物理是來自于實驗的自然科學，實驗對于物理學的前進與發展起着至關重要的作用。可能很多人認為物理實驗是枯燥、繁瑣、無聊的，但事實上，真正優秀的實驗必須首先是美麗的。下面就是世界知名物理學家們聯合評選出的物理學史上十大最美麗的實驗。

這十大實驗中的絕大多數是科學家獨立完成的，最多有一兩個助手。所有的實驗都“抓”住了物理學家眼中“最漂亮”的科學之魂。這種漂亮是一種經典概念：使用最簡單的儀器和設備，發現了最根本、最單純的科學概念，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。

第10名：

傅科鐘擺證明地球自轉！

1851年，法國科學家傅科在公衆面前做了一個實驗，用一根長220英尺的鋼絲将一個62磅的頭上帶有鐵筆的鐵球懸挂在屋頂下，觀測記錄它前後擺動的軌迹。

周圍觀衆發現鐘擺每次擺動都會稍稍偏離原軌迹并發生旋轉時，無不驚訝。實際上這是因為房屋在緩緩移動。如果地球不自轉，擺錘擺動時不受外力，将保持固定的擺動方向。

如果地球自轉，擺錘将會受到重力、慣性等各方面因素，運動軌迹也會發生偏差。傅科的演示說明地球是在圍繞地軸自轉的。

在巴黎的緯度上，鐘擺的軌迹是順時針方向，30小時一周期。在南半球，鐘擺應是逆時針轉動，而在赤道上将不會轉動。在南極，轉動周期是24小時。

此後，人們為了紀念傅科的偉大實驗，把用來試驗的巨擺稱作“傅科擺”，而世界各地的好多天文館和物理教學場所都會設置傅科擺。

位于北京西直門外的北京天文館裡也有一個傅科擺，大家有空可以去親眼看看，親自感受一下地球的自轉。

第9名：

盧瑟福發現核子實驗

1911年盧瑟福還在曼徹斯特大學做放射能實驗時，原子在人們的印象中好像是“葡萄幹布丁”，大量正電荷聚集的糊狀物質，中間包含着電子微粒。

但是他和他的助手發現向金箔發射帶正電的α微粒時有少量被彈回，這使他們非常吃驚。

盧瑟福計算出原子并不是一團糊狀物質，大部分物質集中在一個中心小核上，現在叫作核子，電子在它周圍環繞。

第8名：

伽利略的加速度實驗

伽利略提煉他有關物體移動的觀點。他做了一個6m多長、3m多寬的光滑直木闆槽，再把這個木闆槽傾斜固定，讓鋼球從木槽頂端沿斜面滑下，并用水鐘測量鋼球每次下滑的時間，研究它們之間的關系。

亞裡士多德曾預言滾動球的速度是均勻不變的：銅球滾動兩倍的時間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明鋼球滾動的路程和時間的平方成比例：兩倍的時間裡，銅球滾動了4倍的距離，因為存在恒定的重力加速度。

第7名：

埃拉托色尼測量地球圓周長

古埃及有一個現名為阿斯旺的小鎮。在這個小鎮上，夏至日正午的陽光懸在頭頂，物體沒有影子，陽光直接射入深水井中。

埃拉托色尼是公元前3世紀亞曆山大圖書館的館長，他意識到這一信息可以幫助他估計地球的周長。在以後幾年裡的同一天、同一時間，他在亞曆山大測量了同一地點的物體的影子。發現太陽光線有輕微的傾斜，在垂直方向偏離了大約7°。

假設地球是球狀，那麼它的圓周應跨越360°。如果兩座城市成7°，就是7／360的圓周，就是當時5000個希臘運動場的距離。因此地球周長應該是25萬個希臘運動場。今天，通過航迹測算，我們知道埃拉托色尼的測量誤差僅僅在5％以内。

第6名：

卡文迪什扭秤實驗

牛頓的另一偉大貢獻是他的萬有引力定律，但是萬有引力到底多大？

18世紀末，英國科學家亨利·卡文迪什決定要找出這個引力。他将小金屬球系在長為6英尺（1英尺等于0.305米）木棒的兩邊并用金屬線懸吊起來，這個木棒就像啞鈴一樣。再将兩個350磅（1磅等于0.4536千克）的銅球放在相當近的地方，以産生足夠的引力讓啞鈴轉動，并扭轉金屬線。然後用自制的儀器測量出微小的轉動。

