1、“最美丽”的十大化学实验乔治·约翰逊编译王丹红吴曼最简单的仪器和设备，发觉了最根本、最单纯的科学概念做物理实验，这种“抓”住了化学学家眼里“最美的”科学之魂的实验，如同是一座座历史壮歌一样，人们长久的困扰和含混骤然间一扫而空，对自然界的认识愈发清晰。罗伯特·克瑞丝是英国伦敦学院石溪中学哲学系的教员、布鲁克海文国家实验室的历史学家，他近来在日本的数学学屋内作了一次调查，要求她们提名历史上最美丽的科学实验。9月份出版的数学学世界刊载了排行前10位的最美丽实验，其中的大多数都是我们耳熟能详的精典之作。令人惊奇的是这十大实验中的绝大多数是科学家独立完成，最多有一两个助手。所有的实验都是在实验
2、桌上进行的，没有用到哪些小型估算工具例如笔记本一类，最多不过是把尺子或则是估算器。从十大精典科学实验推选本身，我们也能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发觉轨迹，如同我们“鸟瞰”历史一样。数学学世界对这种实验进行的排行是按照公众对它们的认识程度，排在第一位的是展示数学世界量子特点的实验。并且，科学的发展是一个积累的过程，9月25日的日本旧金山晨报按照时间次序对这种实验重新排序，并作了简单的解释。埃拉托色尼检测月球圆周长古希腊的一个现名为阿斯旺的小镇。在这个小镇上，春日正午的阳光悬在头上：物体没有影子，阳光直接射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆院长，他意识到这一信息可以帮助他估
3、计月球的边长。在之后几年里的同三天、同一时间，他在亚历山大量了同一地点的物体的影子。发觉太阳光线有轻微的倾斜，在垂直向偏离大概7度角。剩下的就是几何学问题了。假定月球是球形，这么它的圆周应跨360度。假如两座城市成7度角，就是7360的圆周，就是当时5000个法国运动场的距离。因而月球边长应当是25万个法国运动场。明天，通过航迹测算，我们晓得埃拉托色尼的检测偏差仅仅在5以内。（排行第七）伽利略的自由落体实验在16世纪末，人人都觉得重量大的物体比重量小的物体下落得快，由于伟大的亚里士多德早已如此说了。伽利略，当时在汉堡学院物理系任职，他大胆地向公众的观点挑战。知名的汉堡斜塔实验早已成为科学中的一
4、个故事：他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体，让你们看见两个物体同时落地。伽利略挑战亚里士多德的代价或许使他丧失了工作，但他展示的是自然界的本质，而不是人类的权威，科学作出了最后的裁决。（排行第二）伽利略的加速度实验伽利略继续提炼他有关物体联通的观点。他做了一个6米多长、3米多宽的光滑直木板槽。再把这个木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面滑下，并用水钟检测铜球每次下降的时间，研究它们之间的关系。亚里士多德曾预言滚动球的速率是均匀不变的；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列：两倍的时间里，铜球滚动4倍的距离，由于存在恒定的重力加速度。（排行第八）牛顿的棱
5、镜分解太阳光艾萨克·牛顿出生那年，伽利略与世长辞。牛顿1665年结业于剑桥学院的三一大学，后因躲避流感在家里呆了五年，再后来顺利地得到了工作。当时你们都觉得白光是一种纯的没有其他颜色的光（亚里士多德就是这样觉得的），而彩色光是一种不知何故发生变化的光。为了验证这个假定，牛顿把一面三棱镜置于阳光下，透过三棱镜，在墙壁被分解为不同颜色，后来我们称作为波谱。人们晓得彩虹的颜三色，而且她们觉得那是由于不正常。牛顿的推论是：正是这种红、橙、黄、绿、青、蓝、紫基础色有不同的色谱才产生了表面上颜色单一的蓝色光，假如你深入地瞧瞧，会发觉白光是十分美丽的。（排行第四）卡文迪许扭力实验牛顿的另一伟大贡献
