美国评选的十大“最美”物理实验详细介绍。
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分析:
“最美”的十个物理实验
最简单的仪器设备，发现了最根本最简单的科学概念。这些实验“抓住”了物理学家眼中“最美”的科学灵魂，就像历史古迹一样，人们长期的迷茫和模糊在一瞬间一扫而空，对自然的认识变得更加清晰。
罗伯特·克里斯是纽约大学石溪分校哲学系的教员，也是布鲁克海文国家实验室的历史学家。他最近在美国物理学家中进行了一项调查，要求他们提名史上最美的科学实验。9月出版的《物理世界》公布了前10个最美实验，其中大部分都是大家熟知的经典。令人惊讶的是，十大实验中的大部分都是科学家独立完成的，最多有一两个助手。所有实验都在实验台上进行，没有使用计算机等大型计算工具，最多是一把尺子或者计算器。
从十大经典科学实验的评选中，我们也可以清晰地看到2000年以来科学家最重要的发现轨迹，就像我们鸟瞰历史一样。
《物理世界》根据大众对这些实验的理解程度对它们进行了排名，第一个是展现物理世界量子特性的实验。但是，科学的发展是一个积累的过程。9月25日，美国杂志* * *按照时间顺序重新整理了这些实验，并做了简单的解释。
厄拉多塞测量地球的周长。
古埃及的一个小镇，现在叫做阿斯旺。在这个小城，夏天正午的太阳高悬头顶:物体没有影子，阳光直射深井。埃拉托斯特尼是公元前3世纪亚历山大图书馆的馆长。他意识到这个信息可以帮助他估计地球的周长。在接下来几年的同一天同一个时间，他在亚历山大的同一个地方测量了物体的影子。发现太阳光线略有倾斜，偏离垂直方向约7度。
剩下的就是几何的问题了。假设地球是球形的，它的周长应该是360度。如果两个城市形成7度角，就是周长的7/360，这是当时5000个希腊体育场的距离。所以地球的周长应该是25万个希腊体育场。今天，通过轨道测量，我们知道埃拉托斯特尼的测量误差只有5%以内。(排名第七)
伽利略的自由落体实验
在16的最后，大家都认为重的物体比轻的物体下落得快，因为伟大的亚里士多德曾经这么说过。当时在比萨大学数学系工作的伽利略大胆挑战了大众的观点。著名的比萨斜塔实验已经成为科学上的一个故事:他从斜塔上同时扔下一个轻的和一个重的物体，让大家看到两个物体同时落地。伽利略可能以挑战亚里士多德为代价丢掉了工作，但他展现的是自然的本质，而不是人类的权威，科学做出了最后的决定。(排名第二)
伽利略的加速实验
伽利略继续完善他关于物体运动的观点。他做了一个6米多长、3米多宽的光滑的直木槽。然后将木槽倾斜固定，让铜球从木槽顶部沿斜面滑下，用水钟测量铜球每次滑动的时间，研究它们之间的关系。亚里士多德预言滚球的速度是匀速的；铜球滚动的长度是两倍，行走的距离也是两倍。伽利略证明了铜球的滚动距离与时间的平方成正比:在两倍的时间里，由于重力加速度不变，铜球滚动了四次。(排名第八)
牛顿棱镜分解阳光。
伽利略在艾萨克·牛顿出生的那一年去世。牛顿于1665年毕业于剑桥大学三一学院，之后在家呆了两年躲避瘟疫，之后成功找到工作。当时大家都认为白光是没有其他颜色的纯光(亚里士多德是这么认为的)，彩色光是一种不知何故发生变化的光。
为了验证这个假设，牛顿把一个棱镜放在阳光下，通过它，它在墙上被分解成不同的颜色，我们后来称之为光谱。人们知道彩虹是五颜六色的，但他们认为这是因为它不正常。牛顿的结论是，正是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这些基本颜色有不同的色谱，在表面形成单一的白光。如果你深入观察，你会发现白光非常美丽。(排名第四)
卡文迪许扭矩实验
牛顿的另一大贡献是他的万有引力定律，但是万有引力到底有多大呢？