測量結果驚人地準确，他測出了萬有引力恒量的參數，在此基礎上卡文迪什計算地球的密度和質量。卡文迪什的計算結果是地球的質量為6.0 x10^24kg．

第5名：

托馬斯·楊的光幹涉實驗

在多次争吵後，牛頓讓科學界接受了這樣的觀點：光是由微粒組成的，而不是一種波。但牛頓也不是永遠正确的。1830年，英國醫生、物理學家托馬斯·楊用實驗來驗證這一觀點。

他在百葉窗上開了一個小洞，然後用厚紙片蓋住，再在紙片上戳一個很小的洞。讓光線透過，并用一面鏡子反射透過的光線。然後他用一個厚約三十分之一英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。結果看到了相交的光線和陰影。

這說明兩束光線可以像波一樣相互幹涉。這個實驗為一個世紀後量子學說的創立起到了至關重要的作用。

第4名：

牛頓的棱鏡色散實驗

牛頓出生那年，伽利略與世長辭。牛頓1665年畢業于劍橋大學的三一學院，因躲避鼠疫在家裡呆了兩年，後來順利地得到了工作。

當時大家都認為白光是一種純的沒有其他顔色的光（亞裡士多德就是這樣認為的），而彩色光是一種不知何故發生變化的光。

為了驗證這個假設，牛頓把一面三棱鏡放在陽光下，透過三棱鏡，光在牆上被分解為不同顔色，後來我們稱作為光譜。

人們知道彩虹的五顔六色，但卻不知其原因。牛頓的結論是：正是這些紅、橙、黃、綠、青、藍、紫基礎色有不同的色譜才形成了表面上顔色單一的白色光，如果你深入地看看，會發現白光是非常美麗的。

第3名：

密立根的油滴實驗

很早以前，科學家就在研究電。人們知道這種無形的物質可以從天上的閃電中得到，也可以通過摩擦頭發得到。1897年，英國物理學家J·J·托馬斯已經确立電流是由帶負電粒子即電子組成的。1909年，美國科學家羅伯特·密立根開始測量電流的電荷。

密立根用一個香水瓶的噴頭向一個透明的小盒子裡噴油滴。小盒子的頂部和底部分别連接一個電池，讓一邊成為正電極，另一邊成為負電極。當小油滴通過空氣時，就會吸一些靜電，油滴下落的速度可以通過改變電闆問的電壓來控制。

密立根不斷改變電壓，仔細觀察每一顆油滴的運動。經過反複試驗，10年後，密立根得出結論：電荷的值是某個固定的常量，最小單位就是單個電子的帶電量。

第2名：

伽利略的自由落體實驗

在16世紀末，人人都認為重量大的物體比重量小的物體下落得快，因為偉大的亞裡士多德已經這麼說了。伽利略，當時在比薩大學任職，他大膽地向公衆的觀點挑戰。著名的比薩斜塔實驗已經成為科學中的一個故事：他從斜塔上同時扔下一輕一重的物體，讓大家看到兩個物體同時落地。

枷利略挑戰亞裡士多德的代價也使他失去了工作，但他展示的是自然界的本質，而不是人類的權威，科學作出了最後的裁決。

第1名：

托馬斯·楊的雙縫演示應用于電子幹涉實驗

牛頓和托馬斯·楊對光的性質研究得出的結論都不完全正确。光既不是簡單地由微粒構成，也不是一種單純的波。20世紀初，普朗克和愛因斯坦分别指出一種叫光子的東西發出光和吸收光。

但是其他實驗還是證明光是一種波狀物。

經過幾十年發展的量子學說最終總結了兩個矛盾的真理：光子和亞原子微粒（如電子、光子等等）是同時具有兩種性質的微粒，物理上稱它們具有波粒二象性。

将托馬斯·楊的雙縫演示改造一下可以很好地說明這一點。科學家們用電子流代替光束來解釋這個實驗。

根據量子力學，電粒子流被分為兩股，被分得更小的粒子流産生波的效應，它們相互影響，以至産生像托馬斯·楊的雙縫演示中出現的加強光和陰影。這說明微粒也有波的效應。

本文來源：量子科學，版權歸原作者所有，若侵删。

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