为什么密立根油滴实验被叫做物理学「最美」实验？
密立根油滴实验之所以被誉为物理学“最美”的实验，并非仅仅因为它揭示了电荷的量子化这一 fundamental 的物理现象，更在于其巧妙的设计、精湛的测量以及由此传达出的科学精神，这些因素共同造就了它在物理学史上的独特地位。
我们可以从以下几个方面来详细解读为什么它如此“美”：
1. 揭示了基本物理常量的“量子化”之美：
电荷的最小单位： 在密立根之前，人们普遍认为电荷是连续的，可以任意分割。然而，通过这个实验，密立根精巧地证明了，电荷不是连续的，而是以一个最小的基本单位存在的，这个单位就是电子的电荷 $e$。 任何带电物体所带的电荷量都必须是这个基本电荷的整数倍。
从“连续”到“离散”的深刻洞察： 这种从连续到离散的发现，在物理学中具有划时代的意义。它预示着自然界在微观层面并非是无限可分的，而是存在着基本的“积木块”。这种量子化的思想，后来深刻地影响了量子力学的发展，例如能量量子化、角动量量子化等。这种对微观世界本质的洞察，本身就充满了哲学上的美感。
2. 巧妙的设计与实验的可行性之美：
利用电场平衡重力： 实验的核心思想是利用一个可调的电场来平衡油滴在重力作用下的下落。通过精确控制电场强度，可以让带电油滴悬浮在空中，或者以恒定的速度向上或向下运动。
“单滴”测量： 密立根巧妙地选取了极小的油滴，并让它们在显微镜下观察。由于油滴的质量非常小，对它们施加的电场力与重力的平衡，其微小的变化都容易被察觉。更重要的是，他通过观察单一油滴在不同条件下的行为，避免了统计平均的模糊性，直接测量到了单个油滴的电荷量。
多次测量与验证： 他通过反复测量许多油滴在不同情况下的行为，并计算它们所带的电荷量。令人惊叹的是，所有测量到的电荷量，经过计算都发现是某个基本电荷量的整数倍，而这个基本电荷量就是电子的电荷 $e$。这种“从无数随机的微小粒子中提取出普遍的规律”，其严谨性和普适性令人折服。
3. 精湛的测量技术与数据处理之美：
测量极小质量的油滴： 油滴非常小，它们的质量难以直接测量。密立根通过测量油滴在没有电场时下落的速度，利用斯托克斯定律（Stokes' Law）计算出油滴的半径，进而推算出其质量。斯托克斯定律描述了粘性流体中球形物体运动时的阻力与速度的关系，这是一个相对成熟的物理定律。
测量精密的电场强度： 实验中需要精确控制和测量平行板之间的电场强度。这通过测量平行板之间的电压和已知距离来实现。尽管电压表和距离测量都有误差，但密立根通过反复的精细调整和数据处理，将误差降到最低。
克服空气粘滞的影响： 在测量油滴下落速度时，需要考虑空气的粘滞阻力。尤其当油滴尺寸接近空气分子平均自由程时，斯托克斯定律需要修正（考虑克努森数修正）。密立根在这方面也做了细致的考虑和计算，进一步提高了测量的准确性。
数据分析的严谨性： 密立根将他获得的每一滴油滴的电荷量除以一个数值，然后观察这些商是否接近一个整数。他发现，当他选择一个特定的数值作为基本电荷的估计值时，绝大多数的商都非常接近整数，只有极少数由于测量误差而偏离。他通过精密的统计分析，确信这个基本电荷量是真实存在的。
4. 科学精神与毅力之美：
对真理的不懈追求： 密立根花费了数年时间进行这项实验，他不断改进实验装置，克服各种技术难题，精益求精地进行测量。这种对科学真理的执着追求和非凡的毅力，本身就具有强大的感染力。
实验的重复性和可验证性： 这个实验的设计，使得其他科学家可以重复进行，并验证结果的可靠性。这种科学研究的可重复性，是科学的基石。
对自然规律的敬畏： 密立根通过这个实验，展现了人类通过严谨的科学方法，能够窥探和理解自然界最深层的规律，这种对自然规律的敬畏，也体现在实验的美学之中。
总结来说，密立根油滴实验的“美”体现在：
揭示了自然界的基本“量子化”性质，颠覆了人们对电荷的认知。
实验设计巧妙，将宏观的力学原理与微观的电荷现象巧妙结合。
