实验是如何终结的/科学文化译丛 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

本书系“科学文化译丛”之一。美国作者彼得·伽里森聚焦于“理论如何从现代物理实验室产生”这一问题，通过对20世纪三个不同时期的微观物理学实验的刻画，勾勒出物理学实验中理论、仪器与实验三种文化之间相互交织的复杂关联，展现了物理学实验由工作台逐步发展为耗资不菲的大型加速器的物质文化史。由董丽丽翻译的《实验是如何终结的／科学文化译丛》一书兼具历史及哲学的分析视角，适合具有相关学科知识背景的从业者，以及对历史、哲学和实验室文化感兴趣的读者。

第1章 引言

论证的策略

实验误差与终结

预设与实验自主性的范围

概述

第2章 从集合体到原子

“历史”对“统计”

均值实验装置

分子磁体

电子

爱因斯坦的实验

爱因斯坦的预设

被遗忘的地磁学的影响

预期落空

鸭子、兔子与误差

终结实验时的进退两难

第3章 粒子与理论

一个接一个的粒子

密立根的宇宙射线研究

“原子初啼”背后的信念

竞争的装置与理论

验证量子力学

量子论失败

一种新的辐射物

重组现象

新粒子的两个例证

被理论确证、被实验确证

说服性证据和实验的终结

第4章 一组高能物理实验的终结

高能物理学的规模

集体的智慧： 无中性流

对称性与无穷

优先顺序

提出质疑的充分理由

理论家的角色

背景与信号

中性流真的存在吗？

图集中的一个事件

信仰的扩展

模型、背景与定论

E1A： 构成与参与者

短路与高深理论

首批数据

“怀疑的阴影”

解除终结

“我没有发现消除这些效应的方法”

第5章 理论文化与实验文化

理论的层次

长期约束

中期约束

短期约束

剔除背景

现象的直接性、稳定性以及固执性

第6章 规模、复杂性以及实验的终结

论据的组合

合作与交流

子组、论据与历史

结语

附录： 中性流论文及作者

档案资源缩写对照表

参考文献

索引

译后记

董丽丽，清华大学社会科学学院哲学博士，美国哈佛大学访问学者。2011年至今在北京社科院工作，主要研究方向为科学哲学与科技政策。著有《图像与交易区的双重变奏——彼得·伽里森科学编史学研究》《政府重大事项决策绩效评价》，先后在《自然辩证法研究》《科学技术哲学研究》《光明日报》等学术期刊、报纸以及 会议上发表学术论文等20余篇。

彼得·伽里森，美国科学史与科学哲学领域新生代的领军人物，哈佛大学科学史系、物理系教授，哈佛大学荣誉约瑟夫·佩雷戈里诺教授席位获得者。其主要研究领域为20世纪微观物理学史，同时关注艺术史、建筑史等相关领域，著有《实验是如何终结的？》《形象与逻辑》等4部著作，编有《大科学》《科学的非统一性》等20余部作品，发表学术文章近百篇。曾获麦克阿瑟天才奖（1997），科学技术史学会普菲策尔奖（1998），马克斯·普朗克科学奖（1999）。

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经典仪器中相对便宜的机械设备使20世纪早期的实验者可以依靠他们自己的能力来改变设备以应对各种干扰效应。为笔直的成网状的云室轨迹。在实验方面，仪器本身变得愈发复杂，涉及子系统的增加，包括放大器、逻辑电路、继电器以及计数器。当云室物理学家开始将他们的影像手段与电子相结合时，他们必须掌握更为复杂的混合技术。依据麦克斯韦的角度，宇宙射线和放射性实验拥有了新的资源、新的能量传送方法，以及，最重要的是，对古老风格探测方法的彻底颠覆。

尽管在用于研究微观物理学的探测器的复杂程度有着质的增长，但实验的机构并没有大量地增加开销，至少在开始时没有。个人与小的团队仍能够管理实验过程。

在旋磁和宇宙射线实验中，我们看到了证据是如何逐渐地变得有说服力。在建设和论证论据的过程中，没有任何单一步骤足以获得众人的一致认可，但累积的过程却可以实现。实验逐渐结束过程中的这些步骤是如何随着大规模实验的发展而改变的？

