最出色的十大物理實(shí)驗(yàn)

最近美國(guó)兩位學(xué)者在全美物理家中做了一份調(diào)查他提名有史以來(lái)最出色的十大物理試驗(yàn)，結(jié)果刊登在了9月的《物理世界雜志上。其中多數(shù)都是我們?cè)谥袑W(xué)課本中耳熟能詳?shù)慕?jīng)典之作。令人驚奇的是十大經(jīng)典試驗(yàn)幾乎都是由一個(gè)人獨(dú)立完成，或者最多有一兩個(gè)助手協(xié)助。試驗(yàn)中沒(méi)有用到什么大型計(jì)算工具比如電腦一類，最多不過(guò)是把直尺或者是計(jì)算器。所有這些實(shí)驗(yàn)的另外共通之處是他們都僅僅“抓”住了物理學(xué)家眼中“最美麗”的科學(xué)之魂：最簡(jiǎn)單的儀器和設(shè)備現(xiàn)最根本、最單純的科學(xué)概念，就像是一座座歷史豐碑一樣，掃開(kāi)人們長(zhǎng)久的困惑和含糊，開(kāi)辟了對(duì)自然界的嶄新認(rèn)識(shí)。從十大經(jīng)典科學(xué)試驗(yàn)評(píng)選本身，我們也能清楚地看出2000年科學(xué)家們最重大的發(fā)現(xiàn)軌跡，就像我們“鳥(niǎo)瞰”歷史一樣924日的紐約時(shí)報(bào)(按時(shí)間先后順序?qū)Υ俗隽藢ｉT介紹。米爾傅鐘試排名第十。1851年法國(guó)科學(xué)家傅當(dāng)眾做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用一根長(zhǎng)220英的鋼絲吊著一個(gè)重62磅重頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下，觀測(cè)記錄它的擺動(dòng)軌跡。周圍觀眾發(fā)現(xiàn)鐘擺每次擺動(dòng)都會(huì)稍稍偏離原軌跡并發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)不驚訝實(shí)際上這是因?yàn)榉课菰诰従徱苿?dòng)柯的演示說(shuō)明地球是在圍繞地軸旋轉(zhuǎn)黎的緯度上擺軌跡是順時(shí)針?lè)较颍?0小時(shí)一周期。在南半球，鐘應(yīng)是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而在赤道上將不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在南極，轉(zhuǎn)動(dòng)周期是24小時(shí)盧?，F(xiàn)子排名第九。1911年盧瑟福還在曼斯特大學(xué)做放射能實(shí)驗(yàn)時(shí)，原子在人們的印象中就好像是“葡萄干布丁”大量正荷聚集的糊狀物質(zhì)間包含著電子微粒但是他和他的助手發(fā)現(xiàn)向金箔發(fā)射帶正電的阿爾法微粒時(shí)有少量被彈回他們非常吃驚瑟福計(jì)算出原子并不是一團(tuán)糊狀物質(zhì)大分物質(zhì)集中在一個(gè)中心小核上現(xiàn)在叫作核子電在它周圍環(huán)繞。伽略加度驗(yàn)

排名第八。伽利略繼續(xù)他的物體移動(dòng)研究。他做了一6米多，3米寬的光滑直木板槽再這個(gè)木板槽傾斜固定銅球從木槽頂端沿斜面滑下然后測(cè)量銅球每次下滑的時(shí)間和距離研究它們之間的關(guān)亞里士多德曾預(yù)言滾動(dòng)球的速度是均勻不變的球滾動(dòng)兩倍的時(shí)間就走出兩倍的路程利略卻證明銅球滾動(dòng)的路程和時(shí)間的平方成比例倍的時(shí)間里，銅球滾動(dòng)4倍距離。因?yàn)榇嬖谥亓铀俣取０Ｍ心崃壳蛑芘琶谄咴谠?世紀(jì)埃的一個(gè)名叫阿斯瓦的小鎮(zhèn)上夏至正午的陽(yáng)光懸在頭頂。物體沒(méi)有影子，太陽(yáng)直接照入井中。埃拉托色尼意識(shí)到這可以幫助他測(cè)量地球的圓周。在幾年后的同一天的同一時(shí)間了同一地點(diǎn)的物體的影子太光線有稍稍偏離，與垂直方向大約成7度角剩下的就是幾何問(wèn)題了。假設(shè)地球是球狀，那么它的圓周應(yīng)是360度如果兩座城市成7度就是／的圓周是當(dāng)時(shí)5000個(gè)臘運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的距離。因此地球圓周應(yīng)該是25萬(wàn)個(gè)希運(yùn)動(dòng)場(chǎng)天我們知道埃拉托色尼的測(cè)量誤差僅僅在5%以內(nèi)?？ǖ吓ぴ嚺琶诹D的另一大貢獻(xiàn)是他的萬(wàn)有引力理論個(gè)體之間的吸引力與他們質(zhì)量的平方成正比，與他們距離的平方成反比。但是萬(wàn)有引力到底多大？18世紀(jì)，英國(guó)科學(xué)家亨利·文迪許決定要找到一個(gè)計(jì)算方法。他把兩頭帶有金屬球的6英木棒用金屬線懸吊起用個(gè)350重的皮球放在足夠近的地方吸金屬球轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使金屬線扭動(dòng)，然后用自制的儀器測(cè)量出微小的轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)量結(jié)果驚人的準(zhǔn)確測(cè)了有引力的參數(shù)恒量卡文迪許的基礎(chǔ)上可以計(jì)算地球的密度和質(zhì)量。地球重：6.0×公斤，或者說(shuō)13萬(wàn)億億磅。托斯楊光涉驗(yàn)排名第五牛也不是永遠(yuǎn)都對(duì)牛頓曾認(rèn)為光是由微粒組成的不一種波1830年英國(guó)醫(yī)生也是物理學(xué)家的托馬斯·楊向這個(gè)觀點(diǎn)挑戰(zhàn)在百葉窗上開(kāi)了一個(gè)小洞后用厚紙片蓋住，再在紙片上戳一個(gè)很小的洞。讓光線透過(guò)，并用一面鏡子反射透過(guò)的光線。

