第389章 楊氏雙縫干涉實驗！造就未來最詭異的量子實驗！

  第389章 楊氏雙縫干涉實驗！造就未來最詭異的量子實驗！

  物理奧賽實驗題，正式開始！

  對於歐洲的選手們而言，雖然他們剛剛表現的很震驚。

  但是內心實則竊喜。

  因為這種比賽雖然對於他們而言確實很難。

  

  沒有誰敢保證一定能完成。

  但是對於亞洲的選手而言，則是難上加難。

  比如菲律賓炸魚隊成員，連其中的某些儀器都沒有親眼見過。

  當然，書本上還是看到過的。

  所以，這是一場帶有先天差距的比賽。

  小村信司罵罵咧咧，都怪那個玻爾教授自作聰明，把題目給改成這樣。

  不然的話，李奇維教授照顧亞洲選手，肯定只考察簡單的實驗。

  差生想的多，在小村身上體現的淋漓盡致。

  總以為有人在害他。

  當吳有訓進入比賽房間後，他首先感受到的就是感動。

  雖然他沒有聽到玻爾和李奇維的對話。

  但是聰慧如他，瞬間就能想到這些儀器是做什麼用的。

  畢竟，要是僅僅為了一場比賽，就耗費重金，打造這麼多儀器。

  這絕對不是校長的風格。

  校長雖然財大氣粗，拿錢當紙，但卻從不浪費一元一毛。

  他花的所有錢，都不是為了自己的享樂和面子，而是為了華夏的教育科技事業。

  所以，毫無疑問，這些儀器比賽後肯定都是要捐出去的。

  不用想，肯定是捐給華夏境內的大學了。

  不過有一點，吳有訓想不明白。

  校長為何不直接在國內發展呢？

  反而要多了婆羅洲這一環。

  以校長的身份，去國內當個教育部長應該輕輕鬆鬆吧。

  甚至再身兼科技部長都沒問題。

  難道是擔心國內目前的軍閥亂戰？

  吳有訓搖了搖頭，不再去想這些。

  校長的境界太高了，他這個本科還未畢業的小卡拉米，暫時理解不了。

  自己還是集中精力，完成接下來的比賽吧。

  於是，他深吸一口氣，鎮定地走到了實驗台。

  先和角落的記錄員點頭問好，然後開始撰寫實驗計劃。

  吳有訓抽到的是實驗三：楊氏雙縫干涉實驗。

  他上學第一次看到這個實驗名稱時，還以為是姓楊的華夏人做的實驗。

  結果沒想到人家是托馬斯·楊，英國人。

  這個實驗在物理學史上的地位，無論如何抬高都理所應當。

  在當時，它不僅為光的波動說提供了強有力的證據。

  更是在未來，為驗證單個光子或電子的行為，提供了實驗思路。

  從而為量子力學的建立，打下了深厚的實驗基礎。

  一般而言。

  如果稱「楊氏雙縫干涉實驗」，則特指托馬斯·楊做的光學實驗。

  而若稱「雙縫實驗」，一般是指單電子雙縫實驗。

  這個實驗在李奇維的前世可謂是大名鼎鼎。

  無數民科和營銷號，給出了各種所謂的顛覆式解讀。

  很可惜，統統都是錯的。

  李奇維：別急，後面會解釋。

  甚至還有人把電子的波粒二象性和佛法聯繫起來的。

  大乘佛法有云：眾生皆具佛性，萬物皆具法性。

  無論是佛性還是法性，皆是本如來藏妙真如性。

  即佛性法性合一不二。

  一即一切，一切即一。

  電子的行為，就說明了它具有靈性，知曉自己的過去未來，掌握自己的命運軌跡。

  聽起來不明覺厲。

  也難怪很多人喜歡認為科學的盡頭是玄學了。

  因為玄學不需要公式，誰都能理解。

  單電子雙縫實驗的過程雖然很簡單，但是直到20世紀60年代才做出來。

  愛因斯坦當時很想做這個實驗，但是技術發展跟不上。

  當時的科學家們無法控制和發射單個光子或者電子。

  而這個遺憾，李奇維或許會彌補。

  他很想提前把單電子的雙縫干涉實驗，甚至是延遲選擇實驗，都做出來。

  和這個時代的最頂尖大佬們，一起坐而論道。

  那種場景，一定比真實歷史上的第五屆索爾維會議還要震撼。

  量子力學的秘密在後世依然令所有物理學家魂牽夢縈。

  因為它很可能隱藏著這個宇宙的終極真理。

