分类:神一样的实验设计
来自Big Physics
在科学的发展过程中,有一些设计非常巧妙的实验,大大推动了人类发现或者说创造知识和创造性使用知识。在这里我们把这样的实验设计收集起来,做梳理点评,拟后续出版一本科普书来震撼大家。
按照理解型学习,尤其是创造体验式学习,的理念,学习者需要被知识的创造和创造性使用过程的启发,体会,才能更好地学会知识的创造和创造性使用,或者至少,能够欣赏知识的创造和创造性使用。
不一定按照领域,可以按照实验设计思路。例如,加减法对比实验,或者啥别的分类体系。再说。
挑选标准:要么实验结果很好地很清楚地挑战了人类当时的认识,要么实验本身的设计很巧妙地突出了某一个因素,最好两点都具备
物理学领域
伽利略斜面实验
为了反驳“重物下落更快”、“力是维持运动的原因”,在事件的测量精度只有秒(而不是十分之一秒等更小的单位,根据我们今天的知识$y=\frac{1}{2}gt^2$一个能够测量到四个点,也就是$4$秒的实验装置,至少需要$80m$,实验难度太大)的情况下,伽利略神奇地设计了斜面实验(实际上是让加速度$a$更小,于是实验装置需要的长度变短),同时还结合逻辑推理(理想实验——调整斜面的倾斜程度,调整梯形面的另一侧边的倾斜程度)来得到“下落速度和重量无关”、“没有受力的时候物体会持续运动”的结论。
其实,“没有受力的时候物体会持续运动,运动状态不发生改变”反过来就是“受力物体的运动状态会发生改变”。因此,伽利略离力是改变运动状态的原因,也就是$F=ma$,已经很近。那走到这一步还却什么呢?数学建模。
量子延迟选择实验
光子三偏振片实验
光子偏振方向去掉以后重现的实验