然后他用一個(gè)厚約1／30英的片把這束光從中間分成兩束看到了相交的光線和陰影說(shuō)兩束光線可以像波一相互干涉?zhèn)€試驗(yàn)為一個(gè)世紀(jì)后量子學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立起到了至關(guān)重要的作用。牛的鏡解陽(yáng)排名第四。艾薩克·牛頓出生那年，伽利略與世長(zhǎng)辭。牛頓1665年畢于劍橋大學(xué)的三一學(xué)院當(dāng)時(shí)大家都認(rèn)為白光一種純的沒(méi)有其它顏色的光有光是一種不知何故發(fā)生變化的光又亞利斯多德的理)為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)牛把一面棱鏡放在陽(yáng)光下過(guò)三棱鏡光墻上被分解為不同顏色，后來(lái)我們稱作為光譜。人們知道彩虹的五顏六色，但是他們認(rèn)為那時(shí)因?yàn)椴徽?。牛頓的結(jié)論是：正是這些紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫基礎(chǔ)色有不同的色譜才形成了表面上顏色單一的白色光，如果你深入地看看，會(huì)發(fā)現(xiàn)白光是非常美麗的。羅特米肯油試排名第三很以前科學(xué)家就在研究電人們知道這種無(wú)形的物質(zhì)可以從天上的閃電中得到，也可以通過(guò)摩擦頭發(fā)得到年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯已經(jīng)得知如何獲取負(fù)電荷電流。年國(guó)科學(xué)家羅特·米利肯開(kāi)始測(cè)量電流的電荷。他用一個(gè)香水瓶的噴頭向一個(gè)透明的小盒子里噴油滴子的頂部和底部分別放有一個(gè)通正電的電板，另一個(gè)放有通負(fù)電的電板小油滴通過(guò)空氣時(shí)，就帶有了一些靜電，他們下落的速度可以通過(guò)改變電板的電壓來(lái)控制過(guò)反復(fù)試驗(yàn)米利肯得出結(jié)論荷值是某個(gè)固定的常量，最小單位就是單個(gè)電子的帶電量。伽略自落試排名第二。在16世末人都認(rèn)為重量大的物體比重量小的物體下落的快因偉大的亞里士多德是這么說(shuō)的伽略當(dāng)時(shí)在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職大膽的向公眾的觀點(diǎn)挑戰(zhàn)他斜塔上同時(shí)扔下一輕重的物體大家看到兩個(gè)物體同時(shí)落地向世人展示尊重科學(xué)而不畏權(quán)威的可貴精神。

托馬斯·楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉試驗(yàn)排名第一頓和托馬斯·楊對(duì)光的性質(zhì)研究得出的結(jié)論都不完全正確既是簡(jiǎn)單的由微粒構(gòu)成，也不是一種單純的波20世紀(jì)，麥克斯·普克朗和艾伯特·愛(ài)因斯坦分別指出一種叫光子的東西發(fā)出光和吸收光是其他試驗(yàn)還是證明光是一種波狀物過(guò)十年發(fā)展的量子學(xué)說(shuō)最終總結(jié)了兩個(gè)矛盾的真理子和亞原子微粒(如電子光等)是同時(shí)具有兩種性質(zhì)的微粒，物理上稱它們：波粒二象性。將托馬斯·楊的雙縫演示改造一下可以很好的說(shuō)明這一點(diǎn)們用電子流代替光束來(lái)解