演示单元

科普大厅 Popular Science Hall

科普大厅

科普大厅通过大型傅科摆、“宇宙大爆炸”巨幅油画、微晶阵列立体图等科普展品,营造出一个轻松愉悦的参观环境。

为了证明地球在自转,法国物理学家傅科于1851年在法国巴黎先贤祠最高的圆顶下方悬挂了摆长67米,摆锤重28公斤的低摩擦单摆。在实验中人们看到:单摆的摆动平面沿顺时针方向缓缓转动。这是由于在转动参照系中运动的物体受到侧向的科里奥利力的缘故。科里奥利力的表达式为:f=2mω;式中mv分别为运动物体的质量和速度;ω为转动参照系的角速度;×表示两个向量的外积符号。

傅科摆所在的位置不同,摆动面旋转的情况也不同。在北半球,摆动平面顺时针转动;在南半球,摆动平面逆时针转动。纬度越高,转动速度越快。在两极极点处摆平面旋转一周大约为24小时;在纬度为40°的地方,旋转一周大约37小时;在赤道上摆平面几乎不转动。

地球上落体偏东(或偏西)、河流冲刷右岸(或左岸)、信风、旋风的形成等均与科里奥利力有关。

大型傅科摆

大爆炸宇宙论”(The Big Bang Theory)认为:宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1927年,比利时天文学家和宇宙学家勒梅特首次提出了宇宙大爆炸假说。1929年,美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。有关大爆炸起源说的关键证据直到20世纪60年代方才到位,那时,天文学家首次探测到宇宙微波背景辐射(CMBR),即大爆炸过后残留的能量,且至今仍然散落在宇宙中。

爆炸之初,物质只能以电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀,导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。

宇宙大爆炸”巨幅油画

微晶阵列立体图