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关于「实验」和「科学」这两个概念的争议，缘起于 1644 年托里拆利的著名实验，这个实验的内容是：取一支玻璃管，一端密封，在其中装满水银，然后将玻璃管倒置在盛满水银的容器中，可以发现玻璃管中的水银液面会下降，并在玻璃管上端留出一段空间。这个经典实验，如今出现在每一本初中物理教科书中，用来证明真空的存在。但是在托里拆利完成实验的当时，如何解释这一实验现象却是最为前沿和艰深的物理学挑战。因为在 17 世纪，「真空是否存在」本身尚无定论。存在两种相互竞争的主要理论解释，一种是托里拆利和帕斯卡的观点，他们认为真空是存在的，而水银则由大气的质量支撑；另一种观点则认为真空并不存在，比如笛卡尔主张托里拆利空间中仍存在着某种形式的细微物质，这种理论通常被称为「空间普满论」。 在 17 世纪，「空间」一词本身的定义尚不明确，「什么是空间」不仅是一个物理学问题，同样是一个艰深的形而上学问题。比如笛卡尔认为「空间」与「物质」是一回事，空间就是某种具有广延的物质。因此在笛卡尔看来，如果将空气从瓶子中抽出，那么必然有别的什么物质填充入瓶子，否则瓶子的两侧会相互接触。而在另一位剑桥柏拉图主义哲学家亨利·摩尔的理论中，上帝是具有广延的存在，因此是上帝的广延而非某种物质将填充进被抽走空气的瓶子中。无论以现在的眼光看，这些理论多么晦涩、玄奥和荒诞，我们都需要意识到，在 17 世纪，物理学研究与形而上学和神学不可避免地混杂在一起。更进一步说，许多我们极为熟悉的概念，比如「时间」「空间」的含义，在当时，并不是那么显而易见的。这些概念的含义在 17 世纪不断被修正，才逐渐有了我们现在熟悉的含义。 回到正题，在英国，玻意耳为这个物理学问题提出了一个相当不同的解决思路。他设计了一台空气泵，连着一个玻璃接收器，利用空气泵可以尽可能抽空玻璃接收器中的空气。他又设计了一个称为「空中之空」的实验，也就是将托里拆利的水银柱放进玻璃接收器中，抽空玻璃接收器中的空气，进而观察水银柱的变化。按照实验描述，一旦接收器中的空气被抽空，水银柱的高度就会下降，如果在接收器中再放入空气，水银柱的高度又会被恢复。 玻意耳为设计这台空气泵费了不少心思，并尽量完善每一个细节，保证设备正常运作。比如他调配了一种配方保密的「铅硬膏」，用来密封设备的各处缝隙，又调配了另一种膏剂修补玻璃接收器的裂痕。这台设备是英国皇家学会第一台用于实验的大型昂贵设备，和胡克的显微镜一起成了英国皇家学会最重要的展品。每当有达官显贵光临皇家协会，演示空气泵就成了压轴节目。但是，空气泵远不是哄王公贵族开心的大玩具，这台设备体现的是玻意耳研究科学问题的全新方法。 玻意耳本人既不是前面提到的真空论者，也不是空间普满论者。「空中之空」实验的目的不是在形而上学的意义上证明真空是否存在，而是通过精心制作的实验仪器和实验规则，将变化莫测的自然转化为一种可以被观察的特定事实。实验仪器的可靠性主要依赖技术层面的优秀设计和细致工艺，而实验规则意味着更多，具体包含以下三个层面： （一）实验的执行及其产物必须由多名目击证人的证词加以证实。和炼金术士的隐秘实验不同，皇家学会的实验更类似在公开的司法诉讼中揭示事实。实验通常在皇家学会的集会室这一公共场合进行，实验登记记录还需要由一定数量的见证者签署，且见证者本身也应当拥有相当程度的道德水平和学识，从而进一步保证见证的可靠性。 （二）实验是可以被重复的。玻意耳通过书信公开发表了自己的实验程序和实验报告，并且尽量谨慎地记载了实验设备和程序，以鼓励无法亲眼见证实验的研究者利用书面记载自行重复实验。 （三）利用书面记载进行虚拟见证。虽然利用书面记载实际重现实验更有说服力，但玻意耳同时也强调「通过书面记录，读者无需亲自重复实验，便可获得清晰的观念，因此根据实验记录进行考虑和思索便足以」。为此玻意耳在 1650 年末着手为实验纲领的书面技术制定规则，他还撰写了一篇短文，专门讨论实验论文。他坦承自己写的句子过长，很多地方重复繁冗，不够雄辩，但他相信这些复杂、周全甚至包括实验意外和失败情况的记载，将有助于读者更充分地了解实验的全部内容。除了冗长的文字，玻意耳还耗费巨资制作了精细的雕版为实验报告作插图，目的是更好地还原实验的仪器设备和实验场景。 这三条基于仪器设备和书面文本的规则背后，是更根本的关于人的问题：谁可以现场见证实验？谁可以参与实验记录的书信交流？对此，玻意耳的答案是创造一个冷静而开放的实验社群，参与其中的实验科学家需要共同认可一些讨论的原则和礼仪，比如禁止人身攻击、保持开放的观点、不盲从教条等。在这个实验社群中，参与者们可以有效地开展讨论，从而化解分歧，不断推进对新事物的认识。 总结起来，在玻意耳的纲领中，依靠前述物质的、书面的和社会的技术，可以消除科学家之间的争议，产生和确认特定的事实，并且成为某种可靠的科学知识。这一纲领看起来颇令人信服，也很符合我们现在对实验与科学的固有印象，但玻意耳的纲领并非没有批评者。 |
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