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《实验是如何终结的?》剔除背景

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这些不同类别的约束中的每一个都约束着实验室的行动和工作中的实验者看起来符合逻辑的口头结论。每一个都有助于分离出现象并将它们分类。这些约束的持续压迫,或者对他们的接受使得从背景中分离出信号得以持续。

米开朗基罗曾经被问到他是如何雕刻他的大理石雕塑巨作的。这位雕刻家谎称没有什么能够比这更简单了,所有需要的就是去掉不是大卫的一切。在这方面,实验室与制片厂没有太大的不同。如艺术故事所表述的,去除背景这一任务并不附属于确定前景。这两个任务地位相同。恰恰因为这个原因,关于背景分析及争论的讨论显著地出现在开篇。磁场、云室中的湍流,以及中子碰撞便是那些成功或者失败的证明所针对的问题。当背景无法得到恰当的限制时,证明就无法保持完整,就像米开朗基罗的圣马太,在这个作品中,艺术家无法从他的“大理石监狱”中“释放”出他的雕塑。[1]

在物理学中,从背景中“释放”一种效果的类似过程与上述提到的许多层面的理论相关联。通过关于存在什么样的东西或者什么东西组合在一起的阐明假设,每个不同层次的理论可以促进或者阻碍一项研究。一名实验者经常会精确地设计一台设备来剔除背景;并且,就像在方向的选择上,可能会剔除今后认为至关重要的现象。在设备的运行中,在记录现象前,在现代的实验中经常会以电子的方式产生进一步的选择。一旦数据记录后,数据的选择再次像区分“好”与“坏”那样区分前景和背景。“坏”结果可以根据很普遍的原理来废弃,比如当能量很明显是不守恒的,或者基于描述过程或设备的现象模型细节。有时,一项结果可以完全不予以考虑因为看上去就是错误的。

虽然对于背景的关注在理论家的心目中可能不是最重要的,但对实验者来说这却是关注的焦点。在20世纪70年代中期,某些研究者声称他们已经发现与磁单极子的存在相符合的一种信号。作为回应,路易斯·阿尔瓦雷斯凭借一种一般方法论声明提出了关于轻子与光子相互作用的专题讨论。这一方法论声明强调了实验者对于建立合理的证据来对抗备选方案的关注的中心地位。阿尔瓦雷斯强调,声称与理论的一致性构成了一个发现是不够的;这样做违反了“物理法则”。

为了说明今早我没有虚构这些“物理法则”这样一个事实,让我们回忆在正电子的发现中的单一关键要素。大多数物理学家会说正电子的发现涉及观察到磁云室中的一个类电子的轨迹偏向错误的方向。但这是不正确的,因为其他人之前曾经看到过类电子在云室中的轨迹弯曲向错误的方向;这种结果是由于电子朝着相反的方向移动……

安德森伟大的正电子发现完全依赖于他知道正电子移动的方向这一事实……许多观察者看到过与正电子假设一致的粒子,但是安德森是第一位能够否决所有其他备选答案的人。[2]

宣称大卫在石头里是一回事,但能够剔除所有其他的东西是另外一回事。


注释

[1] De Tolnay,Michelangelo(1964),96ff.

[2] Alvarez,“Monopole,”Stanford(1975),967-968.