת הסמיתסוניאנית נועדה להביט מלמעלה, בקומה השנייה.
מכשיר מטוטלת בהשראת פוקו במוזיאון CosmoCaixa בברצלונה, ספרד. כאשר מסלול המטוטלת משתנה בגלל סיבוב כדור הארץ, הבוב יפיל בהדרגה את כל המוטות האנכיים סביב היקף המעגל. (Wikimedia Commons) במבט למטה, המבקרים היו רואים בוב פליז חלול סימטרי שמשקלו כ -240 פאונד וצורתו דמעה הפוכה. כשהוא נע קדימה ואחורה - הקל על ידי דחיפה אלקטרומגנטית כדי להמשיך ולהתנודד ללא הפסקה למרות התנגדות אוויר ותנודות בכבל - הוא היה מכה פינים בגודל סנטימטר או כה גבוה עומדים בנקודות קבועות לאורך היקף מעגל קטן. עם הזמן הצופים יכלו לראות את כיוון שינוי הנדנדה של המטוטלת, ומשמע כי כדור הארץ מסתובב מתחתיהם.
המטוטלת הסמיתסוניאנית, כמו כל המטוטלות, עברה בהתאם לחוק הסינוס של פוקו, המנבא עד כמה נתיבו של מטוטלת יעוות בכל יום בהתבסס על קו הרוחב שלו. בהיעדר כוחות חיצוניים, מטוטלת הייתה מתנדנדת קדימה ואחורה במישור יחיד לנצח - לא תהיה שום הזווית הדרגתית. אבל כדור הארץ מסתובב, כך שהסיפור לא כל כך פשוט.
מכיוון שכל הנקודות על פני כדור הארץ מסתובבות כיחידה, יוצא כי אלה הממוקמים בחלקים הרחבים יותר של כדור הארץ - קרוב יותר לקו המשווה - חייבים לכסות יותר מטרים בכל שנייה (כלומר, ללכת מהר יותר) כדי "להתעדכן" בנקודות התחקות. מעגלים קטנים יותר בכל יום בקווי הרוחב הצפוניים והדרומיים. למרות שהם לא מרגישים את זה, אדם שעומד בקיטו, אקוודור, נע במהירות גבוהה יותר באופן משמעותי מזה של רייקיאוויק, איסלנד.
מכיוון שכל נדנדה של מטוטלת מוציאה אותה מנקודה רחוקה יותר מהקו המשווה לנקודה הקרובה יותר לקו המשווה ולהפך, והמהירות בנקודות אלה שונות, נתיב המטוטלת מעוות בעדינות עם כל נדנדה, בהדרגה מועברת הרחק מ האוריינטציה המקורית שלו. היקף השפעה זו תלוי היכן בכדור הארץ המטוטלת מתנדנדת.
בקוטב הצפוני - שם לשינויים קטנים בקווי הרוחב יש השלכות גדולות - הנתיב שנמצא על ידי מטוטלת היה עובר 360 מעלות מלאות תוך 24 שעות בלבד, מסביר תומפסון. בקו המשווה, בינתיים, תנועה של מטוטלת לא תראה בכלל מעוותת.
תוך שימוש בחוק הסינוס שלו, ניבא פוקו כי מסלול המטוטלת שלו בפריס ישתנה 11.25 מעלות בכל שעה, או 270 מעלות ביום. וזה קרה.
המטוטלת הסמיתסוניאנית הופעלה בסופו של דבר בטענה שזה לא קשור בהיסטוריה האמריקאית, המוקד החדש של המוזיאון לשעבר להיסטוריה וטכנולוגיה. (ארכיון הסמיתסוניאן) חוק הסינוס שלו מאפשר לכל מי שיש לו יסוד הגון בטריגונומטריה להשתמש במטוטלת כדי לקבוע את קו הרוחב שלהם. אבל בעיקר, במוזיאונים ברחבי העולם, המטוטלת הפכה לאובייקט שמעורר פליאה.
איקוני כמו הפיל המקדם את פני המבקרים בסיבוב המוזיאון הלאומי להיסטוריה של סמיתסוניאן, המטוטלת במוזיאון ההיסטוריה והטכנולוגיה היוותה מקום מפגש, תפאורה מדהימה לשיקוף ולחינוך. "זה היה ממש כמו מזרקה בפארק, " אומר פיטר ליבה, אוצר בחטיבת העבודה והתעשייה במוזיאון ההיסטוריה האמריקני.
ילדים ומבוגרים כאחד היו בוהים במטוטלת, מהרהרים בתנועתה ומשמעותה. בוקר אחד בשנת 1998, לפני שהמוזיאון נפתח, נשבר הכבל, שגר את הבוב המסיבי שזרם לעבר הרצפה, כשהוא מתגעגע לצוות העובד.
במקום לתקן את הכבל, המוזיאון בחר לפרוש את המטוטלת של פוקו. מנהלתו באותה תקופה החליטה שהמכשיר לא קשור לאמריקה ולא להיסטוריה, אומר ליבלה.
ההחלטה חילקה עובדים. "היו חיבוקים מטוטלת ושונאי מטוטלת", אומר ליבלה. עובדי המטוטלת אמרו שזה היה מגניב ומהנה לצפייה. הקבוצה נגד המטוטלת האמינה שהיא לא מוסיפה הרבה למאמצי המוזיאון ללמד את הציבור על היסטוריה ותרבות אמריקאית.
למרות שליבולד אומר שהוא היה במחנה השונאים, הוא מאמין שלמטוטלות יש את מקומן, רק במקום אחר. מטוטלת "הופכת את ההמונים לבטוחים יותר בכוחו של המדע", הוא אומר.
תומפסון מסכים ומציין שלמרות שהמטוטלת כבר לא נדרשת כדי להוכיח שכדור הארץ מסתובב, "זה מועיל אם נוכל לגרום לילדים לעסוק במדע."
