一、物理实验在物理学发展中的作用

  1. 提供丰富的感性材料。

物理实验为建立物理概念、发现物理规律并进而建立物理理论提供原始素材的例子比比皆是。如行星运行观察资料的总结,得出了行星运动的三定律;α粒子散射实验为原子核式结构理论提供了实验基础等。

现代物理研究中,通过使用日益精确的实验设备和日益先进的技术手段,使人们不仅能撇开研究中偶然的、次要的因素,控制或突出一些因素, 甚至可以人为地创造许多极端的条件(如超高温、超低温,超高压、超真空、强电磁场等),从而使人类能够观察到以前无法研究的现象及其发展变化,极大地丰富了人的感性认识,从而使物理学不断有新的突破,新的发展。如 1933~1934 年间,当时的实验证明,以足够能量的γ射线量子轰击原子核时,它会转变成负电子和正电子,而正、负电子相撞时,又会同时湮没而产生两个γ射线量子,其过程遵循爱因斯坦质能关系,这就使得关于基本粒子的一些认识有了发展。以前认为基本粒子是不可创造和不可消灭的单个个体,它们在一切变化过程中将保持自身的不变,现在实验证明至少对于正、负电子来说这个观念是不成立的。

  1. 检验物理假说、理论的正确性。

实验除了是发现真理的基础,还有检验物理假说、理论正确性的作用。例如,海王星的发现肯定了牛顿万有引力定律的正确性;日蚀时恒星光谱线红移证实了爱因斯坦引力理论的正确性;而迈克尔逊-莫雷实验则直接否定了“以太”假说的正确性。

  1. 开拓物理应用的新领域。

17 世纪末、18 世纪初蒸汽机的制成和应用;18~19 世纪电磁学原理的应用,电报机、发电机、电动机的相继问世,极大地改观了社会的物质文明;计算机的迅速普及和智能化已经和必将有力地促进整个科学技术领域的突飞猛进,这些都是实验的功绩。

  1. 近代科技发展中实验方法显示出其在物质和时间方面是极其经济的,能为人类节约大量的财富、时间和精力。例如飞机、船舶和宇宙火箭等的制造过程中,模拟实验为最后的成功奠定了基础,而模拟实验又使人类在物质材料和时间方面得到了极大的节约。

由此可知,整个物理学的发展离不开物理实验,甚至可说没有物理实验就没有物理学。