【物理实验】科学史上最美的十大实验
发布时间:2013/1/28 15:12:18 作者:互联网 阅读量:100

物理是来自于实验的自然科学,实验对于物理学的前进与发展起着至关重要的作用。可能很多人认为物理实验是枯燥、繁琐、无聊的,但事实上,真正优秀的实验必须首先是美丽的。下面就是世界知名物理学家们联合评选出的物理学史上十大最美丽的实验。

这十大实验中的绝大多数是科学家独立完成的,最多有一两个助手。 所有的实验都“抓”住了物理学家眼中“最漂亮”的科学之魂。这种漂亮是一种经典概念:使用最简单的仪器和设备,发现了最根本、最单纯的科学概念,就像是一座座历史丰碑一样,人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空,对自然界的认识更加清晰。

第10名:

傅科钟摆证明地球自转!

1851年,法国科学家傅科在公众面前做了一个实验,用一根长220英尺的钢丝将一个62磅的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下,观测记录它前后摆动的轨迹。

周围观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生旋转时,无不惊讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。如果地球不自转,摆锤摆动时不受外力,将保持固定的摆动方向。

如果地球自转,摆锤将会受到重力、惯性等各方面因素,运动轨迹也会发生偏差。傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的。

在巴黎的纬度上,钟摆的轨迹是顺时针方向,30小时一周期。在南半球,钟摆应是逆时针转动,而在赤道上将不会转动。在南极,转动周期是24小时。

此后,人们为了纪念傅科的伟大实验,把用来试验的巨摆称作“傅科摆”,而世界各地的好多天文馆和物理教学场所都会设置傅科摆。

位于北京西直门外的北京天文馆里也有一个傅科摆,大家有空可以去亲眼看看,亲自感受一下地球的自转。

第9名:

卢瑟福发现核子实验

1911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能实验时,原子在人们的印象中好像是“葡萄干布丁”,大量正电荷聚集的糊状物质,中间包含着电子微粒。

但是他和他的助手发现向金箔发射带正电的α微粒时有少量被弹回,这使他们非常吃惊。

卢瑟福计算出原子并不是一团糊状物质,大部分物质集中在一个中心小核上,现在叫作核子,电子在它周围环绕。

第8名:

伽利略的加速度实验

伽利略提炼他有关物体移动的观点。他做了一个6m多长、3m多宽的光滑直木板槽,再把这个木板槽倾斜固定,让钢球从木槽顶端沿斜面滑下,并用水钟测量钢球每次下滑的时间,研究它们之间的关系。

亚里士多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的:铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明钢球滚动的路程和时间的平方成比例:两倍的时间里,铜球滚动了4倍的距离,因为存在恒定的重力加速度。

第7名:

埃拉托色尼测量地球圆周长

古埃及有一个现名为阿斯旺的小镇。在这个小镇上,夏至日正午的阳光悬在头顶,物体没有影子,阳光直接射入深水井中。

埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆的馆长,他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长。在以后几年里的同一天、同一时间,他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜,在垂直方向偏离了大约7°。

假设地球是球状,那么它的圆周应跨越360°。如果两座城市成7°,就是7/360的圆周,就是当时5000个希腊运动场的距离。因此地球周长应该是25万个希腊运动场。今天,通过航迹测算,我们知道埃拉托色尼的测量误差仅仅在5%以内。

第6名:

卡文迪什扭秤实验

牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律,但是万有引力到底多大?

18世纪末,英国科学家亨利·卡文迪什决定要找出这个引力。他将小金属球系在长为6英尺(1英尺等于0.305米)木棒的两边并用金属线悬吊起来,这个木棒就像哑铃一样。再将两个350磅(1磅等于0.4536千克)的铜球放在相当近的地方,以产生足够的引力让哑铃转动,并扭转金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。

测量结果惊人地准确,他测出了万有引力恒量的参数,在此基础上卡文迪什计算地球的密度和质量。卡文迪什的计算结果是地球的质量为6.0 x10^24kg.