编辑点评:
精选物理学史上绕不过去的50个实验,快速、清晰地解析每一个实验的背景、过程、结论和含义。如:阿基米德浮力实验、光速测定实验、法拉第电磁实验、杨氏双缝实验、寻找以太实验、薛定谔的猫实验等。
内容简介
本书从科学史的角度,依照时间序介绍了有史以来*突破性的重大物理学实验,这些实验为物理学各领域奠定了扎实基础,也是人类科技发展的重要基石,例如:牛顿的苹果到底是不是真的故事?人造云和粒子移动的轨迹有何关联?透过油滴要怎么测量电子的带电量?不论你感兴趣的是光学、力学、电子学还是天文学,这本书都能让你找到许多有趣且深具启发性的解答。
作者简介
亚当·哈特-戴维斯,1943年生,英国科学家、作家、电视节目主持人,1990年代主持英国广播公司BBC的「地方英雄」和「罗马人对我们有什么贡献?」等系列节目,成为知名的科普传播人士。毕业于牛津大学莫尔顿学院化学系,于约克大学取得有机金属化学博士学位,之后曾在牛津大学出版社担任科学图书编辑。目前仍为英国的广播与电视节目协助幕前与幕后工作。2007年获英国皇家摄影学会授予荣誉会员资格。著作超过30本,包括《历史:从文明之初到今天》《时间之书》《薛定谔的猫:改变物理学的50个实验》等。
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目录
引言 6
1.早期实验:公元前430—1307 8
约公元前430 空气算是“物质”吗?——恩培多克勒
约公元前240 浴盆里的水为什么会溢出来?——阿基米德
约公元前230 如何测量地球?——埃拉托斯特尼
1021 光是怎样传播的?——海什木
1307 彩虹的颜色从哪儿来?——弗莱贝格的狄奥多里克
2.启蒙时代:1308—1760 26
1581 磁北极在哪里?——诺曼
1587 大球和小球:谁坠落的速度更快?——伽利略
1648 山顶上的空气更稀薄吗?——帕斯卡
1660 轮胎为什么要充气?——波义耳
1672 “白色”是一种颜色吗?——牛顿
1676 光速是有限的吗?——罗默
1687 “苹果砸头”的故事是真的吗?——牛顿
1760 冰是……热的?——布莱克
3.更广阔的领域:1761—1850 52
1774 你能称出这个世界的质量吗?——马斯基林
1798 你能(不借助山峰)称出这个世界的质量吗?——卡文迪许
1799 不含电池?——伏特
1803 光会互相干涉吗?——杨
1820 磁能产生电吗?——奥斯特和法拉第
1842 声音能拉伸吗?——多普勒
1843 让水变热需要多少能量?——焦耳
1850 光在水里会变快吗?——斐索与傅科
4.光、射线和原子:1851—1914 78
1887 什么是以太?——迈克尔逊与莫立
1895 X 射线是怎样被发现的?——仑琴和贝克勒尔
1897 原子里面有什么?——汤姆森
1898 镭是怎样被发现的?——居里与居里夫人
1899 能量能在空间中传播吗?——特斯拉
1905 光速是恒定的吗?——爱因斯坦
1908—1913 世界为何大部分是空的?——卢瑟福等人
1911 金属在绝对零度下会表现出什么特性?——昂内斯
1911 把头探进云里就能获得诺贝尔奖?——威尔逊
1913 如何测量粒子携带的电荷?——密立根与弗莱彻
1914 量子力学比我们想象的还要古怪吗?——弗兰克与赫兹
5.物质深处:1915—1939 114
1915 引力与加速度有关吗?——爱因斯坦
1919 你能把铅变成金子吗?——卢瑟福
1919 爱因斯坦的理论能被证实吗?——爱丁顿等人
1922 粒子会旋转吗?——施特恩与格拉赫
1923—1927 粒子会波动吗?——戴维森与革末
1927 一切都是不确定的?——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 引力如何构建银河系?——兹威基
1935 薛定谔的猫是死还是活?——薛定谔
1939 怎样利用核物理知识造出原子弹?——西拉德与费米
6.跨越宇宙:1940—2009 150
1956 一颗恒星诞生了?——塔姆等人
1965 大爆炸留下了余韵吗?——彭齐亚斯与威尔逊
1967 小绿人真的存在吗?——贝尔
1998 宇宙正在加速吗?——珀尔马特
1999 我们为什么会在这里?——里斯等人
2007 我们是宇宙中唯一的智慧生物吗?——波勒等人
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(或者水)中传播,假如光也是种波,那么它也应该有某种传播的介质。19世纪80年代以前,科学家一直这样认为,他们把这种介质称为“光以太”,也就是“光的传播介质”。
根据托里拆利和波义耳所做的实验,光可以在真空中传播,太空也无法阻隔光波,所以我们才能看见月亮、太阳和星星。因此,无论是在太空里还是在地球上的真空中,以太无所不在可是,以太看不见也摸不着,它似乎也不会与行星和卫星产生任何摩擦。既然如此,以太真的存在吗?
地球在绕太阳的轨道上以英里小时(约30千米/秒的速度公转,与此同时,它也围绕地轴自转,那么以太可能相对于宇宙或太阳保持静止,也可能在太空中不停地运动,无是哪种情况,以太相对于地球上任何一点的运动速度都一定非常快,于是迈克尔逊和莫雷决定设法测量“地球与光以太的相对运动早期实验1881年,迈克尔逊在德国柏林展开了早期的实验,可街道上的喧嚣直到祾晨2点依然没有平息,外界的振动严重千扰了测量实验设备的灵敏度也有所不足。尽管如此,迈克尔逊仍证明自己的思路完全可行,他还发明了干涉仪。后来,迈克尔逊和莫雷一起改进了这台仪器,1887年,他们在如今美国俄亥俄州克利夫兰的凯斯西储大学合作完成了那个著名的实干涉仪盏油灯的光被聚焦到一面镀了一半银的镜子(半透半反镜上,于是一半的光直接穿过镜子,另一半则向左被反射90度然后两束光分别被另一面镜子反射回来,回到半透半反镜时,两束光的行程都是36英尺(约11米)。随后,两束光同时射向
但偶尔经过的马车和雷雨产生的振动仍会影响实验精度,所以迈克尔逊和莫雷把整套装置安装在一块重达3吨的石头底座上后,他们把底座放进一个水银池里,只要轻轻一拔,石头底座就会带着整套装置缓缓旋转。无论以太向哪个方向运动在干涉仪旋转的过程中,总有一个位置会让某束光与以太的动方向平行,而另一束光则与以太的运动方向形成一定角度这样一来,两束光到达望远镜的时间应该出现些微的差别,导致干涉条纹向侧面移动他们的设想是这样的:光束A和光束B的传播方向存在夹角。如果光束B平行于“以太风”的方向,那么光束A就必然会穿过太风,此时它经过同样光程花费的时间应该比光束B更这就像在河里游泳,在距离相同的情况下,穿过河流游个来回肯定比顺流而下再逆流而上花费的时间更少。事实上,如果河水的流速比你游泳的速度快,那你根本不可能逆流游回起点1887年7月8日正午,两位研究者让整套装置稳定地旋转了6圈每转动116圈(22.5°),他们就观察一次干涉条纹。同天傍晩6点,他们重复做了一次实验。接下来的两天里,他们在同样的时间又做了几次相同的实验按照他们的预期,装置每转动一圈,应该有四个位置会出现条。
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