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第389章 杨氏双缝干涉实验!造就未来最诡异的量子实验!

作者:虚空圣堂 字数:5423 更新:2026-02-09 11:05:32

物理奥赛实验题,正式开始!

  对于欧洲的选手们而言,虽然他们刚刚表现的很震惊。

  但是内心实则窃喜。

  因为这种比赛虽然对于他们而言确实很难。

  没有谁敢保证一定能完成。

  但是对于亚洲的选手而言,则是难上加难。

  比如菲律宾炸鱼队成员,连其中的某些仪器都没有亲眼见过。

  当然,书本上还是看到过的。

  所以,这是一场带有先天差距的比赛。

  小村信司骂骂咧咧,都怪那个玻尔教授自作聪明,把题目给改成这样。

  不然的话,李奇维教授照顾亚洲选手,肯定只考察简单的实验。

  差生想的多,在小村身上体现的淋漓尽致。

  总以为有人在害他。

  当吴有训进入比赛房间后,他首先感受到的就是感动。

  虽然他没有听到玻尔和李奇维的对话。

  但是聪慧如他,瞬间就能想到这些仪器是做什么用的。

  毕竟,要是仅仅为了一场比赛,就耗费重金,打造这么多仪器。

  这绝对不是校长的风格。

  校长虽然财大气粗,拿钱当纸,但却从不浪费一元一毛。

  他花的所有钱,都不是为了自己的享乐和面子,而是为了华夏的教育科技事业。

  所以,毫无疑问,这些仪器比赛后肯定都是要捐出去的。

  不用想,肯定是捐给华夏境内的大学了。

  不过有一点,吴有训想不明白。

  校长为何不直接在国内发展呢?

  反而要多了婆罗洲这一环。

  以校长的身份,去国内当个教育部长应该轻轻松松吧。

  甚至再身兼科技部长都没问题。

  难道是担心国内目前的军阀乱战?

  吴有训摇了摇头,不再去想这些。

  校长的境界太高了,他这个本科还未毕业的小卡拉米,暂时理解不了。

  自己还是集中精力,完成接下来的比赛吧。

  于是,他深吸一口气,镇定地走到了实验台。

  先和角落的记录员点头问好,然后开始撰写实验计划。

  吴有训抽到的是实验三:杨氏双缝干涉实验。

  他上学第一次看到这个实验名称时,还以为是姓杨的华夏人做的实验。

  结果没想到人家是托马斯·杨,英国人。

  这个实验在物理学史上的地位,无论如何抬高都理所应当。

  在当时,它不仅为光的波动说提供了强有力的证据。

  更是在未来,为验证单个光子或电子的行为,提供了实验思路。

  从而为量子力学的建立,打下了深厚的实验基础。

  一般而言。

  如果称“杨氏双缝干涉实验”,则特指托马斯·杨做的光学实验。

  而若称“双缝实验”,一般是指单电子双缝实验。

  这个实验在李奇维的前世可谓是大名鼎鼎。

  无数民科和营销号,给出了各种所谓的颠覆式解读。

  很可惜,统统都是错的。

  李奇维:别急,后面会解释。

  甚至还有人把电子的波粒二象性和佛法联系起来的。

  大乘佛法有云:众生皆具佛性,万物皆具法性。

  无论是佛性还是法性,皆是本如来藏妙真如性。

  即佛性法性合一不二。

  一即一切,一切即一。

  电子的行为,就说明了它具有灵性,知晓自己的过去未来,掌握自己的命运轨迹。

  听起来不明觉厉。

  也难怪很多人喜欢认为科学的尽头是玄学了。

  因为玄学不需要公式,谁都能理解。

  单电子双缝实验的过程虽然很简单,但是直到20世纪60年代才做出来。

  爱因斯坦当时很想做这个实验,但是技术发展跟不上。

  当时的科学家们无法控制和发射单个光子或者电子。

  而这个遗憾,李奇维或许会弥补。

  他很想提前把单电子的双缝干涉实验,甚至是延迟选择实验,都做出来。

  和这个时代的最顶尖大佬们,一起坐而论道。

  那种场景,一定比真实历史上的第五届索尔维会议还要震撼。

  量子力学的秘密在后世依然令所有物理学家魂牵梦萦。

  因为它很可能隐藏着这个宇宙的终极真理。

  如果说相对论是解释了时空,那么量子力学就是解释了物质。

  而这一切,都是从一个简单的实验开始。

  杨氏双缝干涉实验的原理和步骤,看起来确实很简单。

  一句话可以概括:

  【让光源通过两个相邻缝隙后,就会发生干涉,在光屏上形成明暗相间的条纹。】

  但是涉及到具体的细节后,没有认真学习的学生,恐怕会一头雾水。

  比如:

  第一,用什么样的光源才能做双缝干涉实验?在托马斯·杨那个时代如何获取?

