這些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的共通之處是他們都僅僅“抓”住了物理學(xué)家眼中“最美麗”的科學(xué)之魂：最簡(jiǎn)單的儀器和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)了最根本、最單純的科學(xué)概念，就像是一座座歷史豐碑一樣，掃開人們長(zhǎng)久的困惑和含糊，開辟了對(duì)自然界的嶄新認(rèn)識(shí)。從十大經(jīng)典科學(xué)試驗(yàn)本身，我們也能清楚地看出2000年來(lái)科學(xué)家們最重大的發(fā)現(xiàn)軌跡，就像我們“鳥瞰”歷史一樣。讓我們從第十名開始，回顧這些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)。
第十名 米歇爾·傅科鐘擺實(shí)驗(yàn)
1851年法國(guó)科學(xué)家傅科當(dāng)眾做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用一根長(zhǎng)220英尺的鋼絲吊著一個(gè)重62磅重的頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下，觀測(cè)記錄它的擺動(dòng)軌跡。周圍觀眾發(fā)現(xiàn)鐘擺每次擺動(dòng)都會(huì)稍稍偏離原軌跡并發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)不驚訝。實(shí)際上這是因?yàn)榉课菰诰従徱苿?dòng)。傅柯的演示說(shuō)明地球是在圍繞地軸旋轉(zhuǎn)。在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時(shí)針方向，30小時(shí)一周期。在南半球，鐘擺應(yīng)是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而在赤道上將不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在南極，轉(zhuǎn)動(dòng)周期是24小時(shí)。目前在人大附中中，還有一個(gè)傅科鐘擺的模型。
第九名 盧瑟福的阿爾法粒子散射實(shí)驗(yàn)
1911年盧瑟福還在曼徹斯特大學(xué)做放射能實(shí)驗(yàn)時(shí)，原子在人們的印象中就好像是“葡萄干布丁”，大量正電荷聚集的糊狀物質(zhì)，中間包含著電子微粒。但是他和他的助手發(fā)現(xiàn)向金箔發(fā)射帶正電的阿爾法微粒時(shí)有少量被彈回，這使他們非常吃驚。盧瑟福計(jì)算出原子并不是一團(tuán)糊狀物質(zhì)，大部分物質(zhì)集中在一個(gè)中心小核上，現(xiàn)在叫作原子核，電子在它周圍環(huán)繞。
第八名 伽利略的加速度實(shí)驗(yàn)
伽利略進(jìn)行他的物體移動(dòng)研究。他做了一個(gè)6米多長(zhǎng)，3米多寬的光滑直木板槽。再把這個(gè)木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下。然后測(cè)量銅球每次下滑的時(shí)間和距離，研究它們之間的關(guān)系。亞里士多德曾預(yù)言滾動(dòng)球的速度是均勻不變的：銅球滾動(dòng)兩倍的時(shí)間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動(dòng)的路程和時(shí)間的平方成比例：兩倍的時(shí)間里，銅球滾動(dòng)4倍的距離。因?yàn)榇嬖谥亓铀俣取?/p>
第七名 埃拉托色尼測(cè)量地球圓周
在公元前3世紀(jì)，埃及的一個(gè)名叫阿斯瓦的小鎮(zhèn)上，夏至正午的陽(yáng)光懸在頭頂。物體沒有影子，太陽(yáng)直接照入井中。埃拉托色尼意識(shí)到這可以幫助他測(cè)量地球的圓周。在幾年后的同一天的同一時(shí)間，他記錄了同一地點(diǎn)的物體的影子。發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光線有稍稍偏離，與垂直方向大約成7度角。剩下的就是幾何問題了。假設(shè)地球是球狀，那么它的圓周應(yīng)是360度。如果兩座城市成7度角，就是7/360的圓周，就是當(dāng)時(shí)5000個(gè)希臘運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的距離。因此地球圓周應(yīng)該是25萬(wàn)個(gè)希臘運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。今天我們知道埃拉托色尼的測(cè)量誤差僅僅在5%以內(nèi)。
第六名 卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)