  如果說相對論是解釋了時空，那麼量子力學就是解釋了物質。

  而這一切，都是從一個簡單的實驗開始。

  楊氏雙縫干涉實驗的原理和步驟，看起來確實很簡單。

  一句話可以概括：

  【讓光源通過兩個相鄰縫隙後，就會發生干涉，在光屏上形成明暗相間的條紋。】

  但是涉及到具體的細節後，沒有認真學習的學生，恐怕會一頭霧水。

  比如：

  第一，用什麼樣的光源才能做雙縫干涉實驗？在托馬斯·楊那個時代如何獲取？

  第二，兩個縫隙之間的距離，及單個縫隙的寬度如何確定？它們如何影響實驗結果？

  等等。

  所以，說線做淚。

  托馬斯·楊是在19世紀初做的這個實驗，當時還沒有光源發生器。

  於是，他在窗戶上開了一個小洞，讓太陽光照射進來，利用太陽光作為光源。

  太陽光是白光，也就是非相干光。

  雖然太陽光也能做雙縫干涉實驗，但是相干性太差，只能看到零級條紋。

  所以，托馬斯又利用稜鏡，將太陽光分解，獲得單色光。

  單色光的相干性，要遠遠優於太陽的白光。

  接著，他讓單色光先通過一個小孔S1，進一步提高相干性。

  然後，他又在一張非常薄的紙片上，開了兩個距離很近的針孔S2和S3。

  通過S1的單色光，經過一段距離後，又分別通過S2和S3。

  這樣，通過S2和S3的光，都是來自於S1孔這個同一單色光源。

  於是，就會在S2和S3後面的黑板上發生干涉，形成明暗相間的條紋。

  這就是當時托馬斯·楊的實驗過程。

  真實歷史上，他也用白光做了實驗，效果不是非常好。

  發展到現在，物理學家們把小孔改成了狹縫，獲得了更好的實驗效果。

  再到未來，出現了雷射器，光源的相干性大大提高。

  而且得益於微納工藝的發展，物理學家可以製造出只有幾百納米寬的狹縫。

  這個寬度基本就和可見光的波長一樣了，發生的干涉效應極其明顯。

  楊氏雙縫干涉實驗的精度，得到了飛躍式的提高。

  而現在，吳有訓要做的，就是重複這個實驗，得到干涉條紋。

  他面前的實驗台上，擺好了各種儀器，還有給定的狹縫。

  他需要通過測量狹縫的尺寸，來計算出S1到S2和S3之間的距離。

  同時還有S2、S3到光屏上的距離、狹縫之間的距離等等參數。

  對於這個時代的學生而言，這可不是一項簡單的工程。

  很快，吳有訓便專注地投入到實驗當中。

  與此同時，伊蕾娜、蘭徹等人，也都開始了自己的實驗。

  伊蕾娜選到了實驗二：卡文迪許扭矩實驗。

  這個實驗的目的，是測量萬有引力常數G。

  它是由英國物理學家卡文迪許在18世紀末進行的實驗。

  沒錯，這個卡文迪許，就是創建劍橋大學卡文迪許實驗室的那位。

  也算是李奇維、盧瑟福、威爾遜等人的祖師爺了。

  這個實驗設計的非常巧妙。

  簡單而言，就是先豎直固定一根絲線。

  然後在絲線下方末端水平懸掛一根長杆，這樣就組成了一個扭秤。

  在長杆的兩端，分別掛上一個鉛球A（質量已知）。

  記錄此時的長杆位置。

  接著，在兩個鉛球A的旁邊，再分別放上鉛球B。

  由於A和B之間的萬有引力作用，長杆的角度會發生偏轉。

  根據偏轉角度、鉛球質量等數據，就可以計算出萬有引力常數。

  這個實驗也是看起來非常簡單。

  但是實際操作時，難度非常高。

  卡文迪許當時是做了大半年，才得到完美的數據。

  因為有太多的誤差因素，會導致結果出現問題了。

  鉛球之間的引力太小了，所以誤差的影響就很大。

  如何有效地消除誤差，是這個實驗的關鍵。

  儘管如此，伊蕾娜還是面帶微笑。

  她覺得自己的運氣不錯，這個實驗在她看來，比另外三個簡單很多。

  最重要的是，不會出現大的差錯。

  蘭徹選到實驗四：法拉第電磁感應實驗。

  這個實驗證明了變化的磁場可以產生電場。

