物理學(xué)史上最漂亮的十大物理實(shí)驗(yàn)

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1、物理學(xué)史上最漂亮的十大物理實(shí)驗(yàn)?2002年9月出版的《物理學(xué)世界》刊登了排名前10位的2000多年來(lái)最漂亮的物理實(shí)驗(yàn)，其中的大多數(shù)都是我們耳熟能詳?shù)慕?jīng)典之作。令人驚奇的是，這十大實(shí)驗(yàn)中的絕大多數(shù)是科學(xué)家獨(dú)立完成的，最多有一兩個(gè)助手。所有的實(shí)驗(yàn)都“抓”住了物理學(xué)家眼中“最漂亮”的科學(xué)之魂，這種漂亮是一種經(jīng)典概念：使用最簡(jiǎn)單的儀器和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)了最根本、最單純的科學(xué)概念，就像是一座座歷史豐碑一樣，人們長(zhǎng)久的困惑和含糊頃刻間一掃而空，對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)更加清晰。為了能清楚地看出2000年來(lái)科學(xué)家們最重大的發(fā)現(xiàn)軌跡，下面我們根據(jù)時(shí)間順序?qū)?/p>

2、這些實(shí)驗(yàn)作一簡(jiǎn)單介紹。第7名：埃拉托色尼測(cè)量地球圓周長(zhǎng)古埃及有一個(gè)現(xiàn)名為阿斯旺的小鎮(zhèn)。在這個(gè)小鎮(zhèn)上，夏至日正午的陽(yáng)光懸在頭頂，物體沒(méi)有影子，陽(yáng)光直接射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世紀(jì)亞歷山大圖書(shū)館的館長(zhǎng)，他意識(shí)到這一信息可以幫助他估計(jì)地球的周長(zhǎng)。在以后幾年里的同一天、同一時(shí)間，他在亞歷山大測(cè)量了同一地點(diǎn)的物體的影子。發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光線(xiàn)有輕微的傾斜，在垂直方向偏離了大約7°。假設(shè)地球是球狀，那么它的圓周應(yīng)跨越360°。如果兩座城市成7°，就是7／360的圓周，就是當(dāng)時(shí)5000個(gè)希臘運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的距離。因此地球周長(zhǎng)應(yīng)該是25萬(wàn)個(gè)希臘運(yùn)動(dòng)

3、場(chǎng)。今天，通過(guò)航跡測(cè)算，我們知道埃拉托色尼的測(cè)量誤差僅僅在5％以?xún)?nèi)。第2名：伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)在16世紀(jì)末，人人都認(rèn)為重量大的物體比重量小的物體下落得快，因?yàn)閭ゴ蟮膩喞锸慷嗟乱呀?jīng)這么說(shuō)了。伽利略，當(dāng)時(shí)在比薩大學(xué)任職，他大膽地向公眾的觀點(diǎn)挑戰(zhàn)。著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為科學(xué)中的一個(gè)故事：他從斜塔上同時(shí)扔下一輕一重的物體，讓大家看到兩個(gè)物體同時(shí)落地。枷利略挑戰(zhàn)亞里士多德的代價(jià)也使他失去了工作，但他展示的是自然界的本質(zhì)，而不是人類(lèi)的權(quán)威，科學(xué)作出了最后的裁決。第8名：伽利略的加速度實(shí)驗(yàn)伽利略繼續(xù)提煉他有關(guān)物體移動(dòng)的觀點(diǎn)。他做了一