测量技术精湛，克服了测量微小物体的重重困难，达到了前所未有的精度。
数据处理严谨，通过多次测量和统计分析，确立了物理学基本常量的存在。
体现了科学家不畏艰险、精益求精的科学精神和对真理的执着追求。
正是这些因素的完美结合，使得密立根油滴实验不仅仅是一个成功的物理实验，更被誉为物理学史上的一个“美”的典范，它激励着一代又一代的物理学家去探索未知的世界，去追求科学的真理。它向我们展示了科学研究的逻辑之美、技术之美、精神之美以及对自然奥秘的探索所带来的深刻启示。
我们可以从以下几个方面来详细解读为什么它如此“美”：
1. 揭示了基本物理常量的“量子化”之美：
电荷的最小单位： 在密立根之前，人们普遍认为电荷是连续的，可以任意分割。然而，通过这个实验，密立根精巧地证明了，电荷不是连续的，而是以一个最小的基本单位存在的，这个单位就是电子的电荷 $e$。 任何带电物体所带的电荷量都必须是这个基本电荷的整数倍。
从“连续”到“离散”的深刻洞察： 这种从连续到离散的发现，在物理学中具有划时代的意义。它预示着自然界在微观层面并非是无限可分的，而是存在着基本的“积木块”。这种量子化的思想，后来深刻地影响了量子力学的发展，例如能量量子化、角动量量子化等。这种对微观世界本质的洞察，本身就充满了哲学上的美感。
2. 巧妙的设计与实验的可行性之美：
利用电场平衡重力： 实验的核心思想是利用一个可调的电场来平衡油滴在重力作用下的下落。通过精确控制电场强度，可以让带电油滴悬浮在空中，或者以恒定的速度向上或向下运动。
“单滴”测量： 密立根巧妙地选取了极小的油滴，并让它们在显微镜下观察。由于油滴的质量非常小，对它们施加的电场力与重力的平衡，其微小的变化都容易被察觉。更重要的是，他通过观察单一油滴在不同条件下的行为，避免了统计平均的模糊性，直接测量到了单个油滴的电荷量。
多次测量与验证： 他通过反复测量许多油滴在不同情况下的行为，并计算它们所带的电荷量。令人惊叹的是，所有测量到的电荷量，经过计算都发现是某个基本电荷量的整数倍，而这个基本电荷量就是电子的电荷 $e$。这种“从无数随机的微小粒子中提取出普遍的规律”，其严谨性和普适性令人折服。
3. 精湛的测量技术与数据处理之美：
测量极小质量的油滴： 油滴非常小，它们的质量难以直接测量。密立根通过测量油滴在没有电场时下落的速度，利用斯托克斯定律（Stokes' Law）计算出油滴的半径，进而推算出其质量。斯托克斯定律描述了粘性流体中球形物体运动时的阻力与速度的关系，这是一个相对成熟的物理定律。
测量精密的电场强度： 实验中需要精确控制和测量平行板之间的电场强度。这通过测量平行板之间的电压和已知距离来实现。尽管电压表和距离测量都有误差，但密立根通过反复的精细调整和数据处理，将误差降到最低。
克服空气粘滞的影响： 在测量油滴下落速度时，需要考虑空气的粘滞阻力。尤其当油滴尺寸接近空气分子平均自由程时，斯托克斯定律需要修正（考虑克努森数修正）。密立根在这方面也做了细致的考虑和计算，进一步提高了测量的准确性。
数据分析的严谨性： 密立根将他获得的每一滴油滴的电荷量除以一个数值，然后观察这些商是否接近一个整数。他发现，当他选择一个特定的数值作为基本电荷的估计值时，绝大多数的商都非常接近整数，只有极少数由于测量误差而偏离。他通过精密的统计分析，确信这个基本电荷量是真实存在的。
4. 科学精神与毅力之美：
对真理的不懈追求： 密立根花费了数年时间进行这项实验，他不断改进实验装置，克服各种技术难题，精益求精地进行测量。这种对科学真理的执着追求和非凡的毅力，本身就具有强大的感染力。
实验的重复性和可验证性： 这个实验的设计，使得其他科学家可以重复进行，并验证结果的可靠性。这种科学研究的可重复性，是科学的基石。
对自然规律的敬畏： 密立根通过这个实验，展现了人类通过严谨的科学方法，能够窥探和理解自然界最深层的规律，这种对自然规律的敬畏，也体现在实验的美学之中。
总结来说，密立根油滴实验的“美”体现在：
