这xx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,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。 钟摆实验
2001年,科学家们在南极安置一个摆钟,并观察它的摆动。他们是在重复1851年巴黎的一个xx实验。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。实验上这是因为房屋在缓缓移动。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。
测量地球圆周长
古埃及有一个现名为的小镇。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{yt}、同一时间,他在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。
扭秤实验
牛顿的另一伟大贡献是他的,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.
的光干涉实验
在多次争吵后,牛顿让科学界接受了这样的观点:光是由微粒组成的,而不是一种波。但牛顿也不是永远正确的。1830年,英国医生、物理学家托马斯·杨用实验来验证这一观点。他在百叶窗上开了一个小洞,然后用厚纸片盖住,再在纸片上戳一个很小的洞。让光线透过,并用一面镜子反射透过的光线。然后他用一个厚约三十分之一英寸的纸片把这束光从中间分成两束。结果看到了相交的光线和阴影。这说明两束光线可以像波一样相互。这个实验为一个世纪后量子学说的创立起到了至关重要的作用。
的棱镜色散实验
牛顿出生那年,伽利略与世长辞。牛顿1665年毕业于,因躲避鼠疫在家里呆了两年,后来顺利地得到了工作。 当时大家都认为白光是一种纯的没有其他颜色的光(亚里士多德就是这样认为的),而彩色光是一种不知何故发生变化的光。 为了验证这个假设,牛顿把一面放在阳光下,透过三棱镜,光在墙上被分解为不同颜色,后来我们称作为。人们知道彩虹的五颜六色,但却不知其原因。牛顿的结论是:正是这些红、橙、黄、绿、青、蓝、紫基础色有不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光,如果你深入地看看,会发现白光是非常美丽的。
的油滴实验
很早以前,科学家就在研究电。人们知道这种无形的物质可以从天上的闪电中得到,也可以通过摩擦头发得到。1897年,英国物理学家J·J·托马斯已经确立电流是由带负电粒子即电子组成的。1909年,美国科学家罗伯特·密立根开始测量电流的电荷。 密立根用一个香水瓶的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底部分别连接一个电池,让一边成为正,另一边成为负电极。当小油滴通过空气时,就会吸一些静电,油滴下落的速度可以通过改变电板问的电压来控制。 密立根不断改变电压,仔细观察每一颗油滴的运动。经过反复试验,10年后,密立根得出结论:电荷的值是某个固定的常量,最小单位就是单个电子的带电量。
的双缝演示应用于电子干涉实验
牛顿和托马斯·杨对光的性质研究得出的结论都不xx正确。光既不是简单地由微粒构成,也不是一种单纯的波。20世纪初,和爱因斯坦分别指出一种叫光子的东西发出光和吸收光。但是其他实验还是证明光是一种波状物。经过几十年发展的最终总结了两个矛盾的真理:光子和亚原子微粒(如电子、光子等等)是同时具有两种性质的微粒,物理上称它们具有。 将托马斯·杨的双缝演示改造一下可以很好地说明这一点。科学家们用电子流代替光束来解释这个实验。根据量子力学,电粒子流被分为两股,被分得更小的粒子流产生波的效应,它们相互影响,以至产生像托马斯·杨的双缝演示中出现的加强光和阴影。这说明微粒也有波的效应。 |