物理学史上最漂亮的十大物理实验

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1、物理学史上最漂亮的十大物理实验 2002年9月出版的《物理学世界》刊登了排名前10位的2000多年来最漂亮的物理实验，其中的大多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是，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。为了能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发现轨迹，下面我们根据时间顺序对

2、这些实验作一简单介绍。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

3、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2名：伽利略的自由落体实验在16世纪末，人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落得快，因为伟大的亚里士多德已经这么说了。伽利略，当时在比萨大学任职，他大胆地向公众的观点挑战。著名的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事：他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体，让大家看到两个物体同时落地。枷利略挑战亚里士多德的代价也使他失去了工作，但他展示的是自然界的本质，而不是人类的权威，科学作出了最后的裁决。第8名：伽利略的加速度实验伽利略继续提炼他有关物体移动的观点。他做了一

4、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4名：牛顿的棱镜色散实验牛顿出生那年，伽利略与世长辞。牛顿1665年毕业于剑桥大学的三一学院，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

5、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，牛顿把一面三棱镜放在阳光下，透过三棱镜，光在墙上被分解为不同颜色，后来我们称作为光谱。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。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（6ft，1ft=0.305m

6、）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350lb（1lb=0.4536kg）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6.0x1024kg．第5名：托马斯·杨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

7、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（1／30in）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干涉。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。第10名：傅科钟摆实验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年巴黎的一个著名实验。1851年，法国科学家傅科在公众面前做了一个实验，用一根长220ft的钢丝将一个62lb的头上带有铁笔的铁球悬挂在

8、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。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