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选取50个物理学史上无法回避的实验,快速清晰地分析每个实验的背景、过程、结论和意义。如:阿基米德浮力实验、光速测量实验、法拉第电磁实验、杨氏双缝实验、寻找以太实验、薛定谔猫实验等。

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简介

本书从科学史的角度,以时间序列的方式介绍了历史上最具开创性的重大物理实验。这些实验为物理学的各个领域奠定了坚实的基础,也是人类科学技术发展的重要基石。例如:牛顿 苹果是一个真实的故事吗?人造云与粒子运动轨迹有什么关系?如何通过油滴测量电子的电荷?无论你是对光学、机械、电子还是天文学感兴趣,这本书都会给你很多有趣和鼓舞人心的答案。

关于作者

亚当·哈特-戴维斯,生于 1943 年,英国科学家、作家、电视节目主持人,以及 BBC 的“当地英雄”和“罗马人对我们做了什么?”的主持人。 1990年代系列节目已成为知名的科普传播者。毕业于牛津大学莫尔顿学院化学系,并获得约克大学有机金属化学博士学位。随后,他在牛津大学出版社担任科学书籍编辑。仍在协助英国广播和电视节目的幕后工作。 2007年,他被英国皇家摄影学会授予荣誉会员。他撰写了 30 多本书,包括《历史:从文明之初到今天》、《时间之书》和《薛定谔的猫:改变物理学的 50 个实验》。

