[现货] 薛定谔的猫 改变物理学的50个实验

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《薛定谔的猫 改变物理学的50个实验》50个突破性实验,纵览物理学2500年发展脉络,搭建物理学知识体系。全彩印刷图文版,后现代风格插图,给你看不一样的科学史。
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●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。

●回溯物理学的发展历程,50个实验按时间顺序排列,像50个里程碑,帮助读者搭建起基本的物理学史体系。同时涵盖面广泛,经典力学、电磁学、热力学、相对论、天体物理、量子物理均有涉及。

●让认为物理学艰深的的你对物理产生浓厚兴趣,让略知皮毛的你了解众多著名物理实验中的所以然。深奥难解的物理学,也可以变得简单、快速理解及充满乐趣。

●没有术语,全部用通俗语言和故事将实验精髓呈现出来,非常适合科普爱好者、学生入门启蒙、对新知感兴趣的大众阅读。

●趣味性强。新颖的版式和带有后现代主义、夸张、不拘一格的配图,图像符号结合活泼的文字,让科学读起来过目难忘、快速记住知识,一点都不枯燥。(见样章)


《薛定谔的猫 改变物理学的50个实验》50个突破性实验,纵览物理学2500年发展脉络,搭建物理学知识体系。全彩印刷图文版,后现代风格插图,给你看不一样的科学史。

本书从科学史的角度,依照时间序介绍了有史以来最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,《薛定谔的猫—改变物理学的50个实验》都能让你找到许多有趣且深具启发性的解答。



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。


如何测量粒子携带的电荷?——测量电子

1897 年,约瑟夫●约翰●汤姆森发现了电子,并测量了电子的荷质比,但当时谁也不知道电子的确切质量和电量, 所以,如果能够测量电子携带的电量,我们就能算出它的质量。

1910 年,罗伯特●密立根成了芝加哥大学的教授,不过在此之前,他已经开始了自己的油滴实验。在研究生哈维●弗莱彻的帮助下,密立根设计制造了这套实验装置,它的原理其实非常简单。


测量微量电
-
利用香水喷雾器,科学家将细小的油滴喷入观察室上方的容器里,然后通过显微镜观察油滴在空气中坠落的速度。

然后他们向容器内射入一束X 射线,这种射线会电离容器内的部分空气,剥夺部分空气分子的电子,让它变成带正电的离子。如果离子化的分子与油滴发生碰撞,那么正电荷会被转移到油滴上。这不会影响油滴受到的地球引力,不过下一步,科学家会给容器施加一个电场。

观察室上下方各有一块金属板,最高可施加5300V的电压,下方的金属板是正电极,上方则是负电极。电场会对油滴施加一个与重力方向相反的力,推动它向上远离正电极板,靠近负电极板。研究者可以观察油滴是继续坠落、保持静止, 还是向上运动,并测量它的运动速度。

研究者并不知道每一滴油携带了多少电荷,但他们推测电荷应该存在一个基本单位,因此每一滴油携带的电量都应该是这个基本单位的倍数——可能是2 倍、4 倍或5 倍。

他们知道空气的黏度、每次试验时的气温以及黏度对极小液滴的不同影响。因此,根据油滴下降的速率,可以算出每一滴油的有效重量。


电场
-
然后,研究者接通电路,小心地调整电压,使液滴悬浮在空中。这项工作进展缓慢,难度极大。实验中,他们一共研究了58 滴油,有时候单单一个油滴就需要观察5 个小时。油滴保持悬浮状态时,它受到的重力正好等于电场力,而电场力可以通过此时的电压计算得出。知道了油滴的重量,就能算出它携带的电量。

然后研究者升高电压,看着油滴“向上坠落”。根据油滴的运动速率,可以再次验算它的电量。

综合多次实验的计算结果,他们最终得出结论:电荷的基本单位一定是1.592×10-19C——我们今天公认的数值是1.602×10-19C,密立根和弗莱彻的结果与这个值的误差小于百分之一。之所以会出现这样的误差,很可能是因为他们采用的空气黏滞系数有所偏差。


发现
-
这个结果非常重要,原因有几个。第一,它确认了电荷由离散的基本单元组成,而不是托马斯●爱迪生等人猜测的连续变量。

第二,如果这个数值就是最小的电量基本单元,那么它一定就是单个电子携带的电量。

第三,它帮助我们测量了阿伏伽德罗常数,这个常数的名字来自意大利科学家阿梅代奥●阿伏伽德罗。1811年,阿伏伽德罗提出,在给定的温度和压力下,任何气体的体积都与它包含的粒子(原子或分子)数量成正比。阿伏伽德罗常数的数值为6×1023,即0.035 盎司(约1 克)
氢、0.42 盎司(约12 克)碳、0.52 盎司(约15 克)氧或1.98盎司(约56 克)铁包含的原子或分子数量。

密立根在计算最终结果时排除了大约一半的实验数据,这引发了一些争议。这样的数据篡改并不明智,它可能最终走向彻底的学术欺诈。事实上,这些数据不会改变密立根的计算结果,但会增大整个实验的统计误差。

不难想象,通过显微镜观察油滴这项枯燥冗长的工作主要由研究生哈维●弗莱彻承担,但在一
份不同寻常的协议中,他与密立根达成了交换默契:密立根独享这篇论文的所有权益,而弗
莱彻则是另一篇相关论文的唯一作者,那是他的博士论文。结果,弗莱彻得到了博士学位, 而密立根获得了1923 年的诺贝尔物理学奖。

密立根不相信爱因斯坦在1905 年的论文中提出的光电效应,他做了很多高难度实验,试图证明爱因斯坦错了,但结果却适得其反。他说:“我花了十年时间试图推翻爱因斯坦在1905 年提出的等式,结果却事与愿违。到了1915 年,我不得不承认,爱因斯坦的理论是对的,尽管它看起来很不合理。”

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9787559606266
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