物理世界杂志刊出十大经典物理试验

物理世界雜誌刊出十大經典物理試驗托馬斯‧楊的雙縫演示應用于電子干涉試驗排名第一。牛頓和托馬斯‧楊對光的性質研究得出的結論都不完全正確。光既不是簡單的由微粒構成﹐也不是一種單純的波。20世紀初﹐麥克斯‧普克朗和艾伯特‧愛因斯坦分別指出一種叫光子的東西發出光和吸收光。但是其他試驗還是證明光是一種波狀物。經過幾十年發展的量子學說最終總結了兩個矛盾的真理﹕光子和亞原子微粒﹐(如電子﹑光子等等)是同時具有兩種性質的微粒﹐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明這一點。科學家們用電子流代替光束來解釋這個實驗。根據量子力學﹐電粒子流被分為兩股﹐被分得更小的粒子流產生波的效應﹐他們相互影響﹐以至產生像托馬斯‧楊的雙縫演示中出現的加強光和陰影。這說明微粒也有波的效應。伽利略的自由落體試驗排名第二。在16世紀末□人人都認為重量大的物體比重量小的物體下落的快□因為偉大的亞裡士多德是這麼說的。伽利略﹐當時在比薩大學數學系任職﹐他大膽的向公眾的觀點挑戰﹐他從斜塔上同時扔下一輕一重的物體﹐讓大家看到兩個物體同時落地。他向世人展示尊重科學而不畏權威的可貴精神。羅伯特‧米利肯的油滴試驗排名第三。很早以前﹐科學家就在研究電。人們知道這種無形的物質可以從天上的閃電中得到﹐也可以通過摩擦頭髮得到。1897年﹐英國物理學家托馬斯已經得知如何獲取負電荷電流。1909年美國科學家羅伯特‧米利肯開始測量電流的電荷牛頓的棱鏡分解太陽光排名第四。艾薩克‧牛頓出生那年﹐伽利略與世長辭。牛頓1665年畢業于劍橋大學的三一學院。當時大家都認為白光是一種純的沒有其它顏色的光﹐而有色光是一種不知何故發生變化的光(又是亞利斯多德的理論)。為了驗證這個假設﹐牛頓把一面三棱鏡放在陽光下﹐透過三棱鏡﹐光在牆上被分解為不同顏色﹐後來我們稱作為光譜。人們知道彩虹的五顏六色﹐但是他們認為那時因為不正常。牛頓的結論是﹕正是這些紅﹑橙﹑黃﹑綠﹑青﹑藍﹑紫基礎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﹐會發現白光是非常美麗的。托馬斯‧楊的光干涉試驗排名第五。牛頓也不是永遠都對。牛頓曾認為光是由微粒組成的﹐而不是一種波。1830年英國醫生也是物理學家的托馬斯‧楊向這個觀點挑戰。他在百葉窗上開了一個小洞﹐然後用厚紙片蓋住﹐再在紙片上戳一個很小的洞。讓光線透過﹐並用一面鏡子反射透過的光線。然後他用一個厚約1/30英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。結果看到了相交的光線和陰影。這說明兩束光線可以像波一樣相互干涉。這個試驗為一個世紀後量子學說的創立起到了至關重要的作用。卡文迪許扭矩試驗排名第六。牛頓的另一大貢獻是他的萬有引力理論﹕兩個物體之間的吸引力與他們質量的平方成正比﹐與他們距離的平方成反比。但是萬有引力到底多大﹖18世紀末﹐英國科學家亨利‧卡文迪許決定要找到一個計算方法。他把兩頭帶有金屬球的6英尺木棒用金屬線懸吊起來。再用兩個350磅重的皮球放在足夠近的地方﹐以吸引金屬球轉動﹐從而使金屬線扭動﹐然後用自制的儀器測量出微小的轉動。測量結果驚人的準確﹐他測出了萬有引力的參數恆量。在卡文迪許的基礎上可以計算地球的密度和質量。地球重﹕6.0×1024公斤﹐或者說13萬億萬億磅。埃拉托色尼測量地球圓週排名第七。在公元前3世紀﹐埃及的一個名叫阿斯瓦的小鎮上﹐夏至正午的陽光懸在頭頂。物體沒有影子﹐太陽直接照入井中。埃拉托色尼意識到這可以幫助他測量地球的圓週。在幾年後的同一天的同一時間﹐他記錄了同一地點的物體的影子。發現太陽光線有稍稍偏離﹐與垂直方向大約成7度角。剩下的就是幾何問題了。假設地球是球狀﹐那麼它的圓週應是360度。如果兩座城市成7度角﹐就是7/360的圓週﹐就是當時5000個希臘運動場的距離。因此地球圓週應該是25萬個希臘運動場。今天我們知道埃拉托色尼的測量誤差僅僅在5%以內。伽利略的加速度試驗排名第八。伽利略繼續他的物體移動研究。他做了一個6米多長﹐3米多寬的光滑直木板槽。再把這個木板槽傾斜固定﹐讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下。然後測量銅球每次下滑的時間和距離﹐研究它們...

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