牛頓的另一大貢獻(xiàn)是他的萬(wàn)有引力理論：兩個(gè)物體之間的吸引力與他們質(zhì)量的平方成正比，與他們距離的平方成反比。但是萬(wàn)有引力到底多大？18世紀(jì)末，英國(guó)科學(xué)家亨利·卡文迪許決定要找到一個(gè)計(jì)算方法。他把兩頭帶有金屬球的6英尺木棒用金屬線懸吊起來(lái)。再用兩個(gè)350磅重的皮球放在足夠近的地方，以吸引金屬球轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使金屬線扭動(dòng)，然后用自制的儀器測(cè)量出微小的轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)量結(jié)果驚人的準(zhǔn)確，他測(cè)出了萬(wàn)有引力的參數(shù)恒量。在卡文迪許的基礎(chǔ)上可以計(jì)算地球的地球質(zhì)量為6.0×10^24公斤
第五名 托馬斯·楊的光干涉實(shí)驗(yàn)
牛頓曾認(rèn)為光是由微粒組成的，而不是一種波。1830年英國(guó)醫(yī)生也是物理學(xué)家的托馬斯·楊向這個(gè)觀點(diǎn)挑戰(zhàn)。他在百葉窗上開了一個(gè)小洞，然后用厚紙片蓋住，再在紙片上戳一個(gè)很小的洞。讓光線透過(guò)，并用一面鏡子反射透過(guò)的光線。然后他用一個(gè)厚約1/30英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。結(jié)果看到了相交的光線和陰影。這說(shuō)明兩束光線可以像波一樣相互干涉。這個(gè)試驗(yàn)為一個(gè)世紀(jì)后量子學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立起到了至關(guān)重要的作用。
第四名 牛頓的棱鏡分解太陽(yáng)光
艾薩克·牛頓出生那年，伽利略與世長(zhǎng)辭。牛頓1665年畢業(yè)于劍橋大學(xué)的三一學(xué)院。當(dāng)時(shí)大家都認(rèn)為白光是一種純的沒有其它顏色的光，而有色光是一種不知何故發(fā)生變化的光(又是亞利斯多德的理論)。為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，牛頓把一面三棱鏡放在陽(yáng)光下，透過(guò)三棱鏡，光在墻上被分解為不同顏色，后來(lái)我們稱作為光譜。人們知道彩虹的五顏六色，但是他們認(rèn)為那時(shí)因?yàn)椴徽?。牛頓的結(jié)論是：正是這些紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫基礎(chǔ)色有不同的色譜才形成了表面上顏色單一的白色光，如果你深入地看看，會(huì)發(fā)現(xiàn)白光是非常美麗的。
第三名 羅伯特·密立根的油滴實(shí)驗(yàn)
很早以前，科學(xué)家就在研究電。人們知道這種無(wú)形的物質(zhì)可以從天上的閃電中得到，也可以通過(guò)摩擦頭發(fā)得到。1897年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯已經(jīng)得知如何獲取負(fù)電荷電流。1909年美國(guó)科學(xué)家羅伯特·密立根開始測(cè)量電流的電荷。他用一個(gè)香水瓶的噴頭向一個(gè)透明的小盒子里噴油滴。小盒子的頂部和底部分別放有一個(gè)通正電的電板，另一個(gè)放有通負(fù)電的電板。當(dāng)小油滴通過(guò)空氣時(shí)，就帶有了一些靜電，他們下落的速度可以通過(guò)改變電板的電壓來(lái)控制。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)米利肯得出結(jié)論：電荷的值是某個(gè)固定的常量，最小單位就是單個(gè)電子的帶電量。
第二名 伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)
在16世紀(jì)末，人人都認(rèn)為重量大的物體比重量小的物體下落的快因?yàn)閭ゴ蟮膩喞锸慷嗟率沁@么說(shuō)的。伽利略，當(dāng)時(shí)在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職，他大膽的向公眾的觀點(diǎn)挑戰(zhàn)，他從斜塔上同時(shí)扔下一輕一重的物體，讓大家看到兩個(gè)物體同時(shí)落地。他向世人展示尊重科學(xué)而不畏權(quán)威的可貴精神。
第一名 電子干涉實(shí)驗(yàn)
20世紀(jì)初，麥克斯·普克朗和艾伯特·愛因斯坦分別指出一種叫光子的東西發(fā)出光和吸收光。但是其他試驗(yàn)還是證明光是一種波狀物。經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展的量子學(xué)說(shuō)最終總結(jié)了兩個(gè)矛盾的真理：光子和亞原子微粒，(如電子、光子等等)是同時(shí)具有兩種性質(zhì)的微粒，物理上稱它們?yōu)椴６笮?。科學(xué)家們將托馬斯·楊的雙縫演示改造一下，用電子流代替光束來(lái)解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)量子力學(xué)，電粒子流被分為兩股，被分得更小的粒子流產(chǎn)生波的效應(yīng)，他們相互影響，以至產(chǎn)生像托馬斯·楊的雙縫演示中出現(xiàn)的加強(qiáng)光和陰影。這說(shuō)明微粒也有波的效應(yīng)。是誰(shuí)最早做了這個(gè)試驗(yàn)已經(jīng)無(wú)法考證。
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