  對後來麥克斯韋統一電和磁產生了深遠的影響。

  其重要性不言而喻，可以說與第二次工業革命的開啟息息相關。

  人類從此掌控了電和磁。

  而電和磁帶給人類世界的改變是天翻地覆的。

  遠遠超越了蒸汽機的作用。

  蘭徹對這個實驗非常熟悉。

  他甚至有把握拿到滿分。

  畢竟他大學時的第一個自製實驗，就和電有關。

  電、磁、機械，這些都是他擅長的東西。

  葉企孫選到了實驗五：焦耳熱功當量實驗。

  這個實驗證明了熱和功的等價關係。

  焦耳的實驗也非常巧妙。

  他在一個裝水的瓶子中安裝了螺旋槳葉。

  螺旋槳離開水瓶的另一側上綁著重物。

  重物下降，就會帶動螺旋槳，攪動瓶中的水，從而使水的溫度升高。

  測量水的溫度升高量，就可以計算出水所需要的熱量。

  然後比較重物下落做的功和水升溫所需的熱，就得到了熱功當量。

  熱功當量的數值，其實就是物質的比熱容。

  葉企孫拿到題目後，重重地舒了一口氣。

  他最害怕的是楊氏雙縫干涉實驗和法拉第電磁感應實驗。

  至於焦耳的這個實驗，葉企孫很有自信。

  他心中暗自打氣，「這下實驗題應該穩了。」

  很不幸的是，另外的丁緒寶三人，選到的就是葉企孫害怕的那兩個實驗。

  如此一來，比賽立馬就變得撲朔迷離起來。

  歐洲各隊的先天優勢，導致他們在實驗題上的分數肯定很高。

  華夏隊五人雖然自信，但也知道這種差距不是靠爆種就能追上的。

  實驗講究的是穩紮穩打。

  他們只要不犯錯即可。

  有了吳有訓這個大哥在前面拉分。

  只要他們四人能穩住，團體分不求第一，至少前三還是可以努力的。

  於是，緊張至極的物理奧賽實驗題，就這樣開始了。

  80位選手，分別獨立在80個房間內。

  每個房間，都有專門的記錄員，負責記錄他們的操作步驟。

  而各國代表團團長們，則不時地走到各房間內，視察選手們的實驗情況。

  同時，他們也會檢查記錄員的記錄情況，確保正確性。

  可以說，這場比賽，已經做到了這個時代的極致。

  就在眾人各司其職，保證比賽的順利進行時。

  李奇維已經返回到了無涯館內。

  他要準備第一屆物理奧賽的獎勵事宜了。

  真實歷史上的奧賽獎勵是按照比例來的。

  金牌應授予8％的參賽者。

  金牌、銀牌應授予25％的參賽者。

  金牌，銀牌、銅牌應授予50％的參賽者。

  而李奇維就簡單粗暴了。

  直接取前三名。

  首先是團體前三名。

  只有常規的金牌、銅牌、銀牌這樣的榮譽獎勵。

  同時，為了表達各國對第一屆奧賽的重視和積極參與。

  他會分別贈送一套實驗儀器給參賽各國，留作紀念。

  然後是個人前三名。

  除了同樣有金牌、銀牌、銅牌外。

  李奇維還會給金牌得主一個特別獎。

  也就是所謂的神秘大禮。

  這是他在比賽前公開許諾下的。

  當時就是為了提高比賽的噱頭，李奇維還真沒想好特別獎是什麼。

  現在比賽馬上就要結束。

  估計半個月後，就會公布比賽結果。

  所以，他需要開始準備了。

  「錢？太俗了。」

  「權，我也沒資格封爵啊。」

  李奇維絞盡腦汁，最後還是想了一個最俗的。

  反正以他現在的身份，應該也有資格給出這種獎勵了。

  他把頒獎計劃告訴了王正陽。

  讓對方在今天的比賽結束後，在科學博物館內宣布。

  由於獎項的特殊性，不能等到確定獲獎人選才公布，需要提前公布。

  王正陽看完後，非常震驚。

  「校長，這個特別獎會不會有點太.太驚人了。」

  「萬一，萬一」

  李奇維笑道：「你是不是擔心萬一個人金牌得主不是我們華夏隊。」

  「這個獎項就會超出掌控了啊。」

  王正陽點點頭。

  李奇維站起身，望著窗外，霸氣地說道：

  「無妨，一切盡在我的掌握之中。」

  (本章完)

  （還有更新耶）