王振东:重视实验与提高实验的可重复率——丁肇中文章读后的两点想法

选择字号:   本文共阅读 3653 次 更新时间:2007-03-15 00:12:47

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王振东 (进入专栏)  

  

  《科技导报》2006年第11期上丁肇中先生的文章结合亲身经历的5个物理实验,讲解了从事科学研究的独到体会,对实验与理论的关系,作了深刻的阐述[1]:“实验是自然科学的基础,理论如果没有实验的证明,是没有意义的。当实验推翻了理论以后,才可能创建新的理论,理论不可能推翻实验。”

  目前对这方面的认识,确存在一些值得关注的问题。现仅就笔者从事的工作领域,提出两点想法。

  1 关于数值模拟与物理实验的关系

  力学是以实验为基础的科学,流体力学更是建立在实验的基础之上。在流体力学中,绝大多数重要的概念和原理都源于实验[2]。例如,大气压强、流体的可压缩性、黏性剪应力、层流、湍流、雷诺数、卡门涡、二次流、附加质量、激波、孤立波、湍剪切流的相干结构、声障现象等;又如,完全气体的状态方程、连续性方程、能量守恒原理、达西定律、托里拆利原理、伯努利原理等。

  但是,由于计算机和计算技术的迅速发展,现在却又流行—种说法:对于流体力学问题,数值计算(或称数值模拟)可以代替物理实验。于是有人认为只用计算机作大量的计算,就可以解决流体力学问题了。研究生做流体力学问题的学位论文时,可只用计算机作数值计算,不必再用物理实验检验数值计算的正确性。甚至还有人进—步说数值模拟就是“数值实验”,它可以代替物理实验。这种对数值模拟与物理实验的关系的错误看法,很容易使研究工作在错误思路的指导下误入歧途。

  实际上,数值摸拟与物理实验的本质差别并未消失,数值模拟不能代替物理实验,数值模拟的结果仍须用物理实验来检验其正确性[2]。

  由于科学研究和生产实际的需要,对于流体力学问题进行大规模数值模拟,无疑是需要的,国内已有几种计算流体动力学的商品软件(如 FLUENT, STAR—CD, TASC flow,PHOENICS 等)在应用,且已使用并行计算机进行大规模数值模拟。但所得到的数值模拟结果,仍须用物理实验来检验其正确性。而作物理实验又需要投入更多的人力、财力、物力的支持,所以巧妙地构思、设计小规模、精细的物理实验,以较少花费来检验大规模数值模拟的正确性,就显得十分重要。

  2 提高实验的可重复率

  正确的实验,显然应是可以重复的,能够经得住历史的考验。但目前急功近利的浮躁情绪,却正在影响着科学实验工作的进行。

  陈佳洱先生最近在一篇文章中[3]指出,在物理学研究领域内,国际上发表的文章中,实验的可重复率通常是90%,而我们发表的文章中实验的可重复率,只有30%至40%,这说明我们所做的工作还不深不透,急功近利、急于求成的浮躁情绪很严重。

  怎样提高我们发表文章中实验的可重复率,是一个很值得重视的问题。

  

  参考文献(References)

  [1] 丁肇中. 我所经历的5个物理实验. 科技导报, 2006, 24(11): 5-9.

  TING S C C. My experiences in five physical experiments. Science & Technology Review, 2006, 24(11): 5-9.

  [2] 王振东. 关于流体力学方法论问题. 力学与实践, 2004, 26(2): 83-85.

  WANG Zhendong. On the methodology of fluid mechanics. Mechanics in Engineering, 2004, 26(2): 83-85.

  [3] 陈佳洱. 我国物理学的发展与挑战. 光明日报, 2006-12-28.

  Chen Jia’er. Development and challenge in physics in China. Guangming Daily, 2006-12-28.

  

  (原刊登于《科技导报》2007年25卷4期,作者授权天益发布)

  

  附件:

  丁肇中:我所经历的5个物理实验

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