那些科學史上的驚人實驗!

科學技術是第一生產力,科學技術的不斷髮現和創新推動著人類社會的進步。而實驗是人類去認識自然現象、自然性質、自然規律的主要手段和方法,今天,讓我們去看看那些科學史上令人驚歎的科學實驗。

1、持續時間最長的實驗---瀝青滴漏實驗

這項實驗最初由托馬斯·帕內爾教授實施,旨在向學生證明物質的性質並不像看上去那樣簡單。一些物質看上去雖是固體,但實際上是粘性極高的液體,比如瀝青,它在室溫環境下流動速度極為緩慢,但最終會形成一滴。1927年,帕內爾將瀝青樣本放入一個封了口的漏斗內,三年後,即1930年,他將漏斗的封口切開,讓瀝青開始緩慢流動。

那些科學史上的驚人實驗!


每一滴瀝青需歷經大約10年時間才能滴入漏斗下方的燒杯。時至今日,這個實驗還在進行之中,並已滴出8滴瀝青,最新的一滴於2000年11月28日滴出。研究人員通過這個實驗估計,瀝青的粘性大約是水的1000億倍。

這個實驗至今已經進行了90年,滴了9滴。而漏斗內的瀝青仍足夠使這個實驗再持續幾百年。

實驗進程:

1927年 實驗開始

1930年 切開封口

1938年12月 第1滴瀝青滴出

1947年2月 第2滴瀝青滴出

1954年4月 第3滴瀝青滴出

1962年5月 第4滴瀝青滴出

1970年8月 第5滴瀝青滴出

1979年4月 第6滴瀝青滴出

1988年7月 第7滴瀝青滴出

2000年11月28日 第8滴瀝青滴出

2013年7月9日 第9滴瀝青滴出 。

儘管並無人質疑“瀝青是液體”這一性質,但托馬斯·帕內爾教授能為了驗證已存在的真理而做一個實驗正正是體現了他對於科學性真理的謹慎態度。與其說瀝青滴漏實驗是為了驗證瀝青的液體性質,倒不如說是前輩科學家們為想後輩傳達真理要靠實驗去驗證的道理,教會後輩科學家在進行科學探究時要時刻秉持求真態度,不能給公眾似是而非的結果。

2、最危險的實驗---臨界反應實驗

在1946年5月21日,斯洛廷與七名同事對一場實驗進行操作,當中要把兩塊鈹(一種中子反射物料)制半球置於一鈈制核心的周圍,作為製造裂變反應的起始步驟。

主要任務就是測試鈈制核心。進行臨界試驗時需使可裂物料達至近乎臨界水平,以確立其臨界質量的數值。科學家們將這種對核連鎖反應概率冒險的行為叫做“搔弄龍尾巴”,這是鑑於物理學家理查德·費曼所作的評價,他把這種實驗比作“搔弄一條睡龍的尾巴”。斯洛廷於1945年7月16日組裝了三一試驗用的核心,也就是第一枚被引爆的原子彈。由於他那時成了原子武器組裝專家,所以開始被人稱為“美國首席軍械工”。

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該實驗所用的核心正是照射達格利恩的那一顆6.2千克鈈制核心。斯洛廷一方面用左手經姆指孔抓緊鈹制的上半球,另一方面右手用螺絲刀維持著上下半球間的空隙,同一時間助手移走平常會用的填隙片。 使用螺絲刀操作並不是實驗計劃的標準規定。

下午3時20分,螺絲刀滑落,導致鈹制上半球落下,引起“瞬發臨界”反應並釋放出一股硬性輻射。。與此同時,房間裡的科學家們觀察到空氣被離子化所形成的“藍色熒光”,以及感覺到一股“熱浪”。此外,斯洛廷的口部感覺到酸味,左手感到被燒傷的劇痛。斯洛廷本能地向上急抽左手,將鈹制上半球拉起並把它掉到地上。他使自己被一股達致命劑量(約2100倫目,或21西弗)的中子及γ輻射曝曬。(斯洛廷所受的輻射劑量相等於在原子彈爆發時距彈4800呎(1463米)時所受的輻射量。)

