“大咖們”的經典實驗

如煙

愛科技的“童鞋”們一定都對物理知識感興趣，其中最有趣的莫過于自己動手做物理實驗了。歷史上有很多物理學科方面的經典實驗，實驗者們用最簡單的儀器和設備發現了最根本、最精簡的科學概念，解開了人們長久的困惑，開辟了人類對自然界的嶄新認識。了解一些物理“大咖們”的經典實驗，說不定會開啟你大腦中的“奇思妙想”呢！

1911年盧瑟福還在曼徹斯特大學做放射能實驗時，原子在人們的印象中好比“葡萄干布丁”——在大量正電荷聚集的糊狀物質中包含著電子微粒。然而，盧瑟福和他的助手驚訝地發現，向金箔發射帶正電的阿爾法微粒時有少量被彈回，他們因此計算出原子并不是一團糊狀物質，而是大部分物質集中在一個中心小核上，電子在它周圍環繞。

亞里士多德曾預言滾動球的速度是均勻不變的，即銅球滾動兩倍的時間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動的路程和時間的平方成比例：兩倍的時間里，銅球滾動四倍的距離，因為存在重力加速度。他先做了一個長約6m、寬3m的光滑直木板槽，再把木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下，最后測量銅球每次下滑的時間和距離，研究它們之間的關系。

公元前3世紀，在埃及的一個名叫阿斯瓦的小鎮上，夏至正午的太陽正懸在頭頂，物體沒有影子，太陽直接照入井中。埃拉托色尼意識到這可以幫助他測量地球的圓周。在幾年后同一天的同一時間，他記錄了同一地點物體的影子。結果發現太陽光線稍有偏離，與垂直方向大約成7°角。假設地球是球狀，那么它的圓周應是360°。如果兩座城市成7°角，就是7/360的圓周，相當于當時5 000個希臘運動場的距離，因此地球圓周應該是25萬個希臘運動場。現在我們知道埃拉托色尼的測量誤差僅僅在5%以內。

牛頓在物理學上的重要貢獻之一是萬有引力理論：兩個物體之間的吸引力與它們質量的平方成正比，與它們距離的平方成反比。但是萬有引力到底多大？18世紀末，英國科學家亨利·卡文迪許決定要找到一個計算方法。他把兩頭帶有金屬球的1.82m長的木棒用金屬線懸吊起來，再將兩個重158.75kg的皮球放在足夠近的地方，以吸引金屬球轉動，從而使金屬線扭動，然后用自制的儀器測量出微小的轉動幅度。卡文迪許測出了萬有引力的參數恒量，且結果驚人的準確。在此基礎上還可計算地球的密度和質量。

物理學家們一直對電充滿了好奇。1897年，英國物理學家托馬斯已經得知如何獲取負電荷電流。1909年美國科學家羅伯特·米利肯開始測量電流的電荷。他用一個香水瓶的噴頭向一個透明小盒子里噴油滴。小盒子的頂部和底部分別放有一個通正電和通負電的電板。當小油滴通過空氣時，就帶有了一些靜電，它們下落的速度可以通過改變電板的電壓來控制。經過反復實驗米利肯得出結論：電荷的值是某個固定的常量，最小單位就是單個電子的帶電量。

16世紀末，人人都認為重量大的物體比重量小的物體下落得快，因為偉大的亞里士多德曾這么說過。伽利略當時在比薩大學任職，他大膽向傳統觀點挑戰，從斜塔上同時扔下一輕一重兩個物體，讓大家看到兩個物體同時落地的現象，向世人展示了尊重科學而不畏權威的可貴精神。

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