当前位置: 华文星空 > 知识

为什么密立根油滴实验被叫做物理学「最美」实验?

2021-05-23知识

这个简直是扯掉科学家底裤的一个丑陋的实验……

大学物理实验教材这一课里会提醒大家:

本实验重点是实验方法、实验设计思想的学习和训练。特别要强调实验中必须耐心和细心, 对实验结果一定要实事求是

我心想这不是实验最基本的要求么,都是放在前言课上强调过的,怎么返回头来还要再说一次?后来才知道这原来一桩公案。

第一呢就是大家都说了的密立根他挑数据。

1981年,阿兰·富兰克林研究了密立根的实验记录本,发现密立根在记录本中对其观察结果进行打分,从「一般」到「最好」。根据记录本,密立根在1913年发表的论文依据的是140次观察,然而他把其中49次观察的数据舍弃不用,只根据91次他认为较好的观察结果的数据进行计算。但是,在论文中,密立根却声称该论文「代表了所有的油滴实验」。如果密立根把所有的观察数据都包括进去,虽然不会影响其结果,却会加大误差。

第二是实验本身是他和他的研究生一起做的,结果最后署名只有他一个人。

……在参与讨论如何防止水滴蒸发的问题之后,弗雷彻建议改用油滴做实验。在一天之间,弗雷彻制作了油滴实验的设备,并在当天就进行了实验,获得了一个比较靠谱的基本电荷数据。那一天密立根不在实验室。密立根在第二天回到实验室后,看到了弗雷彻的实验设备,非常兴奋。此后两个人一起工作,对实验设备进行了改进。6周后,公布了实验结果。
很显然,这个实验的论文应该由两人联合发表。 但是密立根提醒弗雷彻,根据学校的要求,研究生的博士论文必须单独署名,不能有合作者。 密立根建议,弗雷彻可以在以后的某篇论文单独署名做为其博士论文,但是做为交换条件,这第一篇论文必须只署密立根一人的名字。弗雷彻虽然感到失望,但是没有别的办法,同意了这一安排。于是在1910年密立根做为唯一作者发表了第一篇油滴实验的论文,并最终获得诺贝尔奖。弗雷彻则在第5篇论文中做为唯一作者。1982年,弗雷彻死后发表的文章中才披露了这个秘密。

最关键的问题在于,本来密立根测得的是一个偏小的值,而在密立根之后物理学家测定的基本电荷数值随着时间的推移在不断增大,每次只增大一点点。这个被物理学家费曼当作科学家自我欺骗的例子。

为什么他们没有在一开始就发现新数值应该较高?——这件事令许多相关的科学家惭愧脸红——因为显然很多人的做事方式是:当他们获得一个比密立根数值更高的结果时,他们以为一定哪里出了错,他们会拼命寻找,并且找到了实验有错误的原因。另一方面,当他们获得的结果跟密立根的相仿时,便不会那么用心去检讨。因此,他们排除了所谓相差太大的资料,不予考虑。我们现在已经很清楚那些伎俩了。

费曼的说法很委婉,从今天的角度看,很有可能这些科学家都扮演了不光彩的角色,你懂的。