这样的重建在几个方面未能成功：第一个层面，规模上巨大的增长阻碍了从根本上改变仪器的打算；第二个层面，在得出实验结论之前许多工作必须在仪器已经运行后开展。因此，不像麦克斯韦的仪器，对于终结一次现代粒子实验的考虑必须估量数据分析在证明中的促进作用。但最惊人的是，错误地将大型粒子物理学实验比作宇宙射线或者经典聚合实验使得早期的个人实验及后继团队浮出水面。

什么是实验者工作时需要经历的长期理论约束？这些可能包括对方法论的形而上学承诺以及超越关于事物本质的特定信仰兴衰更迭的目标。例如，在19世纪末期，能量守恒定律提出了一项长期的理论约束，对于任何实验者来说，这一理论约束都要设定在实验的设计或阐释中；如果实验结果与能量守恒定律相矛盾，实验者会重新检查实验的仪器及流程。某些约束条件可能是由实验者不自觉地强加进去；而其他的可能是由于没有注意特定纪元的理论而必须面对的。这样的假设为布罗代尔的地理时代提供了模拟，因为他们不会附加于任何单一研究小组的目标中，甚至通常不会附加于某个单一科学领域。

伊恩，哈金以类似于上述的观点来争论实验实在论。通过关注实验者的干预能力，就像斯图尔特所做的，哈金认为实体是可以有根据的。“就我而言，”哈金说，“我从未过多地去考虑科学实在论，直到一位朋友告诉我一个以发现分数电荷[夸克]而正在进行的实验。”“要改变一个测试铌球上的电荷，”哈金的同事继续说，“‘我们在铌球上喷上正电子以增加电荷或者喷上电子以减少电荷。’从那天起，我已经成为一名科学实在论者。就我个人而言，如果你能喷涂他们，他们就是真实的。”

根据哈金所述，介入的特殊力量开始发挥说服作用。因为一旦我们能够使用一个实体来探索新的现象，原来的实体与如此多不同的因果链有关，以至于它以另一种方式再现许多效应是不合理的。我们相信电子因为我们能够制造“使用各种各样的容易理解的电子因果属性去干涉其他更多的自然组成部分的新设备”。哈金认为这种操作在理论变化的条件下是稳健的，使得电子的讨论在新的属性归因于电子时仍能继续，甚至在若干年后仍不会减弱。

在关于实验的哲学观点中，我最赞同的是哈金的观点。我与他存在分歧的地方是他提高了操作标准使其凌驾于其他所有标准之上。以此，他公开表示对黑洞的怀疑。

随着精密云室、真空管以及电子电路的发展，对于粒子相互作用细节的研究远远超出了麦克斯韦的想象，他曾对我们能否进入个体微观物理学现象研究领域不抱有信心。但在规模方面，从麦克斯韦的仪器到20世纪30年代宇宙射线设备改变并不那么显著。

这样微妙的变化无法和宇宙射线物理学与20世纪70年代的加速物理学之间的差别相比拟。粒子物理学实验需要飞机库大小的实验区域，而非桌面或房间大小的装置。

仅在联邦政府资助的美国高能物理实验室，便有1700名物理学博士以及1200名研究生。总计大约2200人构成了高能物理学领域领取薪水的劳动力群体，每年各方面需要消耗211700000美元，占联邦政府在物理学预算投入总数的三分之一。

书籍介绍

本书系“科学文化译丛”之一。作者聚焦于“理论如何从现代物理实验室产生”这一问题，通过对20世纪三个不同时期的微观物理学实验的刻画，勾勒出物理学实验中理论、仪器与实验三种文化之间相互交织的复杂关联，展现了物理学实验由工作台逐步发展为耗资不菲的大型加速器的物质文化史。本书兼具历史及哲学的分析视角，适合具有相关学科知识背景的从业者，以及对历史、哲学和实验室文化感兴趣的读者。