物理“大咖”们的经典实验

如烟

爱科技的“童鞋”们一定都对物理知识感兴趣，其中最有趣的莫过于自己动手做物理实验了。历史上也有很多物理学科方面的经典实验，实验者们用最简单的仪器和设备发现了最根本、最精简的科学概念，解除了人们长久的困惑和不解，开辟了人类对自然界的崭新认识。

了解一些物理“大咖”的经典实验，说不定会开启你大脑中的“奇思妙想”呢！

1851年法国科学家米歇尔·傅科当众做了一个实验：用一根长67m的钢丝吊着一个重28kg、带有铁笔的铁球并将其悬挂在屋顶下，观测记录它的摆动轨迹。当周围的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，无不感到惊讶。

傅科的演示说明地球围绕地轴旋转。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，在南极的转动周期是24小时。

1911年，卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能实验时，原子在人们的印象中好比“葡萄干布丁”——在大量正电荷聚集的糊状物质中间包含着电子微粒。

然而，卢瑟福和他的助手惊讶地发现，向金箔发射带正电的阿尔法微粒时有少量被弹回，他们因此计算出原子并不是一团糊状物质，而是大部分物质集中在一个中心小核上，电子在它周围环绕。

亚里士多德曾预言，滚动球的速度是均匀不变的，即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比例：两倍的时间里，铜球滚动4倍的距离，因为存在重力加速度。

他先做了一个长约6m、宽约3m的光滑直木板槽，再把木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面滑下，最后测量铜球每次下滑的时间和距离，研究它们之间的关系。

公元前3世纪，在埃及一个名叫阿斯瓦的小镇上，夏至正午的阳光正投射在头顶，物体没有影子，太阳光直接照入井中。埃拉托色尼意识到这可以帮助他测量地球的圆周。

在几年后同一天的同一时间，他记录了同一地点物体的影子。结果他发现太阳光线稍有偏离，与垂直方向大约成7°角。假设地球是球状，那么它的圆周应是360°。如果两座城市成7°角，就是7/360的圆周，相当于当时5000个希腊运动场的距离，因此地球圆周应该是25万个希腊运动场。现在我们知道，埃拉托色尼的测量误差仅仅在5%以内。

牛顿在物理学上的重要贡献之一是万有引力理论：两个物体之间的吸引力与它们质量的平方成正比，与它们距离的平方成反比。但是万有引力到底多大？

18世纪末，英国科学家亨利·卡文迪许决定要找到一个计算方法。他把两头带有金属球的1.82m长的木棒用金属线悬吊起来，再将两个重158.75kg的皮球放在足够近的地方，以吸引金属球转动，从而使金属线扭动，然后用自制的仪器测量出微小的转动幅度。

卡文迪许测出了万有引力的参数恒量，且结果惊人地准确。在此基础上，还可计算地球的密度和质量。

牛顿也不是永远都对，他曾认为光是由微粒组成的，而不是一种波。1830年，英国医生兼物理学家托马斯·杨向这个观点发起了挑战。

他在百叶窗上开了个小洞，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。接着用一块厚约0.84mm的纸片把这束光从中间分成两束，结果发现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。

物理学家们一直对电充满了好奇。1897年，英国物理学家托马斯已经知道如何获取负电荷电流。1909年，美国科学家罗伯特·米利肯开始测量电流的电荷。

他用一个香水瓶的喷头向一个透明小盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底部分别放有一个通正电和通负电的电板。当小油滴通过空气时，就带有了一些静电，它们下落的速度可以通过改变电板的电压来控制。

经过反复实验，米利肯得出结论：电荷的值是某个固定的常量，最小单位就是单个电子的带电量。

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曾这么说过。伽利略当时在比萨大学数学系任职，他大胆地向传统观点挑战，从斜塔上同时扔下一轻一重两个物体，让大家看到两个物体同时落地的现象，向世人展示了尊重科学而不畏权威的可贵精神。