18年末，英国科学家亨利·卡文迪什决定找出这个引力。他的6英尺长的木棍，两边绑着小金属球，用铁丝吊着，像个哑铃；然后将两个350磅的铅球运动员靠得很近，以产生足够的重力使哑铃旋转并扭转钢丝。然后用自制的仪器测量微小的
转身。
测量结果惊人的准确。他测量了引力常数的参数，在此基础上，卡文迪什计算出了地球的密度和质量。卡文迪什的计算表明，地球重6.0× 1024千克，即13万亿磅。(排名第六)
托马斯·杨的光学干涉实验
牛顿并不总是对的。经过多次争吵，牛顿让科学界接受了光是由粒子组成的观点，而不是波。1830年，英国医生兼物理学家托马斯·杨用实验验证了这一观点。他在百叶窗上打了一个小洞，然后用厚纸盖上，在纸上戳了一个小洞。让光线穿过，用镜子反射透射的光线。然后他用一张大约1/30英寸厚的纸把光分成中间的两束。结果我看到了交叉的光影。这说明两束光可以像波一样相互干涉。这个实验对一个世纪后量子理论的建立起了至关重要的作用。(排名第五)
米歇尔·福柯摆实验
去年，科学家在南极放置了一个摆钟，并观察它的摆动。它们是1851年巴黎的一个著名实验。1851年，法国科学家米歇尔·福柯在公众面前做了一个实验。用一根220英尺长的钢丝将一个62磅重的铁球用铁笔吊在屋顶下，观察并记录它来回摆动的轨迹。周
当观众发现钟摆每摆动一次都会稍微偏离原来的轨道而旋转，也就不足为奇了。其实这是因为房子动的慢。
福柯的论证表明，地球是绕着地轴旋转的。在巴黎的纬度上，钟摆的轨迹是顺时针方向，周期为30小时。在南半球，钟摆应该逆时针转动，但在赤道上不会转动。在南极，自转周期是24小时。(排名第十)
罗伯特·米利肯油滴实验
科学家研究电学已经有很长时间了。人们知道，这种看不见的物质可以从天上的闪电中获得，也可以通过摩擦头发获得。1897年，英国物理学家J·J·托马斯已经确定电流是由带负电的粒子，也就是电子组成的。1909美国科学家罗伯特·米利肯开始测量电流的电荷。美利肯用香水瓶喷嘴将液滴喷入一个透明的小盒子里。小盒子的顶部和底部连接有电池，这样一边成为正极板，另一边成为负极板。油滴通过空气时会吸收一些静电，通过改变极板间的电压可以控制油滴的下落速度。
米利肯不断改变电压，仔细观察每一滴油滴的运动。经过反复试验，米利肯得出结论:电荷的数值是一个固定的常数，最小单位是单个电子的电荷量。(排名第三)
卢瑟福发现了核实验。
1911年，当卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射性能量实验时，原子被人们记忆为“葡萄干布丁”，中间有大量带正电荷的糊状物质和电子粒子。但他和他的助手非常惊讶地发现，少量带正电的α粒子在射向金箔时被反弹了回来。卢瑟福计算出原子不是糊状物质，大部分都集中在一个中央原子核，现在称为核子。
电子围绕着它。(排名第九)
托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验，牛顿和托马斯·杨关于光的性质研究的结论并不完全正确。光既不是简单的粒子，也不是简单的波。20世纪初，马克斯·波克龙(Max Pockrone)和阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)分别指出，一种叫做光子的东西会发光，也会吸收光。但是其他实验证明了光是一种波。量子理论经过几十年的发展，终于总结出两个相互矛盾的真理:光子和亚原子粒子(如电子、光子等。)是同时具有两种性质的粒子，物理上称为波粒二象性。
托马斯·杨双缝演示的转变可以很好地说明这一点。科学家们用电子流而不是光束来解释这个实验。根据量子力学，带电粒子流分为两股，较小的粒子流产生波动效应，它们相互作用，产生类似托马斯·杨双缝演示中的增强光影。这说明粒子也有波动效应。
《物理世界》编辑彼得·罗杰斯推测，直到1961，才有某个科学家在现实世界中做了这个实验。(排名第一)