问题

有哪些耗时很长的科学实验?

回答
科学的进步,有时候并非一蹴而就,而是需要漫长的时间来沉淀、观察和验证。在浩瀚的科学实验史中,有一些项目以其惊人的耗时而著称,它们仿佛是时间的忠实信徒,用耐心和毅力去揭示自然的奥秘。

1. 持续播放的音乐会:长达几百年的“有机钢琴”实验

想象一下,一台钢琴,不是由人类来弹奏,而是由缓慢滴落的蜂蜜来触发琴键。这听起来像是奇幻小说的情节,却是真实存在的科学实验——“有机钢琴”实验(Organ²/ P.A.W.N.S.)。

这个项目由物理学家约翰·凯恩(John Cage)在1948年构思,并在1977年正式启动。其核心是一个经过特殊设计的、位于英国南安普敦大学的“有机钢琴”。它使用蜂蜜(一种粘稠的液体,滴落速度非常缓慢)作为驱动力,通过蜂蜜滴在金属丝上,触发钢琴内部的锤子敲击琴弦。

整个实验的设计理念是探索声音的持久性以及生命周期对音乐创作的影响。钢琴被安置在一个特殊的房间里,恒温恒湿,以保证蜂蜜的稳定滴落。整个实验的周期被设定为1000年,目前已经过去四十多年。

实验的进展异常缓慢。每一次成功的“演奏”都可能间隔数年甚至数十年。科学家们会记录下每一次发出的声音,并对声音的衰减、变化进行分析。这个实验更像是一种行为艺术和科学观察的结合,它让我们思考“什么是音乐?”,以及“什么是时间?”。在这个过程中,我们见证的不仅是声音的延续,更是对时间流逝本身的深刻体悟。

2. 寻找暗物质的漫长等待:地下深处的寂静探索

暗物质,这个占据宇宙约85%质量却又无法直接观测到的神秘物质,一直是现代物理学和宇宙学研究的焦点。要探测到它,科学家们付出了数十年的努力,而这些努力至今仍在继续。

其中一个代表性的实验是位于意大利大萨索国家实验室(Gran Sasso National Laboratory)的XENONnT实验。这个实验的目标是直接探测暗物质粒子与普通物质之间的微弱相互作用。

XENONnT实验的特殊之处在于它极其精密的探测器和对环境的极致要求。它位于地下2000米深处,这能有效屏蔽来自宇宙射线的干扰,确保探测器能够捕捉到暗物质粒子可能造成的极其微弱的信号。探测器本身使用高纯度的液态氙(Xenon),当暗物质粒子撞击液态氙原子时,会产生微弱的光和电荷,这些信号会被高灵敏度的传感器捕捉到。

这个实验从概念设计到最终数据收集,耗费了数十年的时间。首先是理论研究和原型探测器的开发,接着是大型探测器的建造和调试,然后是长期的稳定运行和数据分析。即便已经进行了多年的数据收集,科学家们仍然在努力提高探测器的灵敏度,优化数据处理算法,以期在海量背景噪音中找出那一丝可能属于暗物质的微弱信号。

每一次微小的进步,都凝聚了无数科学家的心血。这个实验的耗时,与其说是技术上的困难,不如说是对自然界最微弱信号的耐心守候。他们知道,一旦捕捉到暗物质粒子的确切证据,将可能彻底改写我们对宇宙的认知。

3. 永恒之火的燃烧:对原子反应的研究

虽然听起来有些戏剧性,但有一些早期的科学研究,为了理解基础的物理过程,也进行了非常“耗时”的操作,尽管当时的技术和理念与现代实验有所不同。

一个可以类比的例子,是对放射性物质的研究。在早期,科学家们对放射性衰变的过程并不完全了解,但他们可以通过观察放射性物质的持续发光或能量释放来研究其特性。

例如,玛丽·居里(Marie Curie)在研究镭(Radium)和钋(Polonium)时,她和她的丈夫皮埃尔·居里(Pierre Curie)花费了数年的时间,从数吨沥青铀矿中提炼出极其微量的纯镭。这个过程极其艰苦,需要反复的化学处理、过滤和结晶。而提炼出来的镭,本身就是一种会持续释放能量和光芒的物质。

