一个个经典实验，揭开物理世界的奥秘

马海潮

比萨斜塔上的小铁球

比萨斜塔大家都不陌生，其作为一个倾斜角度较大的建筑物，能屹立几百年而不倒，本身就是一个奇迹。其实，比萨斜塔和物理学的发展也息息相关，伽利略就是在比萨斜塔上完成了他的成名之作。

伽利略是一个物理天才，他看着天主教堂的天花板发呆，发现摆的规律并制造出时钟。21岁时，他已经闻名意大利，被誉为“当代阿基米德”。就是这样一个天选之子也曾被质疑，这就要从当时的物理学发展情况说起。当时，意大利人普遍认为古希腊亚里士多德的物体下落规律是正确的，即物体越重，下落速度越快，物体越轻，下落速度越慢。1 900多年来，人们都认为这是不可推翻的真理。但是伽利略却不这样认为，他想，天上下冰雹，大冰雹和小冰雹不是同时落地的吗？究竟是他错了，还是亚里士多德错了？为了证明自己的想法，伽利略在比萨斜塔上完成了一个经典的物理实验。实验开始，伽利略和学生将一个100磅和1磅的铁球放在一个小木盒里，木盒底部有开关，实验开始，底部开关打开，两个铁球同时下落，结果令所有人目瞪口呆，原来铁球是同时落到地面上的！一个延续一千多年的“真理”，就这样被一个年轻人推翻了。伽利略的实验，揭示了自由落体的秘密，在物理学的发展历史上具有划时代的意义。

谁推了小球

上文说到伽利略的成名作是自由落体理论，他用科学推理和理想实验推翻了所谓的“真理”。后来，伽利略的又一个实验，让他再次为物理学的发展作出了突出贡献，这次是伽利略的加速度实验。加速度实验和自由落体的规律是相关的，但小球落地的速度太快了，根本不可能用测量的方式找到自由落体的运动规律。伽利略想了一个新办法，如果能用斜面来减少重力对速度的影响，让运动的速度变慢，这样是不是就能将测量速度转化成测量路程和时间呢？说做就做，伽利略制作了一个长6米、宽3米的木板槽，木板槽倾斜固定，让铜球从上面滚下来，通过分析铜球滚下来的时间和距离，确定他们的数学关系。

在加速度实验中，伽利略又有了新的发现，亚里士多德预言球滚动的速度是一成不变的，滚动两倍的时间，就能走两倍的距离。但是伽利略发现，滚动两倍的时间，铜球走了四倍的距离，这是不是说明小球运动另有玄机？在不断的实验、计算和推理下，伽利略终于得出了自由落体运动规律，而且他还验证，如果木板的摩擦力小到可以忽略，小球从一个斜面滚下之后，无论下一个斜面角度是多少，小球总能到达相同的高度。如果下一个斜面是平行的呢？小球当然会永远运动下去，这就是惯性运动。

玻璃中的彩虹

在发现光谱之前，牛顿一直专注于课题研究，每天没日没夜研究物理实验。牛顿在做其他实验的过程中碰巧发现了光的色散现象，用实验证明了白光的成分。当时，人们认为白光是一种没有其他颜色的纯色光，奉行亚里士多德的理论，即有色光是一种不知何故发生变化的光。在偶然的一次实验中，牛顿用手中的三棱镜发现了光的不同颜色，揭示了光谱。在三棱镜中，阳光在墙上分解成不同的颜色，也就是后来的光谱，牛顿为此兴奋不已，还给光的颜色命名，这也就是红橙黄绿青蓝紫七种颜色名称的来源。那么，光为什么能分散成不同的颜色呢？牛顿认为，白光是不同颜色光线的混合，光谱伸长后，玻璃对光线的折射本领不同，就会分散不同的颜色。正是这个简单的实验开启了人们对光谱学的研究。

你知道吗？其实光不止涵盖七种颜色，光本质上是电磁波，除了人眼能看到的一段外，波长太长或太短的光波是看不到的，例如紫外线、红外线。

用物理学实验揭示世界美好

在物理学历史发展长河中，许多定理的验证都是用无数个日夜的实验、推理得出的，将实验和猜想结合起来，正是将理性和经验结合起来的有效方式。科学家用最纯真的情感、最严谨的态度分析物理未解之谜，让我们感受物理世界的美妙。正如爱因斯坦所言，人的思维创造出一直在改变的宇宙图景。我们应将思想和信念结合在一起，用理性的思考和求真务实的态度，真正发现自然现象中的物理，用物理解开生活中的未解之谜，在探索的过程中，我们一定会发现别样的乐趣。

作者单位|甘肃省积石山县癿藏中学