愛因斯坦唯一已知的實驗重建

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只要人們還記得愛因斯坦這個名字,他肯定會被認為是一位偉大思想的創造者,其中最重要的是相對論。但這位有史以來最著名的理論物理學家也曾嘗試設計一種實驗儀器。它並沒有取得多大成就,但這並沒有使其對物理學家們失去吸引力,他們現在已經重建了愛因斯坦稱之為他的“小機器”的裝置。

已故物理學家亞伯拉罕·派斯在他撰寫的愛因斯坦傳記中asserted,這位老人最偉大的天賦在於對統計現象前所未有的理解,這使得愛因斯坦能夠透過分析水中粒子的曲折布朗運動來證明原子的存在,這只是其中之一。物理學家丹尼·塞格斯說,在這一突破的兩年後,即1907年,愛因斯坦將類似的統計視角應用於電容器中的電子,電容器是一種簡單的儲存電荷的裝置。丹尼·塞格斯是比利時根特科學史博物館的館長。愛因斯坦推斷,當允許電容器放電時,它應該仍然包含大約二分之一毫伏的微小電壓。塞格斯解釋說,今天,五金店的電壓表可以測量出毫伏的分數,但在一個世紀前,測量如此小的電壓是不可能的。

因此,從1907年到1910年,愛因斯坦致力於他設計的一種放大電壓的裝置——他的Maschinchen,或者說小機器,正如他後來所稱呼的那樣。他的朋友,工程師兼儀器製造商保羅·哈比希特,以及保羅的兄弟康拉德幫助他完善了這個裝置,其中三份副本儲存在博物館中。


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“當你查閱文獻時,你找不到任何關於它的測量結果,所以我們懷疑這臺機器是否曾經工作過,”塞格斯說。為了直接測試其中一臺,塞格斯和他的同事喬斯·烏伊滕霍夫根據哈比希特兄弟發表的原理圖和一個博物館藏品的內部檢視,建造了自己的Maschinchen。他們組裝了一個由六個級聯組成的堆疊,或金屬板組, housed 在一個圓筒中。在第一級,一塊金屬板滑過放電的測試電容器,拾取由電容器中剩餘的任何殘留電壓感應出的電荷,並將這種放大的電荷沉積在下一級,在那裡重複該過程以產生可測量的訊號。

儘管該裝置有效,但重建證實了愛因斯坦在仍然是一名理論家方面做出了正確的選擇。儀器中積累的電荷會發生少量波動,可能是由於其機械接觸造成的。塞格斯報告說,這種可變性可能使其對於愛因斯坦期望的測量來說過於不精確,但這並沒有減損他對這位偉大物理學家的欽佩。“作為一名物理學家,對我來說最令人驚訝的是,我不知道愛因斯坦對實驗工作感興趣,”他說。“我不是說愛因斯坦親自使用螺絲刀,但他肯定非常瞭解事物是如何運作的。”

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