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人生应该是一场实验——重新认识实验

 简单又罕见 2023-02-08 发布于北京

以前总觉得人生是一场游戏,现在我更愿意这样说:人生应该是一场实验。对我而言,人生是一场游戏除了带给我心理安慰和心态上面的放松之外不会带给我更多的东西。如果人生是一场实验,那意义就大不同了。实验是一种科学的概念,实验的人生是一种科学高效、富有意义的人生。今天让我们重新认识实验,也让我们从这里开启新的科学人生。
 
实验真正被引入科学始于伽利略,而科学的诞生就是因为采用了实验的方法来研究事物。伽利略做了很多伟大的实验,可以说伽利略做出的那些科学理论都与实验有关,例如自由落体实验、理想斜面实验等等。科学本来就是一个很模糊的概念,如果有人问我什么是科学?我的回答是可以数学化。如果再具体点,那就是采用了实验的方法。数学和实验就是科学背后逻辑的“波粒二象性”,它们是同一个硬币的两面。
 
实验之所以科学高效、大行其道,其背后有这样两条逻辑:(1)每一个实验都可以重复进行,而且不会因为做实验的地理位置、时间、天气、实验者等等各种条件的不同而有不同的实验结果。这也是符合哥白尼原则的。哥白尼原则说:没有一个观测者有特别的位置。2科学家对因果的执着,所谓的因果就是一件事物必然导致另一件事物的发生。这也是亚里士多德第一原理的必然要求。亚里士多德第一原理说:在每一系统的探索中,存在第一原理,是一个最基本的命题或假设,不能被省略或删除,也不能被违反。
 
实验背后的这两条逻辑也导致了实验的两种主要用途:实验检验和科学研究。实验检验主要是验证一个理论或者实验正确与否,例如你测量出了光的速度,我可以用实验的方法去验证你的测量是否准确。在科学上,一个新的理论要想被大家接受,至少要经得起3个相互独立实验的检验。科学研究很多时候是为了探索事物的因果关系,科学实验就是通过不断地尝试来找到两个事物之间的联系。科学研究的工作往往是很枯燥的,因为它就是简单重复的做实验。
 
很多时候我们往往分不清到底是哪一种实验用途,其实也没有必要分清。大多数的实验都属于科学研究的类型,它占了很大的比例。如果想通过实验去检验一个东西,往往它已经有了理论指导,实验的结果是清晰的。而如果是做科学研究,科学家往往面对的是不可知的结果,甚至没有结果。我们今天重点要谈的是用实验做科学研究的情况,它更像我们人生的模拟。
 
我们现在对实验有了新的深刻认识。回想我们上学做过的实验,我们都是怎么做实验的?有些人可能历历在目,有些人可能早已忘记。不管你是哪种类型,我希望你从此可以真正搞明白实验的相关知识,并且把实验这种方法运用到你的生活和工作当中。让我们通过一个例子回忆一下完整的实验过程:
 
第一步:确定研究的课题和目的,例如,我们研究绿豆发芽需要具备什么客观条件;
第二步:做出一个合理的假设或者猜测,例如,绿豆发芽可能需要水;
第三步:设计实验并且实施实验,例如将相同数量的绿豆放在两个放有纸巾的纸杯里,往一个纸杯的纸巾滴适量水,另一个纸杯的纸巾不滴水,然后放在适宜的环境下;
第四步:进行实验观察和记录
第五步:分析归纳,得出结论
 
以上是一个最简单的实验案例,值得特别强调的是第三步。第三步用到实验上的一个方法——控制变量法。之所以用控制变量法,是因为我们事先不知道哪一个才是真正的原因,或者事物的原因很多,而它们都可能导致同样的结果。所以我们设置了对照组来排除其他可能的干扰,以此来寻找具有因果联系的两个事物。
 
控制变量法应用的非常普遍,几乎大多数的科学实验都会这样做。控制变量法的思想也被用到更广泛的地方,例如心理学家和经济学家会用双盲实验来研究他们的课题。2019年诺贝尔经济学奖获得者巴纳吉和其妻子共同合著的《贫穷的本质》一书中介绍了他们做过的事情,他们用双盲实验来验证或者研究关于扶贫的项目。二人也因为在扶贫方面突出的贡献而获得了19年的诺贝尔经济学奖。感兴趣的同学可以阅读《贫穷的本质》这本书。
 
最后我们再介绍一种实验,这就是思想实验。顾名思义,就是用思想进行的实验。大多数的实验是可以实地操作的,但是总有些实验是没有办法付诸实施的。这些实验要么是实验的条件先天无法达到,要么是受当时的仪器设备等条件的束缚。但是人之所以强大,不仅仅因为人具有强大的理性思维,还因为人具有想象力。人可以使用自己的想象力去进行实验伽利略和爱因斯坦就是思想实验方面的大师。伽利略的自由落体实验和理想斜面实验都是思想实验方面的典范。
 

理想斜面实验我们在牛顿第一定律那里讲过了。我们这里给大家介绍一下自由落体实验。自由落体实验是为了探究质量不同的物体在真空中谁下降的快(其本质是探究加速度是不是相同)。两块一大一小的石头,问你谁下降的快?你可能立马回答是大的。正确的答案是一样快。让我们想象用一根细线把这一大一小的两块石头系起来,然后一起扔下去,结果会怎么样?如果大小石头的下落速度不同,那么大石头将拉着小石头下落,小石头会降低大石头下降的速度。如果假设连着两块石头的线很短,那么两块石头趋于一个整体,因为这个整体的质量为两块石头质量之和,所以它下降的速度应该比它们都快。两个结论显然相互矛盾了。因此,真空环境下所有物体下落的速度都相同。
 
自由落体实验的例子也告诉我们:人的直觉有时候往往是错的。当需要做出决策者,大多数的第一反应是凭感觉,而现实是感觉往往不可靠。有些人会通过内省或者听取别人的意见,但是这也不是最靠谱的方法,而且很多时候往往行不通。这时候如果你懂得实验的方法,那么你往往更能高效可靠地得到你想要得结果。科学实验的结果很多是反直觉的
 
其实我们生活中无时无刻都在做实验,只是你没有意识到,或者你没有好好运用科学实验的方法。通过本文的学习,如果你可以对实验有新的认识,并且意识到实验的重要性。那么你的人生将会大不同,你将拥有一个用科学眼光对待的人生。人生应该是一场实验,通过实验我们可以得到最终正确的答案。


相关参考文章:
人类历史十大经典物理实验
世界原本的样子——牛顿第一定律
如何启发孩子的科学思维(附线上分享音频)

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