从诺贝尔奖得主的故事看试验物理学.ppt

一只劣质卷烟 幸运的是，盖拉赫加入了Stern的行动。他们准备用磁场梯度下银原子束的劈裂来观察空间量子化。 起先，盖拉赫卸掉了真空法兰来看上面收集的银原子，但一点银的痕迹都看不到，Stern就凑近法兰仔细去看，奇怪的是束斑的痕迹渐渐显现出来。 后来他们知道是怎么回事了。Stern那时相当于一个助教，收入不多，抽不起好烟，净抽劣质烟，劣质烟含硫，呼出的气息慢慢地把收集板上的银变成了黑色的硫化银，所以就看得见了。 以后，尽管两人继续在实验室里喷云吐雾，但几个月的努力毫无收获，Stern对实验的态度开始摇摆。 一封及时的明信片 另一方面，那时德国财政紧张，玻恩不停地筹集资金支持斯特恩-盖拉赫实验。 一次，玻恩以“开玩笑”的口吻向他的一个动身到纽约旅行的朋友提到了他的窘境。几个星期后他收到一张明信片，告诉他可以给一个投资行的创始人古德曼写信求援。 玻恩起初觉得这是另一个玩笑，但觉得应该试一试，一封措辞恭敬的信发了出去，不久收到一封热情洋溢的回信和一张几百美元的支票。古德曼的支票挽救了他们的实验。 一场铁路大罢工 1922年初，Stern和盖拉赫约定在哥廷根会面，评估当时(实验)的形势，并打算放弃。 可是，一场铁路罢工拖延了盖拉赫回法兰克福的行程，他又有了一整天来检查所有的实验细节，他决定继续下去，改进装置后，不久就清楚地观察到原子束分裂成两束。 盖拉赫给Stern发了一封简短的电报：“Bohr is right at all”。 Stern回忆说他当时的惊讶和激动是无法形容的。 盖拉赫也给Bohr发了一封印有原子束分裂照片和贺词的明信片。 * 从诺贝尔奖得主的故事看实验物理学 王 迅 xunwang@fudan.edu.cn 2008.10.31 物理学从根本上来说是一门实验科学 理论在物理学中占据了非常重要的地位，许多诺奖获得者都是因为在理论方面的突破性贡献。（近30年的诺奖中。理论占30%，实验70%，理论家占28%，实验家占72%） 但物理学的理论只有在实验上得到验证的才能真正成为Truth. 历史上许多理论消声匿迹了，因为得不到实验的证明或违背实验。（如以太假论） 丁肇中在中山大学谈实验与理论 实验在物理研究中具有突出地位，但理论也非常重要。一个实验物理学家对理论一定要有深刻的了解，他做每一个实验都要寻求理论依据。 但是理论又依赖于实验，再好的理论没有实验证明都是无效的。 理论永远推翻不了实验，但实验可以推翻理论。当实验把理论推翻了之后，可以寻找新的理论。 理论是认识事物的依据，实验是事实。 Stephen Hawkin《时间简史》 任何物理理论总是临时性的：你永远不可能证明它。 不管多少回实验的结果和某一理论相一致，你永远不可能断定下一次结果不会和它矛盾。另一方面，哪怕你只要找到一个和理论预言不一致的观测事实，即可证伪之。 每回观察到与这预言相符的新的实验，则这理论就幸存，并且增加了我们对它的可信度；然而若有一个新的观测与之不符，则我们只得抛弃或修正这理论。 Hawkin关于黑洞的理论 上个世纪70年代初，Hawkin提出了一个理论，即黑洞能够发出放射物。这一理论在当时引起极大的争议，多数科学家认为黑洞拥有非常强大的引力场以致没有东西能够逃离它们。其后，Hawkin的假说赢得了广泛认同，但未能证实。 而诺贝尔物理学奖只有实验证明一种新现象的前提下才会授予。 CERN的大型强子对撞机（LHC）可能会证实Hawkin的预言。剑桥大学的Ben Allanach博士说：“如果LHC证实了霍金辐射的存在，获得诺贝尔奖就不是什么难事了。” 几个诺贝尔奖的故事 Kamerlingh Onnes发现超导，因为一个小男孩打瞌睡 吴健雄用实验证实宇称不守恒，但没有得诺奖 丁肇中发现J粒子，Richter要叫它ψ粒子 Millikan油滴实验中的猫腻 Stern-Gerlach实验---床铺、卷烟、明信片、大罢工 1913 Heike Kamerlingh Onnes for his investigations on the properties of matter at low temperatures which led, inter alia, to the production of liquid helium 超导被发现部分原因是一个小男孩思想开小差 荷兰Leiden大学的Heike Kamerlingh Onnes在实现了He的液化而获得了极低温度后，想测量液He温度下Hg的电阻，看它是否像 Lord Kelvin所预言电