实验室如何终结的？_[美] 彼得·伽里森著；董丽丽译；李正风校_9787313150578

本书系“科学文化译丛”之一。作者聚焦于“理论如何从现代物理实验室产生”这一问题，通过对20世纪三个不同时期的微观物理学实验的刻画，勾勒出物理学实验中理论、仪器与实验三种文化之间相互交织的复杂关联，展现了物理学实验由工作台逐步发展为耗资不菲的大型加速器的物质文化史。本书兼具历史及哲学的分析视角，适合具有相关学科知识背景的从业者，以及对历史、哲学和实验室文化感兴趣的读者。

人的结局总是比先前的一生更受人瞩目。
　　——莎士比亚《理查二世》
　　论证的策略
　　1974年11月9日，还未到凌晨4点，在斯坦福直线加速器——一台足有2英里长的装置——一旁，夜班实验人员正在准备一项重要实验的启动运转。实验人员认真地在小组工作记录中写下了这样的警示故事：
　　他在这片区域勤奋地工作了几周，已经很累了。他俯身观察流水上的淘盘，发现了两小块闪光的黄色团块。“出现了！”他叫出声来，直起身仔细地观察盘子里的物质。众人都跑过来观看，在混乱中淘盘和里面的东西一同掉进了水里。这些团块物质是金吗？还是硫化铁？他开始重新细细地筛查淤泥。斯坦福直线加速器中心和劳伦斯伯克利实验室，1974年11月3日至25日日志。
　　“我们的首要任务是确定探测器是否仍然在工作中，还有三联部件的标准分析程序功能是否正常……”记录手册里又这样写道。由此，我们又一次投入到了检查和常规实验操作中。这样的工作已经持续了数年，而就在几个小时之后我们将发现psi粒子。这一发现将开启夸克和计量物理学的“新时代”。通过整个夏天不间断地检查、复查和数据分析，实验人员渐渐意识到，一个新的奇迹已渐露头角。在接下来的几个小时之后，人的想法将被证明是真实的。这样的论证状态改变肯定在每一次实验中都会发生，也决定着实验的结果。本书关注的正是这一转变。
　　从历史的观点来看，“实验是如何终结的”这一问题之所以会引发我们的兴趣，是因为它将关注点引领到了实验中的一个瞬间，在这一瞬间里，仪表、经验、理论、计算法和社会科学等聚集到了一处，具有了引人入胜的魅力。为了了解实验是如何终结的，我们必须缩小历史性的关注范围，了解实验中的参数、证据、技术和硬件等，正是这些内容推动了实验人员前进，给予他们信心，让他们相信面前的淘盘里是金而不是硫化铁。对于任何一个实验者而言，要做出终止实验研究的决定并不容易，需要投入的东西很多，一旦项目终止也将面临许多风险。研究人员何时能列举出足够的实验证据，对这一点的评判决定了他们的信誉程度。在20世纪末期，投入到粒子物理学实验研究中的资源量十分庞大，从开始计划到成果发表需要五至十年的时间，花费上千万美元的经费，动用几十甚至上百名研究人员进行通力合作，因此研究涉及的风险和赌注也大大增加。人们协同合作发表了研究结果后，压力也随之上升了。理论家们将努力去了解这些新的数字代表的含义，其他实验小组也将重新审视自己的实验日程。
　　从哲学原因和历史原因而言，“实验是如何终结的”这一问题意义十足。实验者对客观事实、对人造之物，以至于对一种效果、一个粒子的论证均将不会以演绎论证的封闭形式进行。长期以来，围绕着一个话题——有限的事实集合将不足以证明一般结论——哲学家们一直未曾停止争论；而迪昂（Duhem）、奎因(Quine)和帕特南（Putnam）等人却着重强调，实验面对的不是单一的假设，而是互相联系的判断网络。但更严重的问题在于，这一网络中不仅包括明确的判断，也包含了无数的辅助性假设。正如迪昂所言：
　　同几何学家使用的归谬法不同，实验中的矛盾现象并无将物理假设转为无可辩驳的真理这样的能力；为使其具有这样的能力，需要列举出全部的假设情况，覆盖一定的现象集群；但是物理学家们永远无法确定自己是否已经穷尽了所有可想象出的假设。物理理论真相的决定也并不是像投掷硬币一样非正即反。
　　在这里我们应该加上一句：这一真相也不是实验结论的正确性所决定的。
　　虽然穷尽并列出所有假设是不可能的任务，但是研究者们可以以先导性或平行研究的方式来说明，特定的模仿和“背景”效应是足可以忽略不计的。在实验者试图将信号从噪声中分离出来时，可以采取的策略至少有三种：构建装置设备以排除背景噪声的影响，或者对背景噪声进行测试或计算以将其从观察中排除出去。下面谈到的这个范例十分直观地说明了这一点：亨利·卡文迪什（Henry Cavendish）是18世纪末期的一名出色的实验者，一直以来他在实验室中寻求着物体万有引力的测算方法。他将木棒用细金属线悬吊起来，在木棒的两端各悬挂一个铅球，用两个较大的静止铅球靠近悬挂着的铅球砝码。若悬挂着的球被吸引，木棒将出现扭转。为了测算牛顿万有引力理论下微小的力的值，即悬挂着的铅球重量的五千万分之一，即便是极微小的温度改变也需要避免，否则空气中将出现电流，妨碍木棒的旋转，进而阻碍实验正常效果的出现。鉴于此，卡文迪什自行建造了实验仪器设备，将仪器关闭在房间内，通过远程控制调整大球的位置，使用望远镜观察并测量仪器臂，进而阻断了背景的影响。

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