6、是他的万有引力定理，并且万有引力究竟多？18世纪末，西班牙科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。他两侧系有小金属球的6公尺铁棒用金属线悬吊上去，这个木棍如同杠铃一样；再将两个350磅重的标枪置于相当近的地方，以形成足够的引力让杠铃转动，并摇动金属线。之后用自制的仪器检测出微小的转动。检测结果惊人的确切，他测出了万有引力恒量的参数，在此基础上卡文迪许估算月球的密度和质量。卡文迪许的估算结果是：月球重60×1024公斤，或则说13万亿万亿磅。（排行第六）托马斯·杨的光干涉实验牛顿也不是永远正确。在多次争执后，牛顿让科学界接受了这样的观点：光是由微粒组成的，而不是一种波
7、。1830年，比利时大夫、物理学家托马斯·杨用实验来验证这一观点。他在百叶窗上开了一个小洞，之后用厚纸片遮住，再在纸片上戳一个很小的洞。让光线透过，并用一面穿衣镜反射透过的光线。之后他用一个厚约130英寸的纸片把这束光从中间分成两束。结果见到了相交的光线和阴影。这说明两束光线可以像波一样互相干涉。这个实验为一个世纪后量子学说的成立起到了至关重要的作用。（排行第五）米歇尔·傅科钟摆实验今年，科学家们在北极安置一个摆钟，并观察它的摆动。她们是重复1851年伦敦的一个知名实验。1851年美国科学家米歇尔·傅科公众面前做了一个实验，用一根长220公尺的钢丝将一个62磅重的上带
8、有铁笔的铁块悬挂在楼顶下，观测记录它前后摆动的轨迹。周围听众发觉钟摆每次摆动就会稍微偏离原轨迹并发生旋转时，无不惊。实际上这是由于房子在缓缓联通。傅科的演示说明月球是在围绕地轴自转的。在伦敦的经度上，钟摆的轨迹是顺秒针方向，30小时一周期。在南半球，钟摆应是逆秒针转动，而在赤道中将不会转动。在北极，转动周期是24小时。（排行第十）罗伯特·米利肯的油滴实验很早曾经，科学家就在研究电。人们晓得这些无形的物质可以从上的闪电中得到，也可以通过磨擦毛发得到。1897年，美国化学学家J·J·托马斯早已确立电压是由带负电粒子即子组成的。1909年英国科学家罗伯特·米利
9、肯开始检测电压的电荷。米利肯用一个香射手的喷嘴向一个透明的小袋子里喷油滴。小袋子的底部和顶部分别联接一个电板做物理实验，让一边成为正电池，另一边成为负电池。当小油滴通过空气时，都会吸一些静电，油滴下落的速率可以通过改变电池间的电流来控制。米利肯不断改变电流，仔细观察每一颗油滴的运动。经过反复试，米利肯得出推论：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。（排行第三）卢瑟福发觉核子实验1911年卢瑟福还在都柏林学院做放射能实验时，原子在人们的印象中就似乎是“葡萄干布丁”，大量正电荷集聚的胶状物质，中间包含着电子微粒。并且他和他的助手发觉向金箔发射带正电的阿尔法微粒时有少量被弹回，这使她们特别
10、吃惊。卢瑟福估算出原子并不是团块状物质，大部份物质集中在一个中心小核上，现今称作核子，电子在它周围环绕。（排行第九）托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验牛顿和托马斯·杨对光的性质研究得出的推论都不完全正确。光既不是简单的由微粒构成，也不是一种单纯的波。20世纪初，麦克斯·普卢布和阿尔伯特·爱因斯坦分别强调一种叫光子的东西发出光和吸收光。并且其他实验还是证明光是一种波状物。经过几六年发展的量子学说最终总结了两个矛盾的真理：光子和亚原子微粒（如电子、光子等等）是同时具有两种性质的微粒，数学上称它们：波粒二象性。将托马斯·杨的双缝演示改建一下可以挺好地说明这一点。科学们用电子流取代光束来解释这个实验。依照量子热学，电粒子流被分为两股，被分得更小的粒子流形成波的效应，它们互相影响，以致形成像托马斯·杨的双缝演示中出现的加强光和阴影。这说明微粒也有波的效应。物理学世界编辑彼特·罗格斯猜想，直至1961年，某一位科学家才在真实的世界里作出了这一实验。（排行第一）