揭示了自然界的基本“量子化”性质，颠覆了人们对电荷的认知。
实验设计巧妙，将宏观的力学原理与微观的电荷现象巧妙结合。
测量技术精湛，克服了测量微小物体的重重困难，达到了前所未有的精度。
数据处理严谨，通过多次测量和统计分析，确立了物理学基本常量的存在。
体现了科学家不畏艰险、精益求精的科学精神和对真理的执着追求。
正是这些因素的完美结合，使得密立根油滴实验不仅仅是一个成功的物理实验，更被誉为物理学史上的一个“美”的典范，它激励着一代又一代的物理学家去探索未知的世界，去追求科学的真理。它向我们展示了科学研究的逻辑之美、技术之美、精神之美以及对自然奥秘的探索所带来的深刻启示。
网友意见
这个简直是扯掉科学家底裤的一个丑陋的实验……
大学物理实验教材这一课里会提醒大家：
本实验重点是实验方法、实验设计思想的学习和训练。特别要强调实验中必须耐心和细心，对实验结果一定要实事求是。
我心想这不是实验最基本的要求么，都是放在前言课上强调过的，怎么返回头来还要再说一次？后来才知道这原来一桩公案。
第一呢就是大家都说了的密立根他挑数据。
1981年，阿兰·富兰克林研究了密立根的实验记录本，发现密立根在记录本中对其观察结果进行打分，从“一般”到“最好”。根据记录本，密立根在1913年发表的论文依据的是140次观察，然而他把其中49次观察的数据舍弃不用，只根据91次他认为较好的观察结果的数据进行计算。但是，在论文中，密立根却声称该论文“代表了所有的油滴实验”。如果密立根把所有的观察数据都包括进去，虽然不会影响其结果，却会加大误差。
第二是实验本身是他和他的研究生一起做的，结果最后署名只有他一个人。
……在参与讨论如何防止水滴蒸发的问题之后，弗雷彻建议改用油滴做实验。在一天之间，弗雷彻制作了油滴实验的设备，并在当天就进行了实验，获得了一个比较靠谱的基本电荷数据。那一天密立根不在实验室。密立根在第二天回到实验室后，看到了弗雷彻的实验设备，非常兴奋。此后两个人一起工作，对实验设备进行了改进。6周后，公布了实验结果。
很显然，这个实验的论文应该由两人联合发表。但是密立根提醒弗雷彻，根据学校的要求，研究生的博士论文必须单独署名，不能有合作者。密立根建议，弗雷彻可以在以后的某篇论文单独署名做为其博士论文，但是做为交换条件，这第一篇论文必须只署密立根一人的名字。弗雷彻虽然感到失望，但是没有别的办法，同意了这一安排。于是在1910年密立根做为唯一作者发表了第一篇油滴实验的论文，并最终获得诺贝尔奖。弗雷彻则在第5篇论文中做为唯一作者。1982年，弗雷彻死后发表的文章中才披露了这个秘密。
最关键的问题在于，本来密立根测得的是一个偏小的值，而在密立根之后物理学家测定的基本电荷数值随着时间的推移在不断增大，每次只增大一点点。这个被物理学家费曼当作科学家自我欺骗的例子。
为什么他们没有在一开始就发现新数值应该较高？——这件事令许多相关的科学家惭愧脸红——因为显然很多人的做事方式是：当他们获得一个比密立根数值更高的结果时，他们以为一定哪里出了错，他们会拼命寻找，并且找到了实验有错误的原因。另一方面，当他们获得的结果跟密立根的相仿时，便不会那么用心去检讨。因此，他们排除了所谓相差太大的资料，不予考虑。我们现在已经很清楚那些伎俩了。
费曼的说法很委婉，从今天的角度看，很有可能这些科学家都扮演了不光彩的角色，你懂的。
在做这个之前我也觉得很美，等你真的做过就要哭了。和之前某个答案说的一样，处理数据真的全靠信仰。
大一下半学期上物理学实验做这个实验，然后第一次测出来的数据简直要哭，不知道是什么鬼，除一下发现电荷量是三位数的（实验室要求是二十组就足够了）。当年还是小鲜肉的我于是找老师申请重做，最后是弄了八十组才勉强够用，而且结果真心惨不忍睹。。之后就再也不能直视其他人二十组数据做出来的“漂亮”结果了
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