實驗物理學

物理學領域中，實驗物理學或實驗物理是直接觀察物理現象，以獲取關於宇宙中從大到小各種資料的學科分類，包含許多類型的子學科。其中各個子學科皆有一相似目標，即是收集並解釋所得到的數據資料。方法上則各異，從很簡單的實驗與觀察，到如同大型強子對撞機(Large Hadron Collider, LHC)這樣的複雜實驗都屬於此一分類。

當前主要的實驗[编辑]

位在CERN的大型強子對撞機(LHC)之一部分，是一個重大的實驗研究計畫。

當前一些重大的實驗物理計畫有：

相對論性重離子對撞機：將如金離子的重離子（此為第一個重離子對撞機）與質子對撞。此對撞機設於美國長島的布魯克哈芬國家實驗室。

大型強子對撞機(Large Hadron Collider, LHC)：已於格林威治標準時間西元2008年9月10日啟用的大型強子對撞機。它可讓質子具有目前可達到的最高能量對撞（約7TeV）。此對撞機設在CERN，位於瑞士城市日內瓦。大型強子對撞機的兩個主要探測器，超環面儀器和緊湊緲子線圈，將可體現宇宙誕生時的狀況。粒子沿對撞機27公里長的環道加速之快接近光速，10小時內能涵蓋超過160億公里，足夠往返海王星一趟。粒子在緊湊緲子線圈和超環面儀器之中，每秒撞擊約800次來模擬著大爆炸，緊湊緲子線圈和超環面儀器並不相同，但建造時彼此呈平行好讓兩者都能捕捉到這些災難性碰撞。

方法[编辑]

實驗物理學主要使用兩種實驗研究方法，可控實驗與自然實驗（英语：natural experiment）。受控實驗通常是在實驗室內進行完成，因為實驗室能夠提供一個可控制的環境。自然實驗的實驗環境则無法控制與調整；例如，在天文物理學裏，當觀測星體時，科學家無法控制星體的物理性質、化學成分、運動狀態等等^[1]^[2]。

傑出實驗物理學家[编辑]

實驗物理學比較不強調研究者的數學造詣。例如，麥可·法拉第沒有受过良好的正統數學教育，只懂得一點微積分。實際上，他對數學不感興趣。法拉第認為透過數學瞭解自然很容易與真正的自然現象失去接觸；他希望能夠腳踏實地，越接近自然現象越好，而实現這目標的方法就是不斷地做實驗。法拉第勤於做筆記，他將實驗的所有相關細節都一絲不苟的詳盡記錄。巨著《電學實驗研究（英语：Experimental Researches in Electricity）》就是這些筆記的結晶。法拉第具有豐富的想像力，喜歡問問題，不停地問問題，然後做實驗來尋求這些問題的答案。在這些層出不窮的問題中，存在著一個核心思想——這些自然現象的實際狀況為何？^[3]

參考文獻[编辑]

^ Rugg, Gordon; Petre, Marian. A Gentle Guide to Research Methods illustrated. McGraw-Hill International. 2006: pp. 66–67. ISBN 9780335219278.
^ The 1854 cholera outbreak is the example of a natural experiment discussed often by David A. Freedman, e.g. in Statistical Models: Theory and Practice (Cambridge University Press) [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）, chapter 1.3 (pages 6-9).
^ Simpson, Thomas K., Maxwell on the electromagnetic field: a guided study, USA: Rutgers University Press: pp. 9–16, 1997, ISBN 9780813523637

[1] Rugg, Gordon; Petre, Marian. A Gentle Guide to Research Methods illustrated. McGraw-Hill International. 2006: pp. 66–67. ISBN 9780335219278.

[2] The 1854 cholera outbreak is the example of a natural experiment discussed often by David A. Freedman, e.g. in Statistical Models: Theory and Practice (Cambridge University Press) [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）, chapter 1.3 (pages 6-9).

[simpson-3] Simpson, Thomas K., Maxwell on the electromagnetic field: a guided study, USA: Rutgers University Press: pp. 9–16, 1997, ISBN 9780813523637

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當前主要的實驗[编辑]

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傑出實驗物理學家[编辑]

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