美國兩位學(xué)者在全美物理學(xué)家中做了一份調(diào)查，請他們提名有史以來最出色的十大物理試驗(yàn)，結(jié)果刊登在了美國《物理世界》雜志上。

　　令人驚奇的是十大經(jīng)典試驗(yàn)幾乎都是由一個人獨(dú)立完成，或者最多有一兩個助手協(xié)助。試驗(yàn)中沒有用到什么大型計(jì)算工具比如電腦一類，最多不過是把直尺或者是計(jì)算器。

　　所有這些實(shí)驗(yàn)的另外共通之處是他們都僅僅“抓”住了物理學(xué)家眼中“最美麗”的科學(xué)之魂：最簡單的儀器和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)了最根本、最單純的科學(xué)概念，就像是一座座歷史豐碑一樣，掃開人們長久的困惑和含糊，開辟了對自然界的嶄新認(rèn)識。

　　從十大經(jīng)典科學(xué)試驗(yàn)評選本身，我們也能清楚地看出2000年來科學(xué)家們最重大的發(fā)現(xiàn)軌跡，就像我們“鳥瞰”歷史一樣。

　　托馬斯·楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉試驗(yàn)

　　托馬斯·楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉試驗(yàn)排名第一。牛頓和托馬斯·楊對光的性質(zhì)研究得出的結(jié)論都不完全正確。光既不是簡單的由微粒構(gòu)成，也不是一種單純的波。20世紀(jì)初，麥克斯·普朗克和艾伯特·愛因斯坦分別指出一種叫光子的東西發(fā)出光和吸收光。但是其他試驗(yàn)還是證明光是一種波狀物。經(jīng)過幾十年發(fā)展的量子學(xué)說最終總結(jié)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(shí)具有兩種性質(zhì)的微粒，物理上稱它們：波粒二象性。

　　將托馬斯·楊的雙縫演示改造一下可以很好的說明這一點(diǎn)�？茖W(xué)家們用電子流代替光束來解釋這個實(shí)驗(yàn)。根據(jù)量子力學(xué)，電粒子流被分為兩股，被分得更小的粒子流產(chǎn)生波的效應(yīng)，他們相互影響，以至產(chǎn)生像托馬斯·楊的雙縫演示中出現(xiàn)的加強(qiáng)光和陰影。這說明微粒也有波的效應(yīng)。

　　是誰最早做了這個試驗(yàn)已經(jīng)無法考證。根據(jù)刊登在《今日物理》雜志的一篇論文看，人們推測應(yīng)該是在1961年。

　　伽利略的自由落體試驗(yàn)

　　伽利略的自由落體試驗(yàn)排名第二。在16世紀(jì)末,人人都認(rèn)為重量大的物體比重量小的物體下落的快因?yàn)閭ゴ蟮膩喞锸慷嗟率沁@么說的。伽利略，當(dāng)時(shí)在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職，他大膽的向公眾的觀點(diǎn)挑戰(zhàn)，他從斜塔上同時(shí)扔下一輕一重的物體，讓大家看到兩個物體同時(shí)落地。他向世人展示尊重科學(xué)而不畏權(quán)威的可貴精神。

　　羅伯特·密立根的油滴試驗(yàn)

　　羅伯特·密立根的油滴試驗(yàn)排名第三。很早以前，科學(xué)家就在研究電。人們知道這種無形的物質(zhì)可以從天上的閃電中得到，也可以通過摩擦頭發(fā)得到。1897年，英國物理學(xué)家托馬斯已經(jīng)得知如何獲取負(fù)電荷電流。1909年美國科學(xué)家羅伯特·密立根開始測量電流的電荷。

　　他用一個香水瓶的噴頭向一個透明的小盒子里噴油滴。小盒子的頂部和底部分別放有一個通正電的電板，另一個放有通負(fù)電的電板。當(dāng)小油滴通過空氣時(shí)，就帶有了一些靜電，他們下落的速度可以通過改變電板的電壓來控制。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)米利肯得出結(jié)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。

　　牛頓的棱鏡分解太陽光

　　牛頓的棱鏡分解太陽光排名第四。艾薩克·牛頓出生那年，伽利略與世長辭。牛頓1665年畢業(yè)于劍橋大學(xué)的三一學(xué)院。當(dāng)時(shí)大家都認(rèn)為白光是一種純的沒有其它顏色的光，而有色光是一種不知何故發(fā)生變化的光(又是亞里士多德的理論)。

　　為了驗(yàn)證這個假設(shè)，牛頓把一面三棱鏡放在陽光下，透過三棱鏡，光在墻上被分解為不同顏色，后來我們稱作為光譜。人們知道彩虹的五顏六色，但是他們認(rèn)為那時(shí)因?yàn)椴徽�。牛頓的結(jié)論是：正是這些紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫基礎(chǔ)色有不同的色譜才形成了表面上顏色單一的白色光，如果你深入地看看，會發(fā)現(xiàn)白光是非常美麗的。

　　托馬斯·楊的光干涉試驗(yàn)

　　托馬斯·楊的光干涉試驗(yàn)排名第五。牛頓也不是永遠(yuǎn)都對。牛頓曾認(rèn)為光是由微粒組成的，而不是一種波。1800年英國醫(yī)生也是物理學(xué)家的托馬斯·楊向這個觀點(diǎn)挑戰(zhàn)。他在百葉窗上開了一個小洞，然后用厚紙片蓋住，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。然后他用一個厚約1/30英寸的紙片把這束光從中間分成兩束。結(jié)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干涉。這個試驗(yàn)為一個世紀(jì)后量子學(xué)說的創(chuàng)立起到了至關(guān)重要的作用。

