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物理学与信息科学技术专题 第二讲! 信息的产生与获得（下） 张! 开! 逊 （北京机械工业自动化研究所! 北京! ### ） ! ! 新的科学信息、发现自然规律，是科学研究永恒 移动，结果没有发现任何干涉条纹变化( 迈克耳孙和 的主题( 近代科学诞生之后的$## 年间，物理学已经 莫雷提供的科学信息，使人们发现了光速不变性原 形成了自身的传统，任何理论都必须接受实验的检 理，为爱因斯坦（)*’—’-- ）提出的狭义相对论奠 验，理论导出的结果必须与以科学手段获得的自然 定了重要的实验基础( 信息一致，准确的自然信息在科学发展中起着决定 性作用( $! 在自然界不曾有过的实验条件下获 人类活动每迈出新的一步，都会面临获取自然 取科学信息 信息的新问题( 在科学和技术领域前沿工作的科技 工作者，随时关注着新的科学发现和技术发明，以创 步入$# 世纪之后，获取自然信息的方式发生了 造性的智慧努力使它们用于获取更多的信息( 微妙的变化( 科学家不再满足于被动地观察分析自 然界已有的信息，更喜欢创造自然界不曾有过的环 ! 新的科学信息动摇了经典物理学的 境和条件，使大自然泄露自己的秘密( 这种“强迫” 基础 大自然产生信息的做法，常常能够获得意外的收获， 甚至成为推动学科前进的主要方法( )## 年，天文学家赫歇尔（*+)—)$$ ）观察到 早在 )’* 年，英国物理学家 /( /( 汤姆孙 太阳可见光谱红光区之外有一种明显的热辐射，发 （)-,—’%# ）发现电子的时候，已经测量出了它的 现了红外线( )# 年，里特（**,—)# ）发现了紫 荷质比（0. 1 ），但是不知道单个电子电荷与质量分 外辐射( 此后，通过分光镜和探测器研究物体热辐射 别是多少( 电子电荷与电子质量，是研究电子行为和 从红外到紫外能量和波长之间的关系( 当)$ 年德 探究与电子相关的物理过程必需知道的两个独立参 国物理学家塞贝克（**#—)+ ）发现热电效应之 数( 从 ’#, 年到 ’* 年，美国物理学家密立根 后，采用金属热电偶与灵敏电流计组合，可以精确测 （),)—’-+ ）等人前后 $ 年进行了近千次实验， 量不同波段热辐射的能量分布( 这项实验先后做了 测量出单个电子的电荷，从而也知道了电子的质量( 半个多世纪，在紫外波段实验结果与经典理论完全 密立根在两个金属平行板电极产生的均匀静电 不符( 为了调合这种矛盾，普朗克（)-)—’%* ）提 场中，以喷雾的方式产生带负电的细小油滴，油滴在 出了量子理论( 静电场作用下受到向上的力( 调节极板之间的电压， 迈克耳孙（)-$—’+ ）和莫雷（)+)—’$+ ） 以改变电场强度，使一部分油滴受到的静电力与重 利用干涉仪设计了一套极精密的测量装置，使一束 力平衡，通过显微镜可以清晰地观察到它们飘浮在 光通过半反射镜分为相背而行的两支，通过等距离 空间静止不动( 逐渐改变电压，不断有新的油滴成为 光程之后经反射再次回到半反射镜，重新会合( 按照 “飘浮者”( 记录下每次新的“飘浮者”出现时对应的 经典理论，考虑到地