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斯洛廷一離開實驗樓就嘔吐,這是一種受強度極高的離子化輻射曝曬下所產生的普遍徵狀。斯洛廷的同事將他緊急送院,但輻射已對他做成無可挽回的傷害。他的父母被告知他們兒子即將面臨的死亡,而一些志願者也為他提供了輸血用的血液,可惜無效。此次事故終止了洛斯阿拉莫斯一切要動手做的組裝工作。起先,是次事故被列為機密,即使實驗室以內的工作人員也未被告知此事;羅伯特·奧本海默及其他同事後來報告說,他們對於雖秘密告知有同事正在等死,但仍要繼續日常工作及社交活動之事,感到極為痛苦。

在父母的陪伴下,斯洛廷於九天后的5月30日逝世。他於1946年6月2日被葬回溫尼伯。

3、最匪夷所思的實驗---雙縫干涉實驗

1905年愛因斯坦提出光量子理論,雖然在當時很多人們感覺難以接受,認為光怎麼可能又是粒子,又是波;

而隨著時間的推移,大量的科學家進行實驗認證,愛因斯坦的光量子理論被認可,光的粒子學說才再次翻身。

從此,光既有波性,又有粒子屬性的波粒二象性,最終被物理學確定下來。也奠定了量子物理學的基礎。

然而,更奇怪的還在後面。

1974年,意大利米蘭大學的梅里教授又進行了一次電子雙縫干涉實驗,不過這次梅里教授在雙縫的入口安裝了極高清的攝像頭,它可以直接觀察到電子的運動情況,以此拍攝單個的電子是如何同時穿過雙縫而形成干涉。

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但令梅里教授沒有想到的是,他安裝攝像頭的這一舉動使這項實驗發生了更加詭異的事情,震驚了整個科學界。

梅里教授的實驗依然是將電子一個一個進行發射,然後梅里教授通過監視器觀看電子的運動情況,梅里教授驚訝的發現:原本預想的探測器上很多相互干涉的條紋不見了,電子如最開始人們預想的一樣,直線的通過雙縫,並且留下了兩條平行、對應的亮紋。

梅里教授很疑惑,自己進行的實驗與以前科學家們進行的電子雙縫干涉實驗沒有任何差別,梅里教授只是在此基礎上安裝了一個攝像頭而已,但是這一行為並沒有干預實驗的正常進行。

梅里教授實在想不出其中的原因,於是他將攝像頭關閉,又重新進行了一次實驗,這次探測器上卻出現了很多相互干涉的條紋,梅里教授再將攝像頭開啟,探測器又變成了兩條平行對應的亮紋,簡單的說就是當用攝像機試圖看著電子的時候,干涉條紋竟然消失了。不看的時候,干涉條紋又出現了。反覆都如此,不論誰做,在什麼地方做,結果都一樣。好像電子是有意識的,知道有人在看著它。

後來科學家利用光子、原子、甚至分子做雙縫干涉實驗,得到的結果也與梅里教授相同,為何人的意識能決定微觀粒子的運動狀態呢?為何微觀世界的粒子彷彿像有意識一樣呢?

這真令人細思極恐,對於這種詭異的現象連科學家都感覺心裡發毛。並提出了很多可怕的解釋。

有的科學家說當我們沒有看電子的時候,電子就不是實在的東西,它像個幽靈向四周散發開來,以波的形態飄浮在空間中。你一睜開眼睛,所有的幻影就立馬消失,電子的波函數在瞬間坍縮,變成一個實實在在的粒子,隨機出現在某個位置上,讓你能看到它。

另外一種解釋更加恐怖:因為它居然認為世界是由意識決定的。意識與物質互補,其原理是這樣說的:電子既是一種粒子,也是一種波,它具有波粒二重性。但在每一個特定的時刻,電子不可能既是粒子又是波,而只能是其中的一種。它到底會是粒子還是波,這取決於是否有人觀察它,當沒人觀察它時,它就是波,而一旦有人觀察它,它就變成了粒子。

至今為止,電子雙縫干涉實驗背後的真相,我們至今也沒有得出可靠的答案,但是我相信,隨著科學的發展,終有一天,我們會破解量子物理的奧秘。


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