آزمایشات برتر فیریک

آزمایش های برتر فیزیک

در گذشته  آزمایش هایی در علوم تجربی و از جمله در فیزیک انجام می گرفته که امروزه به عنوان زیر بنای علوم محسوب می شوند .از شاخصه های این آزمایش ها  سادگی آنها  است  که توسط یک یا دو نفر  و نه یک تیم  علمی  و آ ن هم در یک مکان ساده نه در آزمایشگاهی مدرن و با صرف  هزینه ای نا چیز نه میلیون ها دلار انجام می شده است . اخیرا یکی از مجلات معتبر فیزیک از فیزیکدانان سر شناس  دنیا درخواست نموده آزمایش های برتر طول تاریخ را مشخص کنند . نتیجه جمع بندی کار آن ها نشان می دهد  که ده آزمایش برتری که به عنوان زیبا ترین آزمایشها انتخاب شدند فقط  نتیجه همت والا و تفکر خلاق و برتر ÷دید اورندگان  آن ها بوده  است و بس . این ده آزمایش به ترتیب عبارتند اند از :

     ١  - رتبه اول  - آزمایش ماکس پلانک و تئوری کوانتوم           
شرح آزمایش :                            

       در مورد نور نه حق به جانب نیوتن بود ونه یانگ نه می توان نور را فقط ذرات فوتون دانست و نه امواج. در اوایل قرن بیستم ماکس پلانک و بعد آلبرت انیشتین نشان دادند که نور به صورت بسته های بسیار کوچکی منتشر و جذب می شود که به آن فوتون می گویند. در عین حال آزمایشهای دیگر هم موجی بودن حرکت نور را به اثبات می رسانند.
برای اثبات در اینجا به جای آزمایش از سوراخ یانگ و پرتوهای نور از پرتوهای الکترون استفاده میشود. ذرات، براساس قوانین کوانتومی، پدیده ای شبیه به نور در آزمایش تداخل یانگ از خود برجای می گذارند اگرچه این آزمایش در سال۱۹۶۱ توسط کلاوس جانسون از توبینگن انجام شد اما در این سالها دیگر یافته های دانش به قدری زیاد و گسترده شده بود که دیگر نمی توانست نامهایی ابدی مثل نیوتن و انیشتین در اذهان مردم دنیا بیافریند  .  

٢- رتبه دوم -  آزمایش گالیله در مورد سقوط اجسام                        

                               شرح آزمایشَ :                                  

     در اواخر دهه ۱۵۰۰میلادی گالیلیو گالیله Galileo Galilei که کرسی استادی دانشگاه پیزا را داشت دانش متعارف زمان خود را زیر سؤال برد . با انداختن دو شیء از بالای برج پیزا که وزنشان برابر نبود نشان داد که شیءسنگین تر زودتر از جسم سبک تر فرود نمی آید. اگر این کشف را در دوران ارسطو انجام داده بود به قیمت شغلش تمام می شد.                                                                                                              

  ٣- رتبه سوم -  آزمایش قطره روغن میلیکان                            

     شرح  آزمایش:                                                                      

            قرنها بود که دانشمندان الکتریسیته را چه در مورد رعد و برق چه الکتریسته ساکن ناشی از تماس برس با موی سر مشاهده کرده بودند. در سال۱۸۹۷ تامسون فیزیکدان بریتانیایی پایه گذار این دانش شد که الکتریسیته از ذراتی به نام الکترون که بار منفی دارند تشکیل شده است. رابرت میلیکان آمریکایی در سال۱۹۰۹ موفق به اندازه گیری بار منفی در الکترونها شد. برای این کار از چندوسیله ساده استفاده کرد. با استفاده از افشانه هایی که ادکلن را به صورت افشانه درمی آورند روغن را در یک محفظه شفافی افشاند که دوطرف آن به دوسر یک باطری متصل بودند. به این ترتیب یک سر محفظه مثبت و سردیگر آن منفی بود.
زمانی که نیروی گرانش با نیروی جاذبه الکتریکی که قطرات روغن باردار را به سمت خود می کشید برابر می شد قطره در میان آسمان و زمین معلق می ماند. در واقع در حالت عادی این قطره به خاطر نیروی گرانش بایدپایین می افتاد اما در اثر نیروی جاذبه الکتریکی در حال حرکت به سمت قطب مخالف بود چون دونیرو برابر شدند این قطره روغن از حرکت بازایستاد. با همین وسایل ساده میلیکان موفق به اندازه گیری بار الکتریکی یک الکترون شد.                                                                                                               

 ۴- رتبه چهارم  - انکسار نور با منشور توسط نیوتن                                         

  شرح آزمایش :                                                                    

        ایساک نیوتن درسالی به دنیا آمد که گالیله مرد. نیوتن فارغ التحصیل کالج تثلیث کمبریج (سال ۱۶۶۵) بود. این بار هم نیوتن دانش متعارف به جامانده از دوران ارسطو را زیر سؤال برد. تلقی مردم از نور خورشید مانند برداشت ارسطو بود ونور را خالص می دانستند. با وجودی که مردم رنگین کمان را دیده بودند. تا پیش از عبور نور از منشور وتجزیه آن به هفت رنگ حتی فکرش را نمی کردند نور متشکل از این رنگها باشد.      

