爱因斯坦唯一已知的实验重建

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只要人们还记得爱因斯坦这个名字,他肯定会被认为是一位伟大思想的创造者,其中最重要的是相对论。但这位有史以来最著名的理论物理学家也曾尝试设计一种实验仪器。它并没有取得多大成就,但这并没有使其对物理学家们失去吸引力,他们现在已经重建了爱因斯坦称之为他的“小机器”的装置。

已故物理学家亚伯拉罕·派斯在他撰写的爱因斯坦传记中asserted,这位老人最伟大的天赋在于对统计现象前所未有的理解,这使得爱因斯坦能够通过分析水中粒子的曲折布朗运动来证明原子的存在,这只是其中之一。物理学家丹尼·塞格斯说,在这一突破的两年后,即1907年,爱因斯坦将类似的统计视角应用于电容器中的电子,电容器是一种简单的存储电荷的装置。丹尼·塞格斯是比利时根特科学史博物馆的馆长。爱因斯坦推断,当允许电容器放电时,它应该仍然包含大约二分之一毫伏的微小电压。塞格斯解释说,今天,五金店的电压表可以测量出毫伏的分数,但在一个世纪前,测量如此小的电压是不可能的。

因此,从1907年到1910年,爱因斯坦致力于他设计的一种放大电压的装置——他的Maschinchen,或者说小机器,正如他后来所称呼的那样。他的朋友,工程师兼仪器制造商保罗·哈比希特,以及保罗的兄弟康拉德帮助他完善了这个装置,其中三份副本保存在博物馆中。


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“当你查阅文献时,你找不到任何关于它的测量结果,所以我们怀疑这台机器是否曾经工作过,”塞格斯说。为了直接测试其中一台,塞格斯和他的同事乔斯·乌伊滕霍夫根据哈比希特兄弟发表的原理图和一个博物馆藏品的内部视图,建造了自己的Maschinchen。他们组装了一个由六个级联组成的堆叠,或金属板组, housed 在一个圆筒中。在第一级,一块金属板滑过放电的测试电容器,拾取由电容器中剩余的任何残留电压感应出的电荷,并将这种放大的电荷沉积在下一级,在那里重复该过程以产生可测量的信号。

尽管该装置有效,但重建证实了爱因斯坦在仍然是一名理论家方面做出了正确的选择。仪器中积累的电荷会发生少量波动,可能是由于其机械接触造成的。塞格斯报告说,这种可变性可能使其对于爱因斯坦期望的测量来说过于不精确,但这并没有减损他对这位伟大物理学家的钦佩。“作为一名物理学家,对我来说最令人惊讶的是,我不知道爱因斯坦对实验工作感兴趣,”他说。“我不是说爱因斯坦亲自使用螺丝刀,但他肯定非常了解事物是如何运作的。”

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