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1、世界十大最美物理实验排名前十的最美丽的物理实验，其中大多数都是我们耳熟能详的经典之作。所有这些实验共同之处是他们都仅仅“抓”住了物理学家眼中“最美丽”的科 学灵魂，这种美丽是一种经典：最简单的仪器和设备，发现最根本、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。1、托马斯杨的双缝演示应用于电子干涉的实验牛顿和托马斯杨对光的性质的研究得出的结论都不完全的正确。光既不是 简单由粒子构成，也不是一种单纯的波。20世纪初，麦克斯普朗克和阿尔伯 特爱因斯坦分别指出一种叫光子的东西发出光和吸收光。但是其他实验还证明 光是一种波状物。经过几十年发
2、展的量子学说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: 波粒二象性。将托马斯杨的双缝演示改造一下可以很好的说明这一点。科学家们用电子 流代替光束来解释这个试验。根据量子力学，电粒子流被分成两股，被分的更小 的粒子流产生波效应，它们互相影响，以致产生象托马斯杨的双缝实验中出现 的加强光和阴影。这说明微粒也有波的效应。物理学世界编辑比特洛戈斯推测，直到1961年，某一位科学家才在真 实的世界里做出了这一实验。2、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的快，因为伟大 的亚里士多德已经这么说了。伽利略，当
3、时在比萨大学数学系任职，他大胆的向 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。伽利略挑战亚里士多 德的代价也许是他失去工作，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。3、罗伯特米里肯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 中获得，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。1909年美国科学家罗伯特米里肯开始测 量电流的电荷。米里肯用一个香水瓶子的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴。小 盒子的顶部和
4、底部分别接一个电池，让一边成为正电板，另一边成为负电板。当 小油滴通过空气时，就会吸引一些静电，油滴下落的速度可以通过改变电板间的 电压来控制。米里肯不断改变电压，仔细观察每一颗油滴的运动。经过反复的研究，米里 肯得出结论：电荷的值是某个固定的常量，最小的单位就是单个电子的带电量。4、牛顿的棱镜分解太阳光埃萨克牛顿出生那年，伽利略与世长辞。牛顿1665年毕业于剑桥大学的三 一学院，后来因躲避鼠疫在家呆了两年，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它颜色的光（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，牛顿一面三棱镜放在阳光下，透过三棱
5、镜，光在墙上分 解为不同的颜色，后来我们称作为光谱。人们知道彩虹的五颜六色，但是他们认 为那是因为不正常。牛顿的结论是：正是这些红、橙、黄、绿、蓝、靛、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。5、托马斯杨的光干涉实验牛顿也不是永远都正确的。在多次争吵后，牛顿让科学界接受了这样的观点: 光是有微粒组成的，而不是一种波。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，让光线通过，并用一面镜 子反射透过的光线。然后他用一个厚约1/30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
6、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的创立起到了至关重要的作用。6、卡文迪许扭矩试验牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律，但是万有引力到底有多大？18世纪末，英国科学家亨利卡文迪许决定要找出这个引力。他将两边系有 小金属球的6英尺木棒用金属线悬吊起来，这个木棒就像哑铃一样。再将两个 350磅重的铅球放在相当近的地方，以产生足够的引力让哑铃转动，并扭动金属 线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。测量的结果惊人的准确，他测出了万有引力恒量的参数，在此基础上卡文迪 许计算出地球的密度和质量。卡文迪许的计算结果是：地球中6.0X1024千克， 或者说是13万亿万亿磅。7、埃拉托色
7、尼测量地球的周长古埃及一个现名为阿斯旺的小镇。在这个小镇上，夏日正午的阳光悬在头顶: 物体没有影子，阳光直射入深水井中。埃拉托色尼亚是公元前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，在以后几年的时间 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度角。剩下的就是几何学的问题了。假设地球是球状，那么它的圆周应该跨越360度。 如果两座城市成7度角，就是7/360的圆周，就是当时5000个希腊运动场的距 离。因此地球的周长就应该是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在
8、5%以内。8、伽利略的加速实验伽利略继续提炼他有关物体运动的观点。他了一个6米多长、3米多宽的光滑 直木板槽。再把这个木板的斜槽固定住，让铜球从木槽顶端沿斜面滑下，并用水 钟测量铜球每次下滑的时间，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。伽利略却证明铜球 滚动的路程和时间的平方成反比：两倍的时间里，铜球滚动的4倍的距离，因为 存在恒定的重力加速度。9、卢瑟福发现核子的实验1911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能的实验时，原子在人们的印象中就 好像是“葡萄干布丁”，大量正电荷聚集的糊状物质，中间包含着电子的微粒。 但是他和他的助手发现向
9、金箔发射带正电的阿尔法微粒时少量被弹回，这是他们 非常吃惊。卢瑟福计算出原子不是一团糊状物质，大部分物质集中在一个中心小 核上，现在叫做核子，电子在它周围环绕。10、米歇尔弗科钟摆实验去年，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著名的实 验，用一根长220英尺的钢丝将一个62磅重的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶 下，观测记录他前后摆动的轨迹。周围观众发现每次摆动都会稍稍偏离原来轨迹 并发生旋转时，无不惊讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。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小时一个周期。在南半球，钟摆应该逆时针转动，而赤道上将 不会转动。在南极，转动周期是24小时。
