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。

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  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）