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第三个例子(测量精度的极限)

我要给出的最后一个例子跟第二个例子非常相似,但是这个例子有特殊的意义。物理学家通常会在轻盈的物体上系一根细长的丝使其悬浮在平衡位置上,用这种方式测量使物体偏离平衡位置的微弱作用力,在这个过程中需要施加电场力、磁场力或引力使其偏离垂直轴。(当然,轻盈物体需要根据特定的测量目的进行选择。)物理学家持续不断地努力提高这种十分常用的“扭力天平”装置的精确度,但他们的努力却遇到了古怪的极限,而极限本身是非常有趣的。

为了让天平能够测量越来越小的作用力,人们选择的物体越来越轻盈,选择的丝也越来越细长,当悬浮物体明显会受到周围分子的热运动影响时,开始围绕平衡位置进行不间断的无规则的“舞蹈”,就像第二个例子中小液滴的颤动一样,精度极限便出现了。尽管这种行为并不会给天平测量的精度带来绝对的极限,但是给实际操作带来了“极限”。无法控制的热运动效应会与需要测量的力的影响进行竞争,所以观察到的测量偏差就失去了意义。为了消除布朗运动对仪器的影响,必须进行多次测量观察。我认为这个例子对我们现在的研究特别有启发性。因为我们的感觉器官毕竟也是一种仪器。我们能发现,如果感觉器官变得太灵敏将会变得多么无用。 uGYGWKrisHyPhl01JrCuBd9HxBBbgSY3nFVI0Ybco1AKt57dXCYsOr+ViQ/ayaR2

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