按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
欤笛榈淖刺屯耆谋淞恕５彼练炜羰保幢愕缱右桓龈龇⑸涑隼矗詈笕曰嵩谄辽闲纬筛缮嫣跷啤＜偃缏至骺粢桓鱿练欤淙豢梢缘弥缱泳烤咕歉鱿练欤詈笕床换嵩儆懈缮嫣跷屏恕＞驼庋飧霰纠词前蛩固褂美捶床盗孔恿ρУ睦硐胧笛椋刹６〉慕馐驮诮袢找殉闪怂得鞑獠蛔脊叵岛突ゲ乖淼谋曜挤独�
在3年后的第六届索尔威会议上，爱因斯坦在黑板上画了一个盒子，盒上有一个小孔，可由快门来启闭。快门则由盒中的时钟机械置来控制，小盒的重量是可以测量的。盒中装有一些辐射物质。我们可以调节快门使得刚好放出一个粒子之后就关闭。透过时钟，可以精确的量出粒子放出的时间。另外，测量粒子放出后盒子的重量，我们也可以知道粒子的质量。经由爱因斯坦的质能公式 E=mc2，能量也可以准确地计算出来，于是违反了测不准关系。这就是着名的爱因斯坦光盒实验。由于实验根本不涉及观测仪器的问题，根本没有外来粒子会改变粒子的运动。所以测不准关系破灭了，因果律和准确性都恢复了。
玻尔遇到了严重的挑战，无法马上找到问题的答案。他和他的同事一夜未眠，检查实验的每一个细节，想要找出爱因斯坦到底错在那里。经过通宵的奋战之后，玻尔终于找出了反驳爱因斯坦的办法。第二天，玻尔也在黑板上画了一个草图，但和爱因斯坦 不同的是，他给出称量小盒重量的方法。他用弹簧把小盒吊起来，盒上有一指针，可以沿固定在支架上的标尺移动，这样就可以读出小盒在粒子跑出前后的重量了。玻尔请大家回忆 爱因斯坦 的广义相对论中的等效原理：当时钟在重力场中发生位移时，它的快慢会发生变化。当粒子跑出盒子而导致盒子重量变化时，盒子将在重力场中移动一段距离，这样子读出的时间也会有所改变，因而导出测不准关系。这是广义相对论中着名的红位移公式，表示一个在重力场中移动的时钟，在移过一个位势差时在某个时间内时钟快慢的改变，玻尔随即用红位移公式导出了测不准关系。
爱因斯坦不得不承认玻尔的推论是无懈可击的。他自己在设计这个理想实验的时候，居然没有考虑到广义相对论的效应。玻尔用爱因斯坦的相对论驳倒了他本人，取得了第二回合的胜利。玻尔的胜利获得了大多数物理学家的赞同，哥本哈根解释也被奉为是量子力学的正统解释。
2、实验科学家的特征
有效地进行科学实验（包括观察和测量）是实验科学家的生命。实验科学工作者必须要学会自己动手去制作仪器，亲手去做实验，通过基本实验技巧的训练，在科学理论指导下去观察、解释和发现未知现象，才能成为一个优秀的科学家。
科学实验的类型有多种分类方法。按实验的学科领域，可以分为物理实验、化学实验、生物实验等等；按实验所处的环境，可以分为实验室实验（室内实验）和自然实验（室外实验）；按实验中质与量的关系，可以分为定量实验、定性实验和结构分析实验；按实验的步骤可以分为预备性实验、决断性实验和正式实验；按实验在科学认识中的作用，可以分为析因实验、对照实验、模拟试验；按实验的对象，可以分为物的实验、动物实验和人的实验。按实验的直接目的可以分为探索性实验和判决性实验。判决性试验是指这个实验的结果可以决定一个假说和理论的命运，如迈克耳孙（A。A。Michelson；1852…1931）—莫雷（E。Morley；1838…1923）实验。探索性实验是对一个全新的领域的预备性探讨。或者说科学实验有两个目的：一是观察迄今未知的或者未加解释的新事实，一是判断未某一理论提出的假说是否符合大量可观察到的事实。有时这两个目的是互不相干的，有时又殊途同归。
一个具体的科学实验可以简单地分为5个步骤。首先，科学家必须掌握问题的有关理论基础，即实验科学家也需要一定的理论作指导。其次，进行实验方案的制定与设计。第三，实验仪器的制造与准备。第四，观察与记录实验结果。第五，处理实验结果并给出合理的解释，形成科学论文。
