在家验证 Coulomb's law 为何这么难?
Coulomb's law remains tricky to test at home

我常想,对物理定律的掌握应像煎蛋或造句一样流利,而非仅靠查阅资料或询问 LLM。受 Shankar 在《On Fundamental Physics II》中的启发,我试图通过亲手实验来理解 Coulomb's law。虽然用气球或摩擦笔杆能定性观察电荷斥力,但要定量验证反平方定律却异常困难。在家中,如何精确制备等量电荷、消除空气湿度导致的电荷衰减,并测量微小的角度偏转,都是巨大挑战。我尝试用铝箔制作简易验电器,虽能观察到现象,但缺乏定量精度。这场实验让我深刻体会到,从抽象公式走向真实测量,中间隔着无数工程细节。
为了获得对物理学的深刻理解,人们应该深入思考物理定律如何能被实际的仪器所测试和测量。
HN 评论区
23- nh23423fefe
> 但对我来说,为什么自然界中指数 a 恰好是 1,这一点完全不明所以
我认为是可以通过量纲分析直接排除任何指数的,只要你允许 q 的幂次存在,那么 K 的单位就会变得模棱两可。这也正是你不能对带有单位的量进行指数运算的原因。
更具体地说,我认为可以通过电荷的反对称性来排除偶数指数。也就是说 q^2n = (-q)^2n,而这一点早已被实验所证伪。
- sobellian
对于两个不同的不可分电荷,这个问题有点棘手,但我认为 a=1 是定义使然。实际上我们如何测量电荷?是通过测量它与一个参考电荷之间的力的大小。所以我们约定 a=1。但对于不可分电荷,没有任何实验能证伪 a=2,因为我们完全可以通过新的单位制来定义电荷。对于电荷集合体,由于动量守恒,力必须线性叠加,所以在那里我们知道 a=1。
- smallmancontrov
猫 + 泡沫填充料
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cat_demonstrating_st...