啥？聽說物理屆也搞過“選美比賽”？

沒想到你們科學界也這麼“看顏值”！

羅伯特·克瑞斯是美國布魯克海文國家實驗室的歷史學家，他在物理學界做了一次調查，要求各位學者提名歷史上最美麗的科學實驗。

調查的結果中，排名前十的各項實驗，並不是耗資數億美元以上、動員數百名科學家參加、需要超級計算機處理幾個月的大專案。

在物理學家眼睛裡，最“美麗”的實驗，是用簡單的儀器和裝置，發現最根本、最深邃的科學現象。

Top10

歇爾·傅科鐘擺實驗

1851 年，法國科學家傅科在公眾面前展示了一個科學發現。他用一根長220 英尺（約 67 米）的鋼絲將一個 62 磅（約 28 千克）重的鐵球，懸掛在大教堂的屋頂棚下面。鐵球下端裝有一隻鐵筆，鐵筆記錄鐵球擺動時所畫出的軌跡。觀眾發現鐘擺在擺動中畫出的軌跡會逐漸偏移，並發現軌跡在發生著旋轉。觀眾無不驚訝。傅科的演示說明房屋的緩慢移動，是因為地球圍繞著地軸在自轉，並推斷在南極時，軌跡是逆時針旋轉，轉動一週的週期是 24 小時。此實驗簡單明確地證明了地球在自轉。

啥？聽說物理屆也搞過“選美比賽”？

沒想到你們科學界也這麼“看顏值”！

羅伯特·克瑞斯是美國布魯克海文國家實驗室的歷史學家，他在物理學界做了一次調查，要求各位學者提名歷史上最美麗的科學實驗。

調查的結果中，排名前十的各項實驗，並不是耗資數億美元以上、動員數百名科學家參加、需要超級計算機處理幾個月的大專案。

在物理學家眼睛裡，最“美麗”的實驗，是用簡單的儀器和裝置，發現最根本、最深邃的科學現象。

Top10

歇爾·傅科鐘擺實驗

1851 年，法國科學家傅科在公眾面前展示了一個科學發現。他用一根長220 英尺（約 67 米）的鋼絲將一個 62 磅（約 28 千克）重的鐵球，懸掛在大教堂的屋頂棚下面。鐵球下端裝有一隻鐵筆，鐵筆記錄鐵球擺動時所畫出的軌跡。觀眾發現鐘擺在擺動中畫出的軌跡會逐漸偏移，並發現軌跡在發生著旋轉。觀眾無不驚訝。傅科的演示說明房屋的緩慢移動，是因為地球圍繞著地軸在自轉，並推斷在南極時，軌跡是逆時針旋轉，轉動一週的週期是 24 小時。此實驗簡單明確地證明了地球在自轉。

鐘擺實驗 示意圖

Top9

盧瑟福發現原子核的實驗

1911 年，盧瑟福在（Ernest Rutherford，1871—1937）曼徹斯特大學的放射能實驗室工作。當時人們對原子結構的猜想，就像是一個“葡萄乾布丁”，即大量正電荷聚整合的軟物質，中間包裹著電子微粒。但他們發現向金箔發射帶正電的 α 粒子時，只有很少量被彈回，這使他們大感意外。盧瑟福經過深思和計算，提出了一個原子結構的新猜想。即原子的絕大部分物質，集中在中心的小核即原子核上，電子在原子核周圍做環繞運動，這是一個以實驗為基礎的全新的原子模型。

α粒子散射實驗裝置示意圖

Top8

伽利略的加速度測定實驗

伽利略實驗室做了一個 6 米長、3 米寬、光滑筆直的木槽，再把木槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下，並用水鍾測量銅球每次下滑的時間，以測量銅球的滑落速度。按照亞里士多德的預言，滾動球的速度是均勻不變的，銅球滾動 2 倍的時間會走出 2 倍的路程。而伽利略的實驗卻證明銅球滾動的路程和時間的平方成正比，銅球滾動在 2 倍時間內會走過 4 倍的距離，由此證明了存在恆定的重力加速度。

