王振東：重視實驗與提高實驗的可重復(fù)率——丁肇中文章讀后的兩點想法

　　《科技導(dǎo)報》2006年第11期上丁肇中先生的文章結(jié)合親身經(jīng)歷的5個物理實驗，講解了從事科學(xué)研究的獨到體會，對實驗與理論的關(guān)系，作了深刻的闡述[1]：“實驗是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，理論如果沒有實驗的證明，是沒有意義的。當(dāng)實驗推翻了理論以后，才可能創(chuàng)建新的理論，理論不可能推翻實驗。”

　　目前對這方面的認(rèn)識，確存在一些值得關(guān)注的問題�，F(xiàn)僅就筆者從事的工作領(lǐng)域，提出兩點想法。

　　1 關(guān)于數(shù)值模擬與物理實驗的關(guān)系

　　力學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，流體力學(xué)更是建立在實驗的基礎(chǔ)之上。在流體力學(xué)中，絕大多數(shù)重要的概念和原理都源于實驗[2]。例如，大氣壓強(qiáng)、流體的可壓縮性、黏性剪應(yīng)力、層流、湍流、雷諾數(shù)、卡門渦、二次流、附加質(zhì)量、激波、孤立波、湍剪切流的相干結(jié)構(gòu)、聲障現(xiàn)象等；
又如，完全氣體的狀態(tài)方程、連續(xù)性方程、能量守恒原理、達(dá)西定律、托里拆利原理、伯努利原理等。

　　但是，由于計算機(jī)和計算技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在卻又流行—種說法：對于流體力學(xué)問題，數(shù)值計算（或稱數(shù)值模擬）可以代替物理實驗。于是有人認(rèn)為只用計算機(jī)作大量的計算，就可以解決流體力學(xué)問題了。研究生做流體力學(xué)問題的學(xué)位論文時，可只用計算機(jī)作數(shù)值計算，不必再用物理實驗檢驗數(shù)值計算的正確性。甚至還有人進(jìn)—步說數(shù)值模擬就是“數(shù)值實驗”，它可以代替物理實驗。這種對數(shù)值模擬與物理實驗的關(guān)系的錯誤看法，很容易使研究工作在錯誤思路的指導(dǎo)下誤入歧途。

　　實際上，數(shù)值摸擬與物理實驗的本質(zhì)差別并未消失，數(shù)值模擬不能代替物理實驗，數(shù)值模擬的結(jié)果仍須用物理實驗來檢驗其正確性[2]。

　　由于科學(xué)研究和生產(chǎn)實際的需要，對于流體力學(xué)問題進(jìn)行大規(guī)模數(shù)值模擬，無疑是需要的，國內(nèi)已有幾種計算流體動力學(xué)的商品軟件（如 FLUENT, STAR—CD, TASC flow，PHOENICS 等）在應(yīng)用，且已使用并行計算機(jī)進(jìn)行大規(guī)模數(shù)值模擬。但所得到的數(shù)值模擬結(jié)果，仍須用物理實驗來檢驗其正確性。而作物理實驗又需要投入更多的人力、財力、物力的支持，所以巧妙地構(gòu)思、設(shè)計小規(guī)模、精細(xì)的物理實驗，以較少花費來檢驗大規(guī)模數(shù)值模擬的正確性，就顯得十分重要。

　　2 提高實驗的可重復(fù)率

　　正確的實驗，顯然應(yīng)是可以重復(fù)的，能夠經(jīng)得住歷史的考驗。但目前急功近利的浮躁情緒，卻正在影響著科學(xué)實驗工作的進(jìn)行。

　　陳佳洱先生最近在一篇文章中[3]指出，在物理學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)，國際上發(fā)表的文章中，實驗的可重復(fù)率通常是90％，而我們發(fā)表的文章中實驗的可重復(fù)率，只有30％至40％，這說明我們所做的工作還不深不透，急功近利、急于求成的浮躁情緒很嚴(yán)重。

　　怎樣提高我們發(fā)表文章中實驗的可重復(fù)率，是一個很值得重視的問題。

　　參考文獻(xiàn)（References）

　　[1] 丁肇中. 我所經(jīng)歷的5個物理實驗. 科技導(dǎo)報, 2006, 24（11）: 5-9.

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

　　[2] 王振東. 關(guān)于流體力學(xué)方法論問題. 力學(xué)與實踐, 2004, 26（2）: 83-85.

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

　　[3] 陳佳洱. 我國物理學(xué)的發(fā)展與挑戰(zhàn). 光明日報, 2006-12-28.

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

　　(原刊登于《科技導(dǎo)報》2007年25卷4期，作者授權(quán)天益發(fā)布)

　　附件：

　　丁肇中：我所經(jīng)歷的5個物理實驗

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