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的客观性、合理性如何保证?上世纪七十年代末以来,随着科学知识社会学的蔚然成风,一 系列争论案例研究成为学者们质疑科学知识客观性与合理性的理由,密立根与埃伦哈夫特的 “两个世界之争”也成了一些学者手中的一把利器。面对此种局面,一些科学家和科学哲学 家重新审视历史上著名的科学争论案例,努力为科学的客观性与合理性辩护。 另一方面,从物理学自身的发展来看,1964年,盖尔曼(M.Gell-Mann)与兹维格(G. Zweig)分别提出强子结构的夸克模型,预言夸克将带分数电荷(e/3或2e/3)。为探寻分数 电荷,1965年开始,美国斯坦福大学的费尔班克(W.M.Fairbank)与意大利热亚那大学的 莫伯戈(G.Morpurgo)以不同方式进行新的实验,报告了互相冲突的结果,双方就是否存 在分数电荷又发生新的一轮长达十余年的争论。1981年,美国科罗拉多大学实验物理学家 阿兰·富兰克林(Alan Franklin)重新分析密立根的数据,认为没有使人信服的证据说明油 滴上存在分数电荷。以此为基础,1986年,富兰克林在其新实验主义代表作《对实验的忽 视》中,以翔实的数据分析反驳霍尔顿关于理论偏向影响实验结论的观点。 富兰克林重新查阅密立根的实验档案,发现密立根在1911年10月至1912年4月总共 观测了175个油滴(而不是霍尔顿所说的140次)。通过数据分析与文本解读,富兰克林将 密立根的实验分为两个阶段,以1912年2月13日为界。在此之前,密立根对仪器的稳定性 没有把握,实验技术还不够熟练,尤其对流的影响不能排除,因此,测量的数据没有发表。 在此之后,仪器与技术稳定可靠,数据可信度高。因此,富兰克林主要以1912年2月13 日之后的107次实验数据进行分析计算。在这107次实验中,密立根发表了58个观测数据, 又用其中最初的23个数据来计算值。富兰克林根据密立根的实验记录(油滴有晃动、气 压不确定、有对流现象、电压不规则变化等)排除了部分数据,并使用最新的斯托克斯修正 值,计算出全部58个数据,平均电荷c=(4.777±0.003)×1010静电单位。若只用最初的23个 数据,则e=(4.773±0.004)×100静电单位。对于密立根没有发表的49组数据,因以上理由 排除之外,尚余25组,计算出e=(4.789±0.007)×1010静电单位。若将所有数据都纳入计算 和求平均,得出e=(4.780吐0.003)×1010静电单位。[8,p146这跟密立根发表的结果相差很小(约 千分之一)。此外,富兰克林以电荷值为横坐标,以事件的发生数为纵坐标,描绘出各组数 据电荷量偏离整数的△Q值图,结果只在△Q=0处出现尖锐的峰值,其余各处均为平坦。 由此,他得出结论:“密立根的原始数据强有力地支持了电荷量子化,没有令人信服的证据 支持分数电荷。”[8,p.162 据富兰克林的分析,密立根在1913年之前己经完全确信电荷量子化,1913年的文章目 的是精确确定值,其对数据的筛选是为了尽量减小统计误差。当然,存在为了不给埃伦哈 夫特借口而排除一些数据的可能,但这并不影响他的结论。事实上,密立根己经拥有足够多 的数据,他没有必要将所有数据都用上,只需计算部分数据即可。至于密立根为何在1913 年前己确信电荷量子化,富兰克林的解释是,一方面,密立根己花费大量时间尽力将各种不 确定因素消除,包括斯托克斯定律的修正、时间测量、电压和气压的稳定性、对流现象等, 1912年2月13日以后,他对仪器的性能及操作已非常熟练:另一方面,1912年,埃伦哈夫 特的一名年轻同事卡尔·普瑞齐布拉姆(Karl Przibram)曾给密立根写信,承认他们的工作 有误,表示他赞同密立根的结论,从此双方争论消停了一段时间。[8,147刚由此看来,在1912 至1913年,密立根己完全确信电荷量子化没有受到挑战,他可一心一意地精确测定e值。 在富兰克林看来,理论解释可能有助于提供理由让人们相信实验结果,但理论预设并没有影 响实验的结果。 几乎同一时期,美国另一位科学哲学家罗伯特·阿克曼(R.J.Ackermann)也提出跟富 兰克林类似的看法。阿克曼在《数据、仪器与理论》中注重从仪器和技术的进步来分析密立 根的实验。密立根的仪器和技术可分三个阶段:云雾室法(测量云雾整体)、平衡水滴法(测 量单个水滴)、油滴法(测量单个油滴)。云雾室法是重复威尔逊的实验,没有新结果。而平 55 的客观性、合理性如何保证?