  第二,两个缝隙之间的距离,及单个缝隙的宽度如何确定?它们如何影响实验结果?

  等等。

  所以,说线做泪。

  托马斯·杨是在19世纪初做的这个实验,当时还没有光源发生器。

  于是,他在窗户上开了一个小洞,让太阳光照射进来,利用太阳光作为光源。

  太阳光是白光,也就是非相干光。

  虽然太阳光也能做双缝干涉实验,但是相干性太差,只能看到零级条纹。

  所以,托马斯又利用棱镜,将太阳光分解,获得单色光。

  单色光的相干性,要远远优于太阳的白光。

  接着,他让单色光先通过一个小孔S1,进一步提高相干性。

  然后,他又在一张非常薄的纸片上,开了两个距离很近的针孔S2和S3。

  通过S1的单色光,经过一段距离后,又分别通过S2和S3。

  这样,通过S2和S3的光,都是来自于S1孔这个同一单色光源。

  于是,就会在S2和S3后面的黑板上发生干涉,形成明暗相间的条纹。

  这就是当时托马斯·杨的实验过程。

  真实历史上,他也用白光做了实验,效果不是非常好。

  发展到现在,物理学家们把小孔改成了狭缝,获得了更好的实验效果。

  再到未来,出现了激光器,光源的相干性大大提高。

  而且得益于微纳工艺的发展,物理学家可以制造出只有几百纳米宽的狭缝。

  这个宽度基本就和可见光的波长一样了,发生的干涉效应极其明显。

  杨氏双缝干涉实验的精度,得到了飞跃式的提高。

  而现在,吴有训要做的,就是重复这个实验,得到干涉条纹。

  他面前的实验台上,摆好了各种仪器,还有给定的狭缝。

  他需要通过测量狭缝的尺寸,来计算出S1到S2和S3之间的距离。

  同时还有S2、S3到光屏上的距离、狭缝之间的距离等等参数。

  对于这个时代的学生而言,这可不是一项简单的工程。

  很快,吴有训便专注地投入到实验当中。

  与此同时,伊蕾娜、兰彻等人,也都开始了自己的实验。

  伊蕾娜选到了实验二:卡文迪许扭矩实验。

  这个实验的目的,是测量万有引力常数G。

  它是由英国物理学家卡文迪许在18世纪末进行的实验。

  没错,这个卡文迪许,就是创建剑桥大学卡文迪许实验室的那位。

  也算是李奇维、卢瑟福、威尔逊等人的祖师爷了。

  这个实验设计的非常巧妙。

  简单而言,就是先竖直固定一根丝线。

  然后在丝线下方末端水平悬挂一根长杆,这样就组成了一个扭秤。

  在长杆的两端,分别挂上一个铅球A(质量已知)。

  记录此时的长杆位置。

  接着,在两个铅球A的旁边,再分别放上铅球B。

  由于A和B之间的万有引力作用,长杆的角度会发生偏转。

  根据偏转角度、铅球质量等数据,就可以计算出万有引力常数。

  这个实验也是看起来非常简单。

  但是实际操作时,难度非常高。

  卡文迪许当时是做了大半年,才得到完美的数据。

  因为有太多的误差因素,会导致结果出现问题了。

  铅球之间的引力太小了,所以误差的影响就很大。

  如何有效地消除误差,是这个实验的关键。

  尽管如此,伊蕾娜还是面带微笑。

  她觉得自己的运气不错,这个实验在她看来,比另外三个简单很多。

  最重要的是,不会出现大的差错。

  兰彻选到实验四:法拉第电磁感应实验。

  这个实验证明了变化的磁场可以产生电场。

  对后来麦克斯韦统一电和磁产生了深远的影响。

  其重要性不言而喻,可以说与第二次工业革命的开启息息相关。

  人类从此掌控了电和磁。

  而电和磁带给人类世界的改变是天翻地覆的。

  远远超越了蒸汽机的作用。

  兰彻对这个实验非常熟悉。

  他甚至有把握拿到满分。

