“最美麗”的十大物理實驗

羅伯特·克瑞絲是美國紐約大學石溪分校哲學系的教員、布魯克海文國家實驗室的曆史學家，2002年他及另外一位學者在美國的物理學家中作了一次調查，要求他們提名曆史上最美麗的科學實驗。9月份出版的《物理學世界》刊登了排名前10位的最美麗實驗，其中的大多數都是我們耳熟能詳的經典之作。令人驚奇的是這十大實驗中的絕大多數是科學家獨立完成，最多有一兩個助手。所有的實驗都是在實驗桌上進行的，沒有用到什麼大型計算工具比如電腦一類，最多不過是把直尺或者是計算器。

最簡單的儀器和設備，發現了最根本、最單純的科學概念，這些“抓”住了物理學家眼中“最美的”科學之魂的實驗，就像是一座座曆史豐碑一樣，人們長久的困惑和含糊頃刻間一掃而空，對自然界的認識更加清晰。

從十大經典科學實驗評選本身，我們也能清楚地看出2000年來科學家們最重大的發現軌迹，就像我們“鳥瞰”曆史一樣。

《物理學世界》對這些實驗進行的排名是根據公衆對它們的認識程度，排在第一位的是展示物理世界量子特征的實驗。但是，科學的發展是一個積累的過程，9月25日的美國《紐約時報》根據時間順序對這些實驗重新排序，并作了簡單的解釋。

卡文迪許扭秤實驗：

牛頓的偉大貢獻之一是他的萬有引力定律，但是萬有引力到底多大？

英國科學怪傑卡文迪許于1789年用他發明的扭秤，驗證了牛頓的萬有引力定律的正确性，并測出了引力常量，他将兩邊系有小金屬球的6英尺（1英尺等于0.3048米）木棒用金屬線懸吊起來，這個木棒就像啞鈴一樣；再将兩個350磅（1磅等于0.4536千克）重的鉛球放在相當近的地方，以産生足夠的引力讓啞鈴轉動，并扭動金屬線。然後用自制的儀器測量出微小的轉動。

扭秤實驗可以測量微弱的作用，關鍵在于它把微弱的作用效果經過了兩次放大：一方面微小的力通過較長的力臂可以産生較大的力矩，使懸絲産生一定角度的扭轉；另一方面在懸絲上固定一平面鏡，它可以把入射光線反射到距離平面鏡較遠的刻度尺上，從反射光線射到刻度尺上的光點的移動，就可以把懸絲的微小扭轉顯現出來。

測量結果驚人的準确，他測出了萬有引力恒量的參數，在此基礎上卡文迪許計算地球的密度和質量。卡文迪許的計算結果是：地球的質量為6.0乘以10的24次方KG，或者說13萬億磅。

重大意義：證明了萬有引力的存在，精确測量了其大小，并用實驗證明了萬有引力常數确實是恒量，不僅從實驗上直接支持了牛頓的萬有引力定律，使其成為更加完美的理論。而且為愛因斯坦創立廣義相對論提供了實驗前提。

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