虽然我们不能说镭本身在进行一个“实验”,但居里夫妇对这种物质持续性质的研究,以及后来对放射性衰变的深入理解,是建立在对这些物质长期观察和反复实验的基础上的。可以说,他们是在“燃烧”着时间的见证者,去揭示原子内部蕴含的巨大能量。

这些实验,有的在以一种近乎“静止”的方式等待,有的则是在极其艰难的环境下孜孜不倦地捕捉微弱的信号,还有的则是在对物质的本质进行长期的探索。它们共同展现了科学精神中最可贵的一面:耐心、毅力,以及对未知世界永不停止的好奇心。 这些耗时漫长的科学实验,不仅仅是数据和结果的积累,更是一种精神的传承,激励着后来的科学家们继续向着真理的彼岸迈进。

网友意见

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沥青滴漏实验

这项实验最初由托马斯·帕内尔教授实施,旨在向学生证明,一些物质看上去虽是固体,但实际上是粘性极高的液体,比如沥青,它在室温环境下流动速度极为缓慢,但最终会形成一滴。现在这项实验仍在继续,并可能持续数百年。现今这个实验由约翰·梅恩斯顿教授负责。每一滴沥青需历经大约10年时间才能滴入漏斗下方的烧杯,在2013年7月11日,他们第一次拍到了沥青液滴的滴落。


1927年 实验开始

1930年 切开封口

1938年12月 第1滴沥青滴出

1947年2月 第2滴沥青滴出

1954年4月 第3滴沥青滴出

1962年5月 第4滴沥青滴出

1970年8月 第5滴沥青滴出

1979年4月 第6滴沥青滴出

1988年7月 第7滴沥青滴出

2000年11月28日 第8滴沥青滴出

2013年7月9日 第9滴沥青滴出


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400年记录太阳黑子

400多年前第一台望远镜问世就从未停止过对太阳黑子的观测,然而早期的观测者们并不了解太阳黑子的所产生的各种现象,直到近代才有更多认知。

(我国第一次明确的太阳黑子记录在公元前28年我国汉朝人所观测)

170年监测火山——维苏威火山

(有答主做过介绍)

170年肥料对土地的影响

该项目是肥料大王约翰·劳斯(Rothamsted Research)发起。实验测试了氮、磷、钾、钠、镁以及农家肥料对几种主要农作物产量的影响,研究的作物包括小麦、大麦、豆类和根块农作物。

持续26年的混凝土实验

1983年提出建设思想,2002年香港政府向中央政府提出建设意见。2009年开工建设,2017年全线贯通。混凝土实验从提出建设意见开始,持续26年。混凝土海水腐蚀问题得到解决。(超级工程第一季第一集)

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1、棉花轮耕实验:1896年,阿拉巴马州奥本大学的科学家们在学校附近开了1英亩的土地,用于“证明通过将棉花和豆类作物轮耕,可以无限期的保持土壤肥力,并于支持棉花作物的重复耕种。”实验至今依然在进行当中。

2、休眠植物种子发芽实验:1879年,美国植物学家威廉·詹姆斯·比尔将20瓶装有各种植物种子和沙子的瓶子密封埋于地下,用于研究种子在长时间处于休眠状态后是否仍会发芽。 最初每5年(现在是每20年)挖出一个瓶子,取出种子并种下,看看是否有发芽生长。 在2000年的实验中,取出的两颗种子种下后确认发芽。

下一瓶将于2020年出土,实验计划于2100年完成。

3、牛津电铃:由两节电池和一个钟锤构成。两节电池各接着一个金属铃并使其带相反的电荷。中间有一钟锤,钟锤撞击金属铃时会带上静电,同性电荷互斥之下往另一个铃运动,从而重复撞击金属铃。

牛津电铃自1840年起运行至今,获得吉尼斯“最耐用的电池”世界纪录。

4、维苏威火山观测:维苏威天文台的员工自1841以来,一直在持续观测维苏威火山的活动,建立相关的理论模型以预测火山活动。

5、贝弗利钟,坐落于新西兰达尼丁奥塔哥大学,自1864年以来正常运行至今。通过气压和气温的变化,驱动气密箱中的空气膨胀或收缩,从而给时钟提供动力。

6、弗雷明汉的心脏病研究:1948以来,弗雷明汉的其合作者对数千名年龄在30至62岁之间,超过三代以上的参与者人群进行了长期追踪研究,用于确定心血管疾病的主要危险因素。


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