一張“X”光照片,普通人大概看不出個所以然,但在專業的醫師眼里,卻能分析出照射者近期的身體狀況以及患病位置。像“X”光射線這樣的,通過觀察實驗發現的成果早已滲透進入我們生活的方方面面,占據了非常重要的位置。而得到這個成果的方法,就是觀察與實驗。
4月6日,桂起權教授做客我校安東論壇,與同學們就“觀察與實驗”進行了交流。
物理學家克魯克斯發現陰極射線后,另一位物理學家倫琴依照克魯克斯的方法進行實驗驗證時,發現了一種射線穿透力極強,他猜想這是一種不同于陰極射線的射線,為了證明結論,倫琴在實驗室里待了整整49天,不斷地觀察論證,不斷地重復實驗,最終判定這是一種新發現的射線,他將它命名為“X”射線,并邀請妻子來到他的實驗室,他用“X”射線照下了妻子無名指上的戒指,這張照片轟動了全世界。
然而,發現陰極射線的克魯克斯宣稱,自己也曾發現過這種射線,只是當時專注于陰極射線的證明,以為“X”射線只是膠片上的一抹瑕疵,因而置之不理。但是科學需要嚴肅對待,克魯克斯沒有提出“X”射線的相關論證,沒有將它作為獨立實體,沒有發現它的獨特的性質,因此,“X”射線的發明者,全世界公認為倫琴。
桂起權通過這個故事告誡同學們,科學實驗容不得半點“似是而非”,“就好比每個人每天都在呼吸空氣,但只有托馬斯-庫恩發現了空氣中人類賴以生存的氧氣”,他講到,“新物質的發現無關巧合,完全依賴于自己對科學的深入觀察而展開的探索實驗?!?/p>
除了看得到摸得著的實驗外,桂起權表示,還有另一種假想中的實驗——理想實驗,這類實驗不一定能在當時的物理環境中實現,但完全可以進行合理的推理。
譬如伽利略著名的“比薩斜塔實驗”悖論。
2000多年前的亞里士多德認為,兩個小球,一個重,一個輕,如果兩個小球同時下墜,肯定是重的速度快,先落地。這一理論在很長一段時間中不被否認,但是伽利略提出了一種悖論——如果將這樣的兩個小球用繩子綁在一起,一起下墜,重的小球會被輕的小球“拖后腿”,速度也會比剛開始為單一的一個重的小球時慢——但是,假如把兩個綁在一起的小球看做整體, 質量肯定比剛開始為單一的一個重的小球時重,那么速度也應比剛開始那個重的小球的速度快。如此說來,就有了兩種下墜方案,并且,這兩種方案都完全合乎邏輯,因此,這一悖論推翻了亞里士多德的理論,成為了用理想實驗推翻錯誤理論的經典之作。
通過實驗進行觀察探索的,還有化學革命的發動者——拉瓦錫。
一顆15克拉的鉆石,價值連城,但在拉瓦錫眼里,只是一個金剛石,他好奇于這個金剛石是由什么組成的,于是將這顆鉆石高溫燃燒,終于發現鉆石是由碳組成。
“操作技巧再高,你也可能只會成為一名技術熟練的技工,而能夠像這些大科學家一樣,為我們的生活帶來進步的,是這些實驗中的執著探索。真正的實驗家,應該是實驗室里的‘思想家’,用人文化的關注,用詩人般的熱情,去對待科學實驗,”他寄語到,“希望同學們能夠通過不斷的探索,不斷的努力,為我們的社會創造更大的財富。
桂起權,武漢大學教授,博士生導師,主要著作有《科學思想的源流》、《當代數學哲學與邏輯哲學入門》《物理學哲學研究》、《人與自然的對話——觀察與實驗》,譯著有《科學哲學》[日]、《機器人與人類心智》[美],發表論文200余篇。
(校報記者團 文/謝娜 圖/樊昊)

桂起權教授作報告

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