         ۵- رتبه  ÷نجم  -  آزمایش تداخل ـ نور یانگ
شرح آزمایش :      

             همه تئوریهای نیوتن درست از آب درنیامد. او می گفت نور از ذرات تشکیل شده است و به صورت موج منتشر نمی شود. در سال۱۸۰۳ توماس یانگ، درصدد برآمد به اثبات برساند نحوه حرکت پرتوهای نور به صورت موج است. او در پنجره سوراخی ایجاد کرد، همه پنجره ها را به دقت با پوششی ضخیم پوشاند بعد از یک آیینه برای تغییر جهت پرتویی از نور که از طریق این سوراخ وارد می شد، استفاده کرد با استفاده از یک کارت که عرض آن یک میلیمتر بود جلوی نیمی از سوراخ را گرفت در نتیجه به توالی نوارهای سایه و روشن مشاهده کرد، این پدیده در صورتی قابل توضیح است که پرتوهای نور مانند امواج در یکدیگر تداخل ایجاد کنند. بعدها این آزمایش را با دوسوراخ انجام دادند و نتیجه واضح تری به دست آمد.  

   ۶  - رتبه ششم    ـ آزمایش کاوندیش در مورد میله و پیچش            شرح آزمایش :                                                                                                                     از تئوریهایی که نیوتن در مورد گرانش داده بود یکی این بود که نیروی جاذبه میان دوجسم رابطه مستقیم با جرم به توان دو و رابطه معکوس با فاصله به توان دو دارد. در قرن هجدهم، هنری کاوندیش برای اندازه گیری قدرت گرانش آزمایشی انجام داد او یک میله چوبی دومتری که به دوسر آن دوکره فلزی نصب شده بود انتخاب و با سیم این میله چوبی را آویزان کرد. با همین وسایل ساده کاوندیش موفق به اندازه گیری ثابت گرانشی gravitational Constant شد. این آزمایش زمینه اندازه گیری جرم زمین هم بود.  

   ٧ - رتبه هفتم  - اندازه گیری محیط زمین توسط اراتوستن           

                            شرح آزمایش :                                                                                                    هنگام انقلابین [اصطلاح اخترشناسیSolstice] در ظهر روزی که آفتاب در شهر آسوان مصر هیچ سایه ای ندارد به گونه ای که نور خورشید قادر است به طور مستقیم به ته یک چاه برسد، موردتوجه اراتوستن ـ کتابدار شهر اسکندریه در سه قرن پیش از میلاد مسیح ـ قرار گرفت. اراتوستن در چنین روزی درست هنگام ظهر که در آسوان سایه وجود ندارد در شهر اسکندریه سایه را اندازه گیری کرد، چاره ای نبود جز این که زمین را کروی درنظر بگیرد. چون سایه در اسکندریه نسبت به خط عمود هفت درجه بود. محیط هردایره ۳۶۰درجه است براساس اندازه گیری اراتوستن میان اسکندریه وآسوان ۷درجه فاصله بود. [واحد اندازه گیری درآن زمان به جای متر «Stadium» بود] با سفر میان دوشهر اسکندریه وآسوان معلوم شد که فاصله آنها براساس واحد اندازه گیری Stadium، ۵۰۰۰ است. به این ترتیب هفت درجه از ۳۶۰درجه ۵۰۰۰ استادیوم اندازه گیری شده بود پس محیط زمین براساس محاسبات اراتوستن ۲۵۰۰۰۰استادیوم بود.                                            

  ٨- رتبه هشتم - آزمایش گالیله با گوی های غلتان برروی سطح شیب دار  

             شرح آزمایش :                                                                                                                         دراین آزمایش گالیله ثابت کرد که مسافت با زمان به توان دو نسبت مستقیم دارد وسرعت [Velocity که با علامت اختصاری Vنمایش می دهند] در جریان آزمایش ثابت باقی می ماند.                   ٩- رتبه نهم -   آزمایش کشف هسته توشط رادرفورد    

                                      شرح آزمایش :                                                                                                     در سال۱۹۱۱ را در فورد و همکارانش با بمباران یک لایه بسیار نازک طلا با ذراتی به نام آلفا متوجه این حقیقت شدند که درصدی از این ذرات منحرف و درصدی درست در جهت مقابل بازمی گردند به این ترتیب رادرفورد موفق شد مدل قدیمی آرایش هسته و الکترون را که به «مدل کیک آلو» معروف بود به چالش  بکشاند                

    ١٠- رتبه  دهم-    آزمایش پاندول فوکو        

         شرح آزمایش :                                                                           

                      دانشمندان سال پیش پاندولی را به قطب جنوب بردند و مهر صحت بر آزمایش زدند که در سال۱۸۵۱ توسط ژان برنارد لئون فوکو با یک پاندول آهنی ۳۰کیلوگرمی آویزان از گنبد پانتئون انجام شد. فوکو به گوی یک پاندول سوزن گرامافون وصل کرده بود و روی زمین زیر گوی حلقه ای از شن های مرطوب قرار داد. در مقابل حیرت همه نشان داد که با وجودی که حرکت پاندول به جلو و عقب هدایت شده بود اما پاندول حرکتی دوار انجام داد. یعنی در واقع کف پانتئون در حال گردش بود و یا به عبارت بهتر زمین در حال چرخیدن حول محور خود بود. در پاریس هر ۳۰ساعت پاندول در جهت عقربه های ساعت یک دور را کامل می کند. در نیمکره جنوبی این گردش در خلاف جهت عقربه های ساعت است. همانطور که دانشمندان معاصر نشان داده اند در قطب جنوب دوره گردش کامل پاندول ۲۴ساعت است.