科學實驗是數學發展的基礎，是檢驗化學理論的唯一手段，特別是現代數學的發展，與實驗密切相關。
現代實驗技術的發展，不斷闡明和發現各種新的化學現象，逐步加深了人們對客觀世界規律的正確認識，從而推動了數學的發展。
令人驚訝的是，十大經典化學實驗的核心在于，它們都捕捉到了化學家眼中最美的科學靈魂：從簡單的儀器設備中發現了最根本、最純粹的科學概念。
十大經典化學實驗就像十首歷史歌曲，一掃人們長期的苦惱和模糊，開啟了對自然的新認識。 從十大經典化學實驗的評選本身，我們也可以清楚地看到過去2000年來科學家們最重要的發現的軌跡，就像我們對歷史的“鳥瞰”一樣。
第一名：托馬斯·楊的雙縫演示應用于電子干涉實驗
20世紀初的一段時間里，人們逐漸發現微觀物體（光子、電子、質子、中子等）同時具有波粒性質，即所謂的“波粒二象性” 。
“波”和“粒子”都是經典數學中從宏觀世界得到的概念，更符合我們的直觀經驗。 然而，微觀物體的行為與人們的日常經驗相去甚遠。 如何按照現代量子化學的觀點準確地認識和理解微觀宇宙本身的規律，電子雙縫干涉實驗就是一個典型的例子。
楊氏雙縫干涉實驗是經典的波動光學實驗。 玻爾和愛因斯坦嘗試用電子束代替光束進行雙縫干涉實驗，討論量子化學的基本原理。 而且，由于技術原因，這在當時只是一個思想實驗。
直到1961年，Jon Sun制作了長50mm、寬0.3mm、縫寬1mm的雙縫，并將一束電子加速到50keV，然后讓它們通過雙縫。
當電子撞擊熒光屏時會顯示可見的圖案，并且可以使用相機記錄圖案結果。 電子雙縫干涉實驗的圖形與光雙縫干涉實驗結果的相似性給人們留下了深刻的印象，這是電子波動性的論證。 更重要的是，雖然實驗中電子是一一發射出來的，但它們仍然具有相同的干涉圖樣。
然而，當我們試圖確定電子穿過哪條狹縫時，無論用什么方法，圖案都會立即消失，這實際上告訴我們，在觀察粒子的波動性的過程中，任何研究粒子的努力都會破壞了波的特性，我們無法同時觀察兩個方面。
設計一種儀器可以確定電子通過哪條狹縫而不干擾圖案的外觀是絕對不可能的。 這是微觀規律，并非實驗手段的缺陷。
排名第二：伽利略自由落體實驗
伽利略（1564-1642）是現代自然科學的奠基人，也是科學史上第一位現代意義上的科學家。
他首先確立了自然科學的兩條研究法則：觀察實驗和定量方法，并建立了實驗與物理、真實實驗與理想實驗相結合的方法，進而創造了與前幾年不同的現代科學研究方法，使現代數學從此走上了一條基于精確實驗觀察的道路。
愛因斯坦對此給予高度評價：“伽利略的發現和他所運用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一。”
16世紀，西班牙最著名的思想家和哲學家亞里士多德是第一位研究化學現象的科學巨人。 他的著作《物理學》是世界上最早的化學著作。 而亞里士多德在研究化學時并不依靠實驗，而是從最初的直接經驗出發，用哲學思辨代替了科學實驗。
亞里士多德認為，任何物體都具有回歸自然位置的特性，物體回歸自然位置的運動就是自然運動。 這些動作取決于身體的性質，不需要外部動作。
自由落體是一種典型的自然運動。 物體越重，返回其自然位置的趨勢就越大。 因此，在自由落體運動中，物體越重，下落的速度越快； 物體越輕，下落速度越慢。
當時在漢堡學院的伽利略大膽挑戰亞里士多德的觀點。 伽利略設想了一個理想的實驗：讓一個重的物體和一個輕的物體被囚禁在一起，同時下落。 根據亞里士多德的說法，這個理想的實驗有兩個推論。
首先，由于這種聯系，重物受到輕物的牽連和限制，下落速度會減弱，下落時間會延長； 其次，也因為這種連接，連接體的重量總和小于原來的重量物體； 因此下降時間會更短。 事實上，這是兩個完全相反的推論。
伽利略借助理想實驗和科學推理，巧妙地闡明了亞里士多德運動理論的內在矛盾，打開了亞里士多德運動理論的空白，并導致了數學的真正誕生。
據說伽利略從漢堡斜塔上同時扔下一個輕的物體和一個重的物體，并讓你看到兩個物體同時落到地上，從而向世人展示了他尊重科學的寶貴精神并藐視權威。