实验科学家在实验过程中必须克服主观上和客观上的困难，防止误观察与未观察。①设备。先进的实验设备是科学实验不可缺少的前提。有些仪器是现成的，根据不同的实验目的进行合理的组装；有些仪器必须是自己制作的。由于经费的限制或者制作工艺的限制，不能获得最先进的设备，就不能做出最新的发现。②错觉。观察都是人为的感知活动，容易受到外界环境的干扰产生错觉。③粗心。科学实验是一项十分细致的工作，需要周密的观察，不容许有疏漏和误差，粗心导致实验的不准确、不精确是科学研究的大敌。④偏见。科学家的实验是在科学理论指导下进行的，但过分相信理论就会在潜意识里产生先入为主的偏见。
实验科学家在对实验结果的解释方面也容易犯错误：根据不完善的理论或者不充分的证据得出结论；错误地把不相干的两个事实判定为因果关系；错误地运用推理。
3、实验物理学家举例：迈克尔孙与阿斯顿
真空中的光速是最古老的物理常量之一。1676年，丹麦天文学家罗迈（O。Roemer）第一次提出了有效的光速测量方法，惠更斯根据罗迈提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度约为200000千米/秒；1728年，英国天文学家布拉德雷（J。Bradley）得出光速为310000千米/秒；1849年，法国人菲索（A。H。Fizeau）测得光速是315000千米/秒；1850年，法国物理学家傅科（J。L。Foucault）测出光速是298000 千米/秒；1874年，考尔纽（M。Arnu）测得光速为299990千米/秒。接下来以光速测定为终身目标的是迈克耳孙。
迈克耳孙1873年毕业于美国海军学院，并留校教物理和化学。大约在5年后，开始进行光速的测量工作，随后游学欧洲，在德国和法国学习光学。回国后离开海军成为凯斯学院物理学教授。迈克耳孙因为精密光学仪器和和借助这些仪器进行的光谱学和度量学的研究工作作出的贡献获得1907年的诺贝尔物理学奖。
迈克耳孙自己设计了旋转镜和干涉仪，用以测定微小的长度、折射率和光波波长。1879年，他得到的光速为299910±5千米/秒；1882年，他得到的光速为299853±6千米/秒。这个结果被公认为国际标准，沿用了40年。迈克耳孙最后一次测量光速在加利福尼亚两座相差35千米的山上进行的，光速测量精确度最后达到了299798±4千米/秒。他就在这次测量过程中中风，于1931年去世。
迈克耳孙的一个着名实验是被称为迈克耳孙—莫雷的测定以太是否存在的实验。迈克耳孙用干涉仪考察与地球运动同一方向传播的光线是否慢于与地球表面垂直方向传播的光线，这样就可以考察“以太”是否存在，而过去假设以太是一种除了地球的大气以外在整个空间存在的物质。因为以太被假设为静止不动的，地球穿过以太而运动，于是与地球同一方向传播的光线就会比与地球表面垂直方向传播的光线受到更大的障碍，产生干涉条纹。1881年迈克耳孙第一次在柏林进行了这项实验，得到一种否定结果，即没有干涉条纹出现，结果不能证明两束光线是以不同速度传播的。他在不断提高精度的条件下，几次重复了这个过程。直到1887年他又在凯斯学校同美国化学家爱德华·莫雷一起以近乎完美的条件作了这个实验。物理学家不得不认真考虑以太确实并不存在，这种结果向正统的物理理论提出了许多问题，并直接导致了爱因斯坦狭义相对论的提出和解释。
制作更好的仪器，做更多的观察和测量是实验科学家的追求目标。1922年获得诺贝尔化学奖的英国物理学家阿斯顿就是一个典型的例子。
阿斯顿从伯明翰大学毕业后阿斯顿来到卡文迪什实验室，改进当时他做阳射线研究的气体放电实验装置，用来测定同位素及其原子量。后来，阿斯顿根据他原先改进的测定阳射线的气体放电装置，又参照了当时光谱分析的原理，设计出一个包括有离子源、分析器和收集器三个部分组成的，可以分析同位素并测量其质量及丰度的新仪器，这就是质谱仪。该仪器对于测量的结果精度达到千分之一。他用这一新的仪