加速度測定實驗 示意圖

Top7

埃拉托色尼測量地球圓周長

原小點曾推送過關於這個實驗的科普文章

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不借助高科技手段，給地球量腰圍原來這麼簡單嗎？

Top6

卡文迪什的扭矩實驗

牛頓的偉大貢獻之一是他闡明瞭萬有引力定律，但是萬有引力到底有多大，卻是 18世紀另一位英國科學家亨利·卡文迪什測定的。他將兩邊繫有小金球的 6 英尺（約 1。8米）木棒，用金屬線懸吊起來，就像一個懸空的啞鈴，再將 350 磅（約 159 千克）重的鉛球分別放在啞鈴的近端，以產生足夠的引力使啞鈴轉動，並使金屬線發生扭轉，然後測量金屬線所受到的微小扭矩。實驗驚人準確地測出了萬有引力恆量的引數。

扭矩實驗 示意圖

Top5

托馬斯·楊的光干涉實驗

1830 年英國醫生、物理學家托馬斯·楊，採用雙縫裝置，把一束單色光先分離為兩束，分別透過窄縫並形成干涉。由於兩者在不同螢幕位置產生了相位差，再合併照射到螢幕上，生成了明暗條紋。證明光也可以像水波一樣相互干涉，從而證明了光線有波一樣的性質。

雙縫實驗 示意圖

Top4

牛頓的稜鏡色散實驗

牛頓 1665 年畢業於劍橋大學三一學院，當時大家都信奉亞里士多德的說法，即太陽光是一種純色的白光。但彩色是如何出現的呢？人們無法解釋雨後的彩虹的色彩。牛頓把一面三稜鏡放在一束陽光下，當陽光穿過這種均勻的透明介質後，由不同波長組成的陽光發生了不同角度的折射，出現了紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的基礎色帶。這是因為同一種介質對不同色光的折射率不同。他又用 7 種顏色組成的圓盤高速旋轉，合成了白色的光，使人們對陽光有了較深入的認識。

稜鏡色散實驗 示意圖

Top3

羅伯特·米利肯的油滴實驗

雖然早在 1897 年，英國物理學家 J。J。 湯姆遜已經證明陰極射線是由帶負電的粒子（即電子）組成，但電子電量的定量測量卻是由美國科學家羅伯特·米利肯在 1909 年完成的。米利肯用一個香水瓶噴頭，向另一個透明的小盒子裡噴油滴。小盒子的頂部和底部分別連線一個電池的電極，當小油滴透過兩個電極板時，會捕獲一些靜電。油滴下落部速度可以透過改變兩個電極板之間的電壓來控制。米利肯不斷改變電壓，仔細觀察每一顆油滴的運動，發現油滴帶電量是不連續的，它們都是一個最小數值的整數倍，這個最小值是某一常數，即單個電子的帶電量。

油滴實驗 示意圖

Top2

伽利略的自由落體實驗

1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的實驗，得出了重量不同的兩個鐵球同時下落的結論，從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續了1900多年之久的錯誤結論。

關於自由落體實驗，伽利略做了大量的實驗，他站在斜塔上面讓不同材料構成的物體從塔頂上落下來，並測定下落時間有多少差別。結果發現，各種物體都是同時落地，而不分先後。也就是說，下落運動與物體的具體特徵並無關係。無論木製球或鐵製球，如果同時從塔上開始下落，它們將同時到達地面。伽利略透過反覆的實驗，認為如果不計空氣阻力，輕重物體的自由下落速度是相同的，即重力加速度的大小都是相同的。

自由落體實驗 示意圖

Top1

托馬斯·楊繼“雙縫實驗”後的實驗

20 世紀初，普朗克和愛因斯坦指出光的波粒二重性，從一些實驗中可見光波的干涉現象；而從另一些實驗中，如解釋光電效應時，光又是由離散的粒子構成的。托馬斯·楊設想能透過實驗直接地觀察到這一現象。

他設想使被分成兩股的粒子流，透過雙縫實驗裝置，看看是否會發生相互干涉，出現明暗條紋，同時也呈現出光的特性。這種用簡單方法驗證光的波粒二重性的實驗有深奧的原理，但實際上這個實驗有較大的難度，直到 1961 年才從設想變成現實。

這些重大發現的實驗過程，似乎離我們很遙遠，但似乎又離我們很近。

很多有價值的發現其實都不是遙不可及的。

科學探索的過程就好像人們站立在一個紙糊的窗前，看到的是一片茫然，而當這些大師在窗戶上刺破一個洞時，則豁然開朗，看到美麗的風景。

《科技創新啟示錄：創新與發明大師軼事》、百度百科

編著：金湧

圖片來源於網路

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