十个人类史上最重要的实验:从测量地球周长到牛顿发展光学

作者: 带你飞的科学探索

来源: 新浪探索

发布日期: 2019-10-19

本文列举了十项人类历史上最重要的实验,涵盖了从测量地球周长到牛顿发展光学等多个领域,展示了科学探索的精神和重要性。这些实验不仅推动了科学的发展,也深刻改变了人类对自身和宇宙的理解。

人们每天都会开展各种各样的实验,先提出一个假设,再设计实验方法,看看最终能得出什么结论。这种“实验”可能只是下班回家时走了一条不同的路、或者用微波炉热菜时多转了几秒钟,也可能是寻找某个基因的另一变种。但无论实验难度如何,这种刨根问底的探索精神都是人类做出任何发现的根基。实验帮助我们进一步加深对现实本质的了解,这种上下求索的过程就是我们所说的“科学”。

在浩如烟海的实验中,有几项实验经受住了时间的考验,可以作为人类探索精神和智力的绝佳代表。这些实验有些优雅、有些粗糙,有时还有些侥幸的成分,但每一项实验都深刻改变了我们看待自身、以及看待宇宙的方式。本文将列举十项人类历史上的重要实验,堪列所有实验之冠。其中九项都取得了辉煌的成功,剩下的一项则是虽败犹荣。

埃拉托色尼测量地球周长

实验结果:人类历史上记录的首个地球周长

时间:公元前三世纪末

埃拉托色尼在公元前276年生于昔兰尼(现利比亚海岸上的一处希腊聚居地),后来成为了一名广泛涉猎的学者。他听说在尼罗河流经的赛伊尼城中有一口井,在夏至日那天,正午的阳光可以直射井底,不会在井边投下一丝阴影。这一现象引发了埃拉托色尼的极大兴趣,于是在同一日期的同一时间,他测量了亚历山大里亚一根竖杆投下的阴影的长度,据此算出阳光与竖杆之间的角度为7.2°,即圆周角360°的50分之一。

埃拉托色尼推测,只要知道亚历山大里亚和赛伊尼之间的距离,再乘以50,就能得到地球的周长。最终,他算出地球的周长为250000希腊里,约等于28500英里,和实际数值24900英里相当接近。

威廉·哈维研究血液循环

实验结果:发现了血液循环机制

时间:理论发表于1628年

威廉·哈维1578年生于英格兰。他通过给羊、猪等动物放血,对盖伦的血液理论进行了苦心钻研。哈维意识到,假如事实真如盖伦所言,那么每小时流经心脏的血量将超过动物的总体积,而这显然是不可能的。哈维将活生生的动物当众“切开”,证明动物体内的血量其实很少。他推断出心脏会泵出血液,而血液在流经全身之后,又会沿着一条回路流回心脏。哈维在1628年出版的《心血运动论》一书中完整地阐述了自己的理论。

格雷戈·孟德尔发展遗传学

实验结果:发现了基因遗传的基本规则

时间:1855年-1863年

格雷戈·孟德尔生于1822年,他在1843年加入了奥古斯都修道院。在孟德尔培育豌豆的过程中,他用画笔给豌豆人工授粉,并详细记录了杂交结果,提出了“显性”因子和“隐性”因子的概念,奠定了遗传学的基础。

牛顿发展光学

实验结果:进一步了解了色彩与光的本质

时间:1665年-1666年

牛顿在剑桥大学就读期间,因瘟疫回到家乡,买了一个小棱镜进行实验,证明颜色是光的自带特性,开创了“光学”这一新领域。

迈克尔逊与莫雷试图观测以太

实验结果:研究了光的运动方式

时间:1881年

迈克尔逊和莫雷设计了一套实验,希望能证实“发光以太”的存在,但最终未能成功,成为著名的失败实验之一。

玛丽·居里做出重要功劳

实验结果:定义了放射性

时间:1898年

玛丽·居里通过对钍和铀发射的神秘射线进行观测,发现放射性是单个原子本身的固有性质,成为首位获得诺贝尔奖的女性。

伊万·巴甫洛夫研究条件反射

实验结果:发现了条件反射现象

时间:19世纪90年代-20世纪初

巴甫洛夫通过对狗的实验发现,反射可以受个人经历的影响,奠定了经典条件反射理论的基础。

罗伯特·密立根测量电荷

实验结果:精确测定了单个电子所带的电荷

时间:1909年

密立根通过实验证明了电子的存在,并证明电子带有固定的电荷量。

杨、戴维森和革末发现粒子的波动性

实验结果:发现了光与电子的波动性

时间:分别于1801年和1927年

杨的双缝实验证明光以波的形式传播,后续实验进一步证明了电子的波动性。

罗伯特·潘恩研究海星

实验结果:发现关键物种对生态系统的重要影响

时间:最早于1966年发表的论文中提出

派恩通过海星驱逐实验发现,海星是整个生态系统的中流砥柱,改变了生态保护的管理策略。

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