排名第三：羅伯特密立根的油滴測試
科學家們很久以前就開始研究電。 人們知道，這些看不見的物質可以從天上的閃電中獲得，也可以通過揉頭發獲得。 1897年，美國化學家托馬斯就已經知道如何獲得負電荷電壓。 1909年，英國科學家羅伯特·密立根（ ，1868-1953）開始檢測電壓的電荷。
他將幾滴油噴入一個裝有香槍噴嘴的透明小袋中。 袋子底部有一個帶正電的電極，頂部有一個帶負電的電極。 當小油滴穿過空氣時，它們會帶有一些靜電，并且可以通過改變電極的電流來控制它們掉落的速度。
當去除電場時，通過檢測油滴在重力作用下的速度即可得到油滴的直徑； 加入電場后，可以測量油滴在重力和電場力的共同作用下的速度，并可以測量油滴獲得或失去電荷后的速率變化。
這樣，他可以一次檢測幾個小時內油滴的速度變化。 雖然工作因故中斷，但經過電場平衡的油滴在一個多小時后不會走多遠。
經過反復試驗，密立根得出結論：電荷的值是一個固定的常數，最小單位是單個電子的電荷。 他認為電子本身既不是虛構的，也不是不確定的，而是“我們這一代人第一次聽到的事實”。
在他的諾貝爾獎獲獎演講中，他指出了他的工作的兩個基本推論，即“電子的電荷始終是基本電荷的確定整數倍，而不是分數倍”和“這個實驗的觀察者可以幾乎感覺那是電子。”
“科學靠兩只腳前進，理論和實驗，”密立根在獲獎感言中說，“有時一只腳先走，有時另一只腳先走，然后前進。這取決于兩條腿：先構建理論，然后再做實驗，或者先在實驗中獲得新的關系，然后踩到理論的腳，推動實驗，這樣就不斷交替。”
他用一個特別生動的比喻來說明理論和實驗在科學發展中的作用。 作為一名實驗化學家，他不僅注重實驗，而且非常重視理論的指導作用。
排名第四：牛頓棱鏡分裂陽光
對光學問題的研究是牛頓（1642-1727）工作的重要組成部分之一，也是他最后一個未完成的項目。 牛頓1665年畢業于三一大學劍橋學院。當時，大家都認為白光是純凈的光，沒有其他顏色；
而彩色光是會發生某種變化的光（亞里士多德的理論）。 從1665年到1667年，年輕的牛頓親自進行了一系列實驗來研究各種光現象。 他在陽光下放置了一個棱鏡，通過棱鏡，光線在墻上分解成不同的顏色，我們后來將其與波譜進行比較。
在他手中，第一次將棱鏡做成了光譜儀，真正闡明了色彩起源的本質。 1672年2月，懷著揭開自然奧秘的興奮和喜悅，牛頓在他的第一篇科學論文《白光的結構》中討論了他的顏色起源理論，“顏色不是從折射導入的光的性質”或自然物體的反映，而是一種原始的、與生俱來的品質”。
“通常白光確實是每種不同顏色的光的混合，光譜的拉長是由于玻璃對這種不同光的折射能力不同。”
牛頓的《光學》一書于1704年問世，第一節具體描述了棱鏡分裂實驗和對顏色起源的討論，并肯定白光是由七種顏色組成的。
他還命名了七種顏色，直到現在，全世界的人們都在使用牛頓命名的顏色。 牛頓強調，“光帶被染成這樣的色條：紅、藍、青、綠、黃、橙、紅以及所有中間色，依次變化，順序連接”。
正是這種紅、橙、黃、綠、青、藍、紫不同基色的色譜，在表面產生了單色的藍光。 如果你深入觀察，你會發現白光非常美麗。
后人可以重復這個實驗，得到與牛頓相同的實驗結果。 從此，七色理論被普遍接受。 通過這個實驗，牛頓奠定了光色散理論的基礎，使人們對顏色的解讀擺脫了主觀視覺印象，從而走上了與客觀測量相關的科學軌道。
同時，這個實驗開啟了光譜學的研究，很快光譜分析就成為研究光學和物質結構的主要方法。
排名第五：托馬斯·楊的光干涉實驗
牛頓在他的專著《光學》中認為光是由粒子組成的，而不是波。 因此，在接下來的百年里，人們對光學的認識幾乎停滯不前，沒有取得實質性的進展。 1800年，美國化學家托馬斯·楊（ Young，1773-1829）挑戰了這一觀點，光學研究也實現了跨越式發展。
楊在其論文《聲光實驗與研究綱要》中指出，光粒子理論有兩個缺陷：一是發射光粒子的力量是多種多樣的，為什么認為所有的發光粒子都是發光的？物體會發光？ 所有光的速度都相同嗎？