上世纪七十年代末以来,随着科学知识社会学的蔚然成风,一 系列争论案例研究成为学者们质疑科学知识客观性与合理性的理由,密立根与埃伦哈夫特的 “两个世界之争”也成了一些学者手中的一把利器。面对此种局面,一些科学家和科学哲学 家重新审视历史上著名的科学争论案例,努力为科学的客观性与合理性辩护。 另一方面,从物理学自身的发展来看,1964 年,盖尔曼(M. Gell-Mann)与兹维格(G. Zweig)分别提出强子结构的夸克模型,预言夸克将带分数电荷(e/3 或 2e/3)。为探寻分数 电荷,1965 年开始,美国斯坦福大学的费尔班克(W. M. Fairbank)与意大利热亚那大学的 莫伯戈(G. Morpurgo)以不同方式进行新的实验,报告了互相冲突的结果,双方就是否存 在分数电荷又发生新的一轮长达十余年的争论。1981 年,美国科罗拉多大学实验物理学家 阿兰·富兰克林(Alan Franklin)重新分析密立根的数据,认为没有使人信服的证据说明油 滴上存在分数电荷。[7]以此为基础,1986 年,富兰克林在其新实验主义代表作《对实验的忽 视》中,以翔实的数据分析反驳霍尔顿关于理论偏向影响实验结论的观点。 富兰克林重新查阅密立根的实验档案,发现密立根在 1911 年 10 月至 1912 年 4 月总共 观测了 175 个油滴(而不是霍尔顿所说的 140 次)。通过数据分析与文本解读,富兰克林将 密立根的实验分为两个阶段,以 1912 年 2 月 13 日为界。在此之前,密立根对仪器的稳定性 没有把握,实验技术还不够熟练,尤其对流的影响不能排除,因此,测量的数据没有发表。 在此之后,仪器与技术稳定可靠,数据可信度高。因此,富兰克林主要以 1912 年 2 月 13 日之后的 107 次实验数据进行分析计算。在这 107 次实验中,密立根发表了 58 个观测数据, 又用其中最初的 23 个数据来计算 e 值。富兰克林根据密立根的实验记录(油滴有晃动、气 压不确定、有对流现象、电压不规则变化等)排除了部分数据,并使用最新的斯托克斯修正 值,计算出全部 58 个数据,平均电荷 e=(4.777±0.003)×10 -10静电单位。若只用最初的 23 个 数据,则 e=(4.773±0.004)×10 -10 静电单位。对于密立根没有发表的 49 组数据,因以上理由 排除之外,尚余 25 组,计算出 e=(4.789±0.007)×10 -10静电单位。若将所有数据都纳入计算 和求平均,得出 e=(4.780±0.003)×10 -10静电单位。[8,(p.146)]这跟密立根发表的结果相差很小(约 千分之一)。此外,富兰克林以电荷值为横坐标,以事件的发生数为纵坐标,描绘出各组数 据电荷量偏离整数的△Q 值图,结果只在△Q=0 处出现尖锐的峰值,其余各处均为平坦。 由此,他得出结论:“密立根的原始数据强有力地支持了电荷量子化,没有令人信服的证据 支持分数电荷。” [8,(p.162)] 据富兰克林的分析,密立根在 1913 年之前已经完全确信电荷量子化,1913 年的文章目 的是精确确定 e 值,其对数据的筛选是为了尽量减小统计误差。当然,存在为了不给埃伦哈 夫特借口而排除一些数据的可能,但这并不影响他的结论。事实上,密立根已经拥有足够多 的数据,他没有必要将所有数据都用上,只需计算部分数据即可。至于密立根为何在 1913 年前已确信电荷量子化,富兰克林的解释是,一方面,密立根已花费大量时间尽力将各种不 确定因素消除,包括斯托克斯定律的修正、时间测量、电压和气压的稳定性、对流现象等, 1912 年 2 月 13 日以后,他对仪器的性能及操作已非常熟练;另一方面,1912 年,埃伦哈夫 特的一名年轻同事卡尔·普瑞齐布拉姆(Karl Przibram)曾给密立根写信,承认他们的工作 有误,表示他赞同密立根的结论,从此双方争论消停了一段时间。[8, (p.147)]由此看来,在 1912 至 1913 年,密立根已完全确信电荷量子化没有受到挑战,他可一心一意地精确测定 e 值。 在富兰克林看来,理论解释可能有助于提供理由让人们相信实验结果,但理论预设并没有影 响实验的结果。 几乎同一时期,美国另一位科学哲学家罗伯特·阿克曼(R. J. Ackermann)也提出跟富 兰克林类似的看法。阿克曼在《数据、仪器与理论》中注重从仪器和技术的进步来分析密立 根的实验。密立根的仪器和技术可分三个阶段:云雾室法(测量云雾整体)、平衡水滴法(测 量单个水滴)、油滴法(测量单个油滴)。云雾室法是重复威尔逊的实验,没有新结果。而平
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