　　卡文迪許扭秤試驗(yàn)

　　卡文迪許扭秤試驗(yàn)排名第六。牛頓的另一大貢獻(xiàn)是他的萬有引力理論：兩個物體之間的吸引力與各個物體的質(zhì)量成正比，與他們距離的平方成反比。但是萬有引力到底多大？

　　18世紀(jì)末，英國科學(xué)家亨利·卡文迪許決定要找到一個計(jì)算方法。他把兩頭帶有金屬球的6英尺木棒用金屬線懸吊起來。再用兩個350磅重的皮球放在足夠近的地方，以吸引金屬球轉(zhuǎn)動，從而使金屬線扭動，然后用自制的儀器測量出微小的轉(zhuǎn)動。

　　測量結(jié)果驚人的準(zhǔn)確，他測出了萬有引力的參數(shù)恒量。在卡文迪許的基礎(chǔ)上可以計(jì)算地球的密度和質(zhì)量。地球重：6.0×10^24公斤，或者說13萬億萬億磅。

　　埃拉托色尼測量地球圓周

　　埃拉托色尼測量地球圓周排名第七。在公元前3世紀(jì)，埃及的一個名叫阿斯瓦的小鎮(zhèn)上，夏至正午的陽光懸在頭頂。物體沒有影子，太陽直接照入井中。埃拉托色尼意識到這可以幫助他測量地球的圓周。在幾年后的同一天的同一時(shí)間，他記錄了同一條經(jīng)線上的城市亞歷山大(阿斯瓦的正北方)的水井的物體的影子。發(fā)現(xiàn)太陽光線有稍稍偏離，與垂直方向大約成7度角。剩下的就是幾何問題了。假設(shè)地球是球狀，那么它的圓周應(yīng)是360度。如果兩座城市成7度角，就是7/360的圓周，就是當(dāng)時(shí)5000個希臘運(yùn)動場的距離。因此地球圓周應(yīng)該是25萬個希臘運(yùn)動場。今天我們知道埃拉托色尼的測量誤差僅僅在5%以內(nèi)。

　　伽利略的加速度試驗(yàn)

　　伽利略的加速度試驗(yàn)排名第八。伽利略繼續(xù)他的物體移動研究。他做了一個6米多長，3米多寬的光滑直木板槽。再把這個木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下。然后測量銅球每次下滑的時(shí)間和距離，研究它們之間的關(guān)系。亞里士多德曾預(yù)言滾動球的速度是均勻不變的：銅球滾動兩倍的時(shí)間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動的路程和時(shí)間的平方成比例：兩倍的時(shí)間里，銅球滾動4倍的距離。因?yàn)榇嬖谥亓铀俣取?/p>

　　α粒子散射實(shí)驗(yàn)

　　α粒子散射實(shí)驗(yàn)排名第九。盧瑟福從1909年起做了著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，推翻了湯姆生“棗糕模型”，在此基礎(chǔ)上，盧瑟福提出了核式結(jié)構(gòu)模型。

　　實(shí)驗(yàn)用準(zhǔn)直的α射線轟擊厚度為微米的金箔，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°而被反彈回來.

　　結(jié)果：大多數(shù)散射角很小，約1/8000散射大于90°；極個別的散射角等于180°。

　　結(jié)論：正電荷集中在原子中心。

　　大多數(shù)α粒子穿透金箔：原子內(nèi)有較大空間，而且電子質(zhì)量很小。

　　一小部分α粒子改變路徑：原子內(nèi)部有一微粒，而且該微粒的體積很小，帶正電。

　　極少數(shù)的α粒子反彈：原子中的微粒體積較小，但質(zhì)量相對較大。

　　1911年盧瑟福還在曼徹斯特大學(xué)做放射能實(shí)驗(yàn)時(shí)，原子在人們的印象中就好像是“葡萄干布丁”，大量正電荷聚集的糊狀物質(zhì)，中間包含著電子微粒。但是他和他的助手發(fā)現(xiàn)向金箔發(fā)射帶正電的阿爾法微粒時(shí)有少量被彈回，這使他們非常吃驚。盧瑟福計(jì)算出原子并不是一團(tuán)糊狀物質(zhì)，大部分物質(zhì)集中在一個中心小核上，現(xiàn)在我們知道這個小核叫作原子核，電子在它周圍環(huán)繞。

　　讓·傅科鐘擺試驗(yàn)

　　讓·傅科鐘擺試驗(yàn)排名第十。1851年法國科學(xué)家傅科當(dāng)眾做了一個實(shí)驗(yàn)，用一根長220英尺的鋼絲吊著一個重62磅重的頭上帶有鐵筆的鐵球懸掛在屋頂下，觀測記錄它的擺動軌跡。周圍觀眾發(fā)現(xiàn)鐘擺每次擺動都會稍稍偏離原軌跡并發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，無不驚訝。實(shí)際上這是因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)使得地面并非慣性系，從而在地面上看，向地球自轉(zhuǎn)軸運(yùn)動的物體受到沿緯線方向的慣性力（科里奧利力）。傅柯的演示說明地球是在圍繞地軸旋轉(zhuǎn)。在巴黎的緯度上，鐘擺的軌跡是順時(shí)針方向，30小時(shí)一周期。在南半球，鐘擺應(yīng)是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，而在赤道上將不會轉(zhuǎn)動。在南極，轉(zhuǎn)動周期是24小時(shí)。