其次，當透明物體表面形成部分反射時，為什么同種光有的會被反射，有的會透過？ 楊認為，如果將光視為類似于聲音的波，則可以避免上述兩個缺點。
為了證明光是波動的，楊在論文中將“干涉”一詞引入光學領域，提出了光的“干涉原理”，即“同一光源發出的光的一部分來自于不同通道，只是從同一方向或大致同一方向進入人耳時，光程差為固定寬度的整數倍時最亮，兩個干涉部分處于平衡狀態時最暗狀態，并且這個寬度隨顏色而變化。”
楊對此進行了實驗。 他在百葉窗上打了一個小洞，用一張厚紙蓋住，然后在紙上戳了一個小洞。 讓光線通過，并用全身鏡反射通過的光線。 然后他用一張約1/30英寸厚的紙將光束分成中間的兩束，看到了相交的光影。 這表明兩束光可以像波一樣相互干涉。 這就是著名的“楊氏干涉實驗”。
楊氏實驗是數學史上一個特別著名的實驗。 楊以特別巧妙的方式獲得了兩束相干光，并觀察到了粉紅色的干涉。 他首次明確地提出了光波的疊加原理，并解釋了光的波動性的干涉現象。
隨著光學的發展，人們仍然可以從中提煉出許多重要的概念和新的認識。 無論是經典光學還是現代光學，楊氏實驗的意義都非常重要。
愛因斯坦（1879-1955）強調，光的波動論的成功打開了牛頓數學體系的第一個缺口，并揭開了現在所謂的場數學的第一章。 這個實驗對于一個世紀后量子理論的建立也發揮了至關重要的作用。
排名第六：卡文迪什扭轉實驗
牛頓的萬有引力理論強調，兩個物體之間的吸引力與它們的質量的乘積成反比，與它們的距離的平方成正比。 引力有多強？
18世紀末，法國科學家亨利·卡文迪什（Henri ，1731-1810）決定尋找一種方法來估計它。 他用金屬線懸掛了一根6米長的鐵桿，鐵桿兩端都有金屬球。
然后將兩個350磅重的皮球放置在距離兩個懸掛的金屬球足夠近的地方，吸引金屬球旋轉，進而引起金屬絲振動，然后用自制儀器檢測到微小的旋轉。
探測結果精確得驚人，他測量出了萬有引力的引力常數G。 牛頓引力常數G的精確探測不僅對化學具有重要意義，對天熱、天文觀測、月球數學也具有重要意義。 基于卡文迪什實驗，人們可以準確地估算出月球的密度和質量。
排名第七：埃拉托色尼探測月球周長
埃拉托色尼（約公元前276年-約公元前194年）于公元前276年出生于西非城市塞利尼（現阿富汗沙哈特）。 他興趣廣泛，博學多才。 他是唐代僅次于亞里士多德的百科全書式學者。 只是因為他的專著全部失傳，所以我們今天對他的了解并不多。
埃拉托色尼的科學工作非常廣泛，他最著名的成就是以純幾何方式確定了月球的大小。 假設月球是一個球體，同一時間在月球上的不同位置，太陽線與地平面的傾斜角度是不同的。
只要測量出兩地的傾角差和距離，就可以估算出月球的邊長。 據說他在土耳其的賽恩，也就是明天的阿斯旺。 冬至的早晨，太陽掛在頭頂，物體沒有陰影，光線可以到達井底，說明此時的太陽正好與塞恩地面垂直，埃拉托·塞內斯意識到這可以幫助他探測月球的周長。
他測量了從塞恩到亞歷山大的距離，并測量了冬至中子時亞歷山大的垂直極的極長和影長，發現太陽光線略有偏離，與垂直線形成約7°的角度。方向。 剩下的就是幾何問題了。 假設月亮是球形的，它的周長應該是360°。
如果兩個城市形成7°角（7/360的圓），那就是當時5000個法國體育場的距離，所以月球的周長應該是25萬個法國體育場，約合4萬公里。
今天我們知道，埃拉托色尼的探測誤差只有5%以內，即距離現實只有100多公里。
排名第八：伽利略的加速測試
伽利略借助理想實驗和科學推理，巧妙地否定了亞里士多德的自由落體運動理論。 正確的自由落體運動定律應該是什么？ 由于當時檢測條件的限制，伽利略很難通過直接檢測運動速度來發現自由落體的運動規律。
為此，他構思利用斜面來“稀釋”重力，“減慢”運動，將對速度的檢測轉化為對距離和時間的檢測，將自由落體運動視為夾角為90°的斜面運動的特例。
