浅谈物理实验的重要性

尘喬 张陈俊

【摘要】：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，我们应该在物理教学过程中重视实验来解决物理问题的方法。

【关键词】：经典物理；现代物理

物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验是物理学理论的基础，也是物理学发展的基本动力，物理实验在物理学发展中的作用主要表现在以下几个方面。

一、探索未知领域的方法

物理学常遵循这样的途径来研究和解决问题，观察实验——得出假设——通过实验验证假设理论——通过更广泛的实践来验证理论，即通过实践、理论再实践不断循环上升。在这个过程中我们解决问题，提高了认识，在其它领域，大至科学领域的建立，小至自行车，、台灯故障的排除，在解决问题的方法和思路上基本都是相似的。即通过提出问题——提出假设——用实验验证。有意识地、不断地通过实验教学渗透这种研究问题的方法，能使学生逐渐体会并学会应用这种途径去思考问题，更有效的寻求解决问题的方法。在经典物理发展中，伽利略的斜面实验、胡克的弹性实验、玻意耳的空气压缩实验等都为经典力学提供了实验事实，并在这基础上建立了新理论。在19世纪和20世纪之交，正当人们纷纷认为物理学已发展到顶点的时候，也正是X射线、放射性和电子等的发现，打破了沉闷的空气，揭示了经典物理的不足，从而开拓了新的领域，诞生了现代物理学，这一切都说明了实验是物理学的基础。

二、理论的检验

理论是物理学的核心。理论是否正确必须经过实验的检验。实验是检验理论的重要手段。一次单独的实验可以推翻或确证所有可能的论据麦克斯韦的电磁场理论只有当他预言的电磁波被赫兹的实验证实后才真正成为电磁理论的基础；爱因斯坦的光电子假设直到1916年被密立根的严密的光电效应实验证实后，光的波粒二象性才为人们接受；德布罗意的物质波假设也是在发现电子衍射后得到肯定的。理论有一定的适用范围。这个范围往往也要由实验检在验理论的过程中来确定。

理论和实验之间相辅相成的辨证关系。没有实验，理论是空洞的；没有理论，实验是盲目的。

三、物理常数的测定

物理学中的常数有两类。一类是物质常数，如比热、电阻率、折射率等，这些常数在一定条件下会随某一因素而改变。另一类是基本常数，它是物理学中的普适常数。如真空中的光速、基本电荷、普郎克常数等。

在物理学中，大量的实验围绕常数进行的，特别是基本常数的研究和确定，在物理学发展史上更占有极其重要的地位。例如，万有引力的常数的数值，从牛顿发现万有引力定律以来一直是人们试图测准的对象。

常数之间的协调是检验物理理论的重要途径。基本物理常数的协调不仅是物理学也是科学技术的重大问题。因此每次协调都是在大量实验、在取得了众多新的研究成果的基础上做出的。例如，光速现在是测的最准的基本物理常数之一。1983年第17届国际计量大会决定以“光在真空中在秒的时间间隔内行程的长度”作为“米”的新定义，这样就从根本上免去了长度单位的物质基准。

四、理论的实际应用

现代社会的许多技术，如蒸汽技术、电工和电子技术都离不开实验。各种发明创造，都是经过大量的实验研究才日臻完善的。光谱学、激光、核磁共振、穆斯堡耳谱学、超导器件等都凝聚了实驗物理学家的心血。

总之，实验在物理学的发展中发挥了巨大的作用。特别要指出的是，作为一年一度的物理科学最高奖励——诺贝尔物理学奖从1901—1992年共有140位获奖者，其中因实验而获奖的科学家就有103人，约占。正如张文裕先生所论述的：“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。”丁肇中教授在1976年荣获诺贝尔物理学奖时所写的一封信中说：“事实上，自然科学理论不能离开实验的基础。特别，物理学是从实验中产生的。”

参考文献：

阎金铎 陶洪：物理实验论，广西教育出版社1996年12月第一版，第20—22页