4、個(gè)6m多長(zhǎng)、3m多寬的光滑直木板槽，再把這個(gè)木板槽傾斜固定，讓鋼球從木槽頂端沿斜面滑下，并用水鐘測(cè)量鋼球每次下滑的時(shí)間，研究它們之間的關(guān)系。亞里士多德曾預(yù)言滾動(dòng)球的速度是均勻不變的：銅球滾動(dòng)兩倍的時(shí)間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明鋼球滾動(dòng)的路程和時(shí)間的平方成比例：兩倍的時(shí)間里，銅球滾動(dòng)了4倍的距離，因?yàn)榇嬖诤愣ǖ闹亓铀俣?。?名：牛頓的棱鏡色散實(shí)驗(yàn)牛頓出生那年，伽利略與世長(zhǎng)辭。牛頓1665年畢業(yè)于劍橋大學(xué)的三一學(xué)院，因躲避鼠疫在家里呆了兩年，后來(lái)順利地得到了工作。當(dāng)時(shí)大家都認(rèn)為白光是一種純的沒(méi)有其他顏色的光（亞里士多德就是

5、這樣認(rèn)為的），而彩色光是一種不知何故發(fā)生變化的光。為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，牛頓把一面三棱鏡放在陽(yáng)光下，透過(guò)三棱鏡，光在墻上被分解為不同顏色，后來(lái)我們稱(chēng)作為光譜。人們知道彩虹的五顏六色，但卻不知其原因。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。第6名：卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)牛頓的另一偉大貢獻(xiàn)是他的萬(wàn)有引力定律，但是萬(wàn)有引力到底多大？18世紀(jì)末，英國(guó)科學(xué)家亨利·卡文迪什決定要找出這個(gè)引力。他將小金屬球系在長(zhǎng)為6英尺（6ft，1ft=0.305m

6、）木棒的兩邊并用金屬線(xiàn)懸吊起來(lái)，這個(gè)木棒就像啞鈴一樣。再將兩個(gè)350lb（1lb=0.4536kg）的銅球放在相當(dāng)近的地方，以產(chǎn)生足夠的引力讓啞鈴轉(zhuǎn)動(dòng)，并扭轉(zhuǎn)金屬線(xiàn)。然后用自制的儀器測(cè)量出微小的轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)量結(jié)果驚人地準(zhǔn)確，他測(cè)出了萬(wàn)有引力恒量的參數(shù)，在此基礎(chǔ)上卡文迪什計(jì)算地球的密度和質(zhì)量?？ㄎ牡鲜驳挠?jì)算結(jié)果是地球的質(zhì)量為6.0x1024kg．第5名：托馬斯·楊的光干涉實(shí)驗(yàn)在多次爭(zhēng)吵后，牛頓讓科學(xué)界接受了這樣的觀點(diǎn)：光是由微粒組成的，而不是一種波。但牛頓也不是永遠(yuǎn)正確的。1830年，英國(guó)醫(yī)生、物理學(xué)家托馬斯·楊用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這一觀

7、點(diǎn)。他在百葉窗上開(kāi)了一個(gè)小洞，然后用厚紙片蓋住，再在紙片上戳一個(gè)很小的洞。讓光線(xiàn)透過(guò)，并用一面鏡子反射透過(guò)的光線(xiàn)。然后他用一個(gè)厚約（1／30in）的紙片把這束光從中間分成兩束。結(jié)果看到了相交的光線(xiàn)和陰影。這說(shuō)明兩束光線(xiàn)可以像波一樣相互干涉。這個(gè)實(shí)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。第10名：傅科鐘擺實(shí)驗(yàn)2001年，科學(xué)家們?cè)谀蠘O安置一個(gè)擺鐘，并觀察它的擺動(dòng)。他們是在重復(fù)1851年巴黎的一個(gè)著名實(shí)驗(yàn)。1851年，法國(guó)科學(xué)家傅科在公眾面前做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用一根長(zhǎng)220ft的鋼絲將一個(gè)62lb的頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在

8、屋頂下，觀測(cè)記錄它前后擺動(dòng)的軌跡。周?chē)^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)，無(wú)不驚訝。實(shí)驗(yàn)上這是因?yàn)榉课菰诰従徱苿?dòng)。傅科的演示說(shuō)明地球是在圍繞地軸自轉(zhuǎn)的。在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時(shí)針?lè)较颍?0小時(shí)一周期。在南半球，鐘擺應(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