  毕竟他大学时的第一个自制实验,就和电有关。

  电、磁、机械,这些都是他擅长的东西。

  叶企孙选到了实验五:焦耳热功当量实验。

  这个实验证明了热和功的等价关系。

  焦耳的实验也非常巧妙。

  他在一个装水的瓶子中安装了螺旋桨叶。

  螺旋桨离开水瓶的另一侧上绑着重物。

  重物下降,就会带动螺旋桨,搅动瓶中的水,从而使水的温度升高。

  测量水的温度升高量,就可以计算出水所需要的热量。

  然后比较重物下落做的功和水升温所需的热,就得到了热功当量。

  热功当量的数值,其实就是物质的比热容。

  叶企孙拿到题目后,重重地舒了一口气。

  他最害怕的是杨氏双缝干涉实验和法拉第电磁感应实验。

  至于焦耳的这个实验,叶企孙很有自信。

  他心中暗自打气,“这下实验题应该稳了。”

  很不幸的是,另外的丁绪宝三人,选到的就是叶企孙害怕的那两个实验。

  如此一来,比赛立马就变得扑朔迷离起来。

  欧洲各队的先天优势,导致他们在实验题上的分数肯定很高。

  华夏队五人虽然自信,但也知道这种差距不是靠爆种就能追上的。

  实验讲究的是稳扎稳打。

  他们只要不犯错即可。

  有了吴有训这个大哥在前面拉分。

  只要他们四人能稳住,团体分不求第一,至少前三还是可以努力的。

  于是,紧张至极的物理奥赛实验题,就这样开始了。

  80位选手,分别独立在80个房间内。

  每个房间,都有专门的记录员,负责记录他们的操作步骤。

  而各国代表团团长们,则不时地走到各房间内,视察选手们的实验情况。

  同时,他们也会检查记录员的记录情况,确保正确性。

  可以说,这场比赛,已经做到了这个时代的极致。

  就在众人各司其职,保证比赛的顺利进行时。

  李奇维已经返回到了无涯馆内。

  他要准备第一届物理奥赛的奖励事宜了。

  真实历史上的奥赛奖励是按照比例来的。

  金牌应授予8%的参赛者。

  金牌、银牌应授予25%的参赛者。

  金牌,银牌、铜牌应授予50%的参赛者。

  而李奇维就简单粗暴了。

  直接取前三名。

  首先是团体前三名。

  只有常规的金牌、铜牌、银牌这样的荣誉奖励。

  同时,为了表达各国对第一届奥赛的重视和积极参与。

  他会分别赠送一套实验仪器给参赛各国,留作纪念。

  然后是个人前三名。

  除了同样有金牌、银牌、铜牌外。

  李奇维还会给金牌得主一个特别奖。

  也就是所谓的神秘大礼。

  这是他在比赛前公开许诺下的。

  当时就是为了提高比赛的噱头,李奇维还真没想好特别奖是什么。

  现在比赛马上就要结束。

  估计半个月后,就会公布比赛结果。

  所以,他需要开始准备了。

  “钱?太俗了。”

  “权,我也没资格封爵啊。”

  李奇维绞尽脑汁,最后还是想了一个最俗的。

  反正以他现在的身份,应该也有资格给出这种奖励了。

  他把颁奖计划告诉了王正阳。

  让对方在今天的比赛结束后,在科学博物馆内宣布。

  由于奖项的特殊性,不能等到确定获奖人选才公布,需要提前公布。

  王正阳看完后,非常震惊。

  “校长,这个特别奖会不会有点太.太惊人了。”

  “万一,万一”

  李奇维笑道:“你是不是担心万一个人金牌得主不是我们华夏队。”

  “这个奖项就会超出掌控了啊。”

  王正阳点点头。

  李奇维站起身,望着窗外,霸气地说道:

  “无妨,一切尽在我的掌握之中。”

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