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密立根的油滴:如何秤出一顆電子的重量

一九〇九年前後,芝加哥大學。密立根和學生弗萊徹把鐘錶油噴進一個小箱子,讓油滴帶上電,再用上下兩塊金屬板的電場控制油滴升降。他們調整電壓、量油滴移動速度,從中算出油滴帶了多少電。

電當時已經用了幾十年。電燈、電報、電車都在跑,卻沒有人量過電的最小單位是多少,甚至不確定電是不是一顆一顆的。多數人把它想成像水一樣的流體,可以無限細分。

密立根反覆量度多滴油,一九一三年的論文公布了五十八滴完整觀測。每滴帶的電量都不一樣,但結果指向同一個小數字的整數倍。這支持電荷有最小單位,那個小數字就是單顆電子的電荷。他一九二三年拿到諾貝爾物理獎。

後人翻他的實驗筆記,發現他曾取捨部分油滴;這些取捨是否構成不當篩選,學界仍有爭議。另一個已知問題是,他採用的空氣黏度數值令結果偏低。往後幾十年,換人重做這個實驗,數值逐步往上修,卻沒有人一次修到位。

費曼用後人逐步修正電子電荷數值的歷史,說明科學家也會受前人答案影響。新數字偏離太多,第一反應往往是懷疑自己的實驗。這段批評指向後續實驗者,跟密立根筆記本的取捨爭議是兩件事。

第五篇。一滴油停在半空,量出電的最小一份。下一篇:一九四九年,一個芝加哥的化學家把一塊來自古埃及船的木頭放進儀器。他要讀的是那塊木頭裡剩下的時間。

延伸閱讀:《別鬧了,費曼先生》。

物理學史油滴實驗電子電荷科學方法諾貝爾獎

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