物理學最美實驗：密立根油滴實驗！

密立根油滴實驗是密立根在1909年進行的實驗。 那時候， 電子已被發現， 但帶電量是多少還不知道。 密立根的油滴實驗不僅測出了電子的帶電量， 也發現了油滴的帶電量是某一個值的整數倍， 這個最小值被稱為元電荷。 這就是帶電量的不連續性， 也可以叫做電荷的量子化。

元電荷以及電荷量子化的發現都是物理學發展史上的大事， 密立根也是憑此實驗獲得了1923年的諾貝爾物理學獎。 而密立根的實驗卻只是用到了很簡單的實驗裝置， 目前很多學校的大學物理實驗中就有用油滴實驗測元電荷的實驗。 用很簡單的裝置做出如此重大的發現， 絕對非常帥！非常美！

密立根在電場中用一些帶電的油滴進行了實驗， 之所以選擇油滴是為了減少蒸發。 這些帶電的油滴受到重力、電場力和空氣阻力的作用， 通過簡單的換算， 可以得到油滴所帶的電荷數，

到這裡為止， 新的物理學也還沒有誕生。 幸運的是， 密立根是一個很善於思考的物理學家， 在許多不同的油滴進行相應的測量後， 也提出了他的「洞見」， 他發現油滴的總電荷值皆為同一數字的倍數。

今天我們知道， 這一數字即為元電荷（電子的電荷量 e），

密立根的實驗證明了電荷量子化的特徵， 他因此獲得了 1923 年的諾貝爾物理學獎。 這個實驗的「美」體現在它用一些宏觀物質（油滴）測量了微觀的（量子化的）電荷， 而且實驗的手段也相對簡單， 但這個實驗也有很多問題。

密立根實驗有兩個重要的爭議， 一方面， 密立根沒有讓他的研究生（Harvey Feltcher）在這篇重要的論文上署名， 從而導致其學生不能分享諾貝爾獎；另一方面， 同時代的其他研究者很多都無法重複密立根的研究結果， 密立根在 1953 年去世， 在他去世之後， 研究者「解密」了密立根的實驗記錄本， 發現了密立根似乎存在「學術不端」的嫌疑。

在他的實驗原始記錄中， 對他的測量結果進行了篩選， 丟棄了大約一半的資料， 而資料被剔除的理由也很多包括：儀器工作不正常、似乎要對空氣阻力項作高階修正、不符合預期的期望、反常的結果等等。 其中部分理由似乎仍然比較合理， 但「不符合預期的期望」這樣的理由實在會讓人覺得有點難以接受， 這也的確違背了我們今天的學術規範，

需要小心這種「洞見」也可能是某種先入為主的「偏見」。

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