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目录

介绍6

1、早期实验:公元前 430-1307 年 8

大约公元前 430 年,空气被认为是“物质”吗? -- 恩培多克勒

大约公元前 240 年,为什么浴缸会溢出? --阿基米德

大约公元前 230 年地球是如何测量的? -- 埃拉托色尼

1021 光是如何传播的? ——海士木

1307 彩虹的颜色从何而来? --弗赖贝格的狄奥多里克

2、启蒙时代:1308-1760 26

1581 磁北极在哪里? --诺曼

1587 大球和小球:谁下得更快? ——伽利略

1648 山顶空气稀薄吗? --帕斯卡

1660轮胎为什么要充气? --博伊尔

1672 “白色”是一种颜色吗? --牛顿

1676 光速有限制吗? --罗马

1687 “苹果砸头”的故事是真的吗? --牛顿

1760 冰……很热? --布莱克

3、更广阔的领域:1761-1850 52

1774 你能称出世界的质量吗? --Maskillin

1798 你能(没有山的帮助)称量世界的质量吗? -- 卡文迪许

1799 没有电池? --伏特

1803 光能互相干扰吗? ——杨

1820 磁能发电吗? --奥斯特和法拉第

1842 声音可以拉伸吗? --多普勒

1843 加热水需要多少能量? ——焦耳

1850 光在水中走得更快吗? ——菲索和福柯

4、光、射线和原子:1851-1914 78

1887 什么是以太? ——迈克尔逊和莫利

1895 年的 X 射线是如何被发现的? - 伦琴和贝克勒尔

1897 原子中有什么? --汤姆森

1898 镭是如何被发现的? - 居里和居里夫人

1899 能量可以穿越太空吗? ——特斯拉

1905 光速是恒定的吗? ——阿尔伯特·爱因斯坦

1908-1913 为什么世界大多是空的? ——卢瑟福等人

1911 年的金属在绝对为零时表现出什么特性? --Onnes

1911 把头伸进云端能拿诺贝尔奖吗? --威尔逊

1913 如何测量粒子携带的电荷? ——米利根和弗莱彻

1914 量子力学比我们想象的更奇怪吗? --弗兰克和赫兹

5、物质深处:191​​5—1939 114

1915 重力与加速度有关吗? ——阿尔伯特·爱因斯坦

1919 你能把铅变成金吗? --卢瑟福

1919 爱因斯坦的理论能被证明吗? -- Eddington 等人。

1922 粒子会旋转吗? ——斯特恩和格拉赫

1923-1927 年的粒子会波动吗? ——戴维森和格柏

1927 一切都不确定? ——海森堡

1927-1929 宇宙为什么会膨胀? ——弗里德曼

1932 反物质真的存在吗? ——安德森

1933 年,重力如何构建银河系? --茨威基

1935 薛定谔的猫是死是活? ——薛定谔

1939年如何利用核物理知识制造原子弹? ——西拉德和费米

6、横跨宇宙:1940-2009 150

1956 明星诞生了? ——谭等人

1965 年的宇宙大爆炸是否留下了回味? ——彭齐亚斯和威尔逊

1967 小绿人真的存在吗? --贝尔

1998 宇宙在加速吗? --珀尔马特

1999 我们为什么在这里? ——里斯等人。

2007 我们是宇宙中唯一的智慧生物吗? ——Poehler 等人。

2009 我们能找到希格斯玻色子吗? ——希格斯等人。

什么是以太?

地球与光以太的相对运动。海浪在水中传播,声波在空气(或水中)传播。如果光也是一种波,那么它也应该有某种传播介质。 1880年代以前,科学家们一直认为这种介质被称为“光以太”,即“光传播介质”。

根据 Torricelli 和 Boyle 的实验,光可以在真空中传播,空间不能阻挡光波,所以我们可以看到月亮、太阳和星星。因此,无论是在太空中,还是在地球的真空中,以太无所不在,但却看不见摸不着,似乎也与行星、卫星没有任何摩擦。如果有,以太真的存在吗?

地球在绕太阳一英里小时(约 30 公里/秒)的轨道上旋转,同时它也绕着它的轴自转,所以以太相对于宇宙或太阳可能保持静止,或者它可能在太空中不断运动,无论哪种情况,以太相对于地球上的任何一点都必须运动得非常快,所以迈克尔逊和莫利决定尝试测量“地球与地球相对运动的早期实验” 1881 年,迈克尔逊在德国柏林进行了一项早期实验,但街道上的噪音直到凌晨 2:00 才平息,而且外部振动严重干扰了测量实验设备的灵敏度。尽管如此,迈克尔逊还是证明了他的想法是完全正确的,他还发明了干涉仪。后来,迈克尔逊和莫雷合作改进了仪器,并于 1887 年在凯斯西储大学合作研制了著名的真实干涉仪油灯。现在美国俄亥俄州克利夫兰。光线聚焦在半个镀银镜面(半透明镜面,所以一半光线直接穿过镜子,另一半向左反射 90 度,两束光分别被另一面镜子反射回来) , 当返回半透半反镜时,两束光的行程为 36 英尺(约 11 米)。然后,两束光同时指向。

但偶尔的马车震动和雷雨仍然影响实验的准确性,所以在迈克尔逊和莫雷将整套装置安装在一个 3 吨重的石头底座上后,他们将底座掉进了水银池中,只要你轻轻一拉,石座会随着整套装置慢慢转动。无论以太向哪个方向运动,在干涉仪转动的过程中,总会有一个位置上的某一束光与以太的运动方向平行,而另一束光与以太的运动方向成一定的夹角。醚。光线到达望远镜的时间应该略有不同,导致条纹向侧面移动。他们的假设是:光束A和光束B的传播方向之间存在一个夹角。如果光束B平行于“以太风”的方向,那么光束A必须穿过以太风,并且它应该比光束 B 需要更长的时间才能通过相同的光路。就像在河里游泳一样,在同样的距离上,无论如何,来回游过一条河肯定比上下游来回花费的时间要少。事实上,如果河流的水流比你可以游泳的速度还快,你就不能逆流而上。 1887 年 7 月 8 日中午,两名研究人员使整套装置稳定旋转 6 圈,即 116 转(22.5°),他们观察到了一次干涉条纹。下午 6 点同一天,他们重复了这个实验。在接下来的两天里,他们同时进行了多次相同的实验。正如他们预期的那样,设备每转一圈,条形图应出现在四个位置。

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