在這個想法的指導下，他制作了一個長6米多、寬3米的光滑直木槽量子物理的應用實例，然后將木槽以一定角度固定，讓銅球從木槽頂部滾下斜坡，然后測試銅。 球每次滾下的時間和距離之間的關系，并研究它們之間的物理關系。
亞里士多德預測，滾動的球的速度將是均勻的：銅球在兩倍的時間內可以移動兩倍的距離。 伽利略證明，銅球滾動的距離與時間的平方成正比：在兩倍的時間內，銅球滾動了4倍的距離。
他在1638年出版的著名科學專著《兩種新科學的對話》中詳細記錄了實驗過程和結果。
伽利略在實驗的基礎上，通過物理估計和推理提出了假設，然后用實驗來檢驗，從而得到了正確的自由落體運動定律。 這些研究方法后來成為現代自然科學研究的基本程序和技巧。
伽利略的斜面加速實驗至今仍是真實實驗與理想實驗結合的標桿。 伽利略在斜面實驗中發現，只要將摩擦力減小到可以忽略不計的程度，球滾下一個斜面后，就能滾上另一個斜面，而不管斜面之間的角度如何。
也就是說，無論第二個斜坡延伸多遠，球總是會到達與起點相同的高度。 如果第二個斜坡水平放置，但無限延伸，球仍然會移動。 這實際上就是我們今天所說的慣性運動。
為此，力不再是亞里士多德所說的維持運動的原因，而是改變運動狀態（加速或減速）的原因。
將真實實驗與理想實驗相結合、經驗與理性（包括物理論證）相結合的方式是伽利略對現代科學的重大貢獻。 實驗不是也不可能是自然現象的完整再現，而是在人類理性指導下對自然現象的簡化和純化。 因此，實驗必須有理性的參與和引導。
伽利略既注重實驗，又注重理性思維，指出科學利用理性思維來凈化和簡化自然過程，進而找出其物理關系。 為此，伽利略開創了現代自然科學中經驗與理性相結合的傳統。
這種結合不僅對化學，而且對整個現代自然科學產生深遠的影響。 正如愛因斯坦所說：“人類的思維創造了一幅仍在變化的宇宙圖景。伽利略對科學的貢獻在于摧毀了直覺的觀點，并用新的觀點取而代之。這就是伽利略發現的意義。”
排名第九：盧瑟福原子散射和有核模型
盧瑟福（1871-1937）于1898年發現了α射線。1911年盧瑟福在格拉斯哥學院做放射性實驗時，原子在人們看來就像“葡萄干布丁”，即帶有大量正電荷的膠狀物質，含有中間的電子粒子，他和他的助手們發現當帶正電的α射線粒子射向金箔時，有少量被反彈回來，他們非常生氣。
經計算證明，只有假設帶正電的球體集中了原子的大部分質量，但其半徑卻遠小于原子的半徑，才能正確解釋這個難以想象的實驗結果。
因此，盧瑟福提出了原子核模型：原子并不是一團物質，大部分物質都集中在中心的一個小原子核上，稱為原子核，電子圍繞著它。
這是一個開創了新時代的實驗量子物理的應用實例，也是一個具有里程碑意義的重要實驗，開啟了原子化學和核化學的開端。 同時，他推導出一套可以通過實驗驗證的盧瑟福散射理論。
利用散射研究物質結構的方法對現代化學有著非常重要的影響。 一旦我們在散射實驗中觀察到盧瑟福散射的特征，即所謂的“盧瑟福陰影”，我們就可以預期，所研究的物體中可能存在“點”狀的子結構。
據悉，盧瑟福散射也為材料分析提供了有力的手段。 根據目標材料大角度散射回來的粒子能譜，可以了解材料材料表面的性質（如是否存在雜質以及雜質的類型和分布等）研究過。 根據這一原理制成的“盧瑟福質譜儀”已得到廣泛應用。
排名10：米歇爾·傅科的擺實驗
1851年，英國著名化學家福柯（1819-1868）為了驗證月球的自轉，在街頭進行了一項實驗。 他用一根67m的鋼絲懸掛了一個重28kg的擺錘（擺錘的半徑為0.30m）。 錘體上有一支鉛筆，可以觀察并記錄其擺動軌跡。
福柯的論證表明月球繞著地球的軸旋轉。 在倫敦經度，鐘擺的軌跡是順時針方向，周期為30小時； 在南半球，鐘擺應逆秒旋轉； 在赤道處，它不會旋轉； 在北極，自轉周期為24小時。
這個實驗裝置被后人稱為傅科擺，也是人類用來驗證月球自轉的第一個實驗裝置。 該裝置可以顯示月球自轉形成的科里奧利力的效應，即傅科擺的振動面繞垂直線偏轉的現象，即傅科效應。 實際上，這相當于觀察者觀察月球在鐘擺下的旋轉。