实验在物理学发展中的作用
作者:jnscsh 时间:2021-07-23 08:54:33 浏览次数:次
物理学是以实践为本的科学。在物理学的发展中,实验起了重要的作用。什么叫实验?实验是人们根据研究的目的,运用科学仪器,人为的控制、创造或纯化某种自然过程,使之按预期的进程发展,同时在尽可能减少干扰的情况下进行观测,以探求该自然过程变化规律的一种科学活动。
在物理学的发展中,从经典物理到现代物理学,著名的物理实验不胜枚举,从事实验工作的物理学家何止成千上万。他们置身于艰苦的实验研究之中,为推动物理学的发展努力奋斗。他们对物理学的发展起了什么样的推动作用?他们的工作有何价值?纵观物理学三百余年的发展历史,可概括为如下几个方面。
一、实验新发现。探索新规律
伽利略的单摆实验和斜面实验为研究力学规律提供了重要依据,库仑定律的验证、欧姆定律的建立、奥斯特发现电流的磁效应无一不是通过实验得出的,光的干涉、衍射、偏振以及双折射等现象也都是首先在实验中发现的。
物理学有许多分支,汇合起来组成物理学的主干,每个分支在其发展之初都有大量的实验为之奠基,从而使个分支更加充实,更加全面,这一切说明了:实验,只有实验,才是物理学的基础。
19世纪末,经典物理学发展的了相当完善的地步,人们纷纷认为物理已经到头了,以后只是把常数测得再准些,向小数点后面推进而已。然而,正是实验的新发现打破了沉闷的空气,揭示了经典物理学的不足。世纪之交的三大发现开拓了新的领域,把物理学推进到一个新阶段。
二、检验理论。判定理论的适用范围
实践是检验理论的客观标准。一个理论的正确性,不仅在于它能说明多少现象,更重要的是他能否得到实验的肯定,他作为预言,被而后的实验证实到什么程度。
例如:1905年,爱因斯坦用光子假说总结了光的微粒说和波动说之间长期的争论,能很好的解释光电效应的实验结果,但直到1916年,当密立根以及其严密的实验全面地证实了爱因斯坦的光电方程之后,光的粒子性才被人们所接受。同样,德布洛伊德物质波假说也是在实验发现电子衍射之后才得到肯定。
还有,理论只有一定的适用范围,这个范围往往要靠实验来确定。例如,玻意耳定律只适用于理想气体,因为勒尼奥的高气压实验证明;当气体压强增大到一定程度后,Pv值会偏离常数。
理论和实验是物理学的两大部分,相辅相成,缺一不可。强调理论的地位,丝毫不能贬低实验的作用。
三、测定常数
在物理学的发展中,大量实验是围绕常数进行的。了解各种常数,在物理学发展史中占有极其重要的地位。例如,万有引力常数的数值,自牛顿发现万有引力定律以来,一直是人们力求测出和测准的对象。这个常数是不是常数,会不会随时间变化,到现在还是物理学界关心的问题,只有通过长时间大量的实验来验证。还有,光的传播速度,静电常数等物理学中的常数都是有大量实验来测定的。
四、推广应用,开拓新领域
如果说蒸汽机的发展超前于热学理论,龟机和电气工业的发展则完全是在电磁理论建立以后人们才发现的。然而,不论是蒸汽技术还是电工技术都离不开实验,其中包括了许多热学实验和电磁学实验。各种发明创造,无不是经过大量实验研究才逐渐完善的。还有,从光谱学到激光技术,从电子显微镜到扫描隧道显微镜,从低温技术到超导研究,无不凝聚了实验物理教学家的心血。
总之,提供事实、验证理论、测定常数、推广应用这四个方面基本上概括了实验在物理学发展中的作用。铮睿我国著名物理学家张文裕教授在论述实验的作用时所指出的:“科学实验是科学理论的源泉,是自然科学的根本,也是工程技术的基础”他还说:“基础研究、应用研究、开发研究和生产四个方面要紧密结合在一起,必须有一条红线,这条红线就是科学实验。”
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