词条 | 密立根滴油实验 |
释义 | 密立根通过油滴实验,精确地测定基本电荷量e的过程,是一个不断发现问题并解决问题的过程。 1897年汤姆生发现了电子的存在后,人们进行了多次尝试,以精确确定它的性质。汤姆生又测量了这种基本粒子的比荷(荷质比),证实了这个比值是唯一的。许多科学家为测量电子的电荷量进行了大量的实验探索工作。电子电荷的精确数值最早是美国科学家密立根于1917年用实验测得的。密立根在前人工作的基础上,进行基本电荷量e的测量,他作了几千次测量,一个油滴要盯住几个小时,可见其艰苦的程度。 为了实现精确测量,他创造了实验所必须的环境条件,例如油滴室的气压和温度的测量和控制。开始他是用水滴作为电量的载体的,由于水滴的蒸发,不能得到满意的结果,后来改用了挥发性小的油滴。最初,由实验数据通过公式计算出的e值随油滴的减小而增大,面对这一情况,密立根经过分析后认为导致这个谬误的原因在于,实验中选用的油滴很小,对它来说,空气已不能看作连续媒质,斯托克斯定律已不适用,因此他通过分析和实验对斯托克斯定律作了修正,得到了合理的结果。 密立根的实验装置随着技术的进步而得到了不断的改进,但其实验原理至今仍在当代物理科学研究的前沿发挥着作用,例如,科学家用类似的方法确定出基本粒子──夸克的电量。 油滴实验中将微观量测量转化为宏观量测量的巧妙设想和精确构思,以及用比较简单的仪器,测得比较精确而稳定的结果等都是富有启发性的。 密立根油滴实验中的学术不端行为 密立根开始做测定基本电荷的实验时用的是水滴,但是用水滴在空气中易蒸发,只能对它们的运动情况做几秒种的观察。 研究生哈维·弗雷彻提出使用油滴做实验。在一天之间,弗雷彻制作了油滴实验的设备,并在当天就进行了实验,获得了一个比较靠谱的基本电荷数据。那一天密立根不在实验室。密立根在第二天回到实验室后,看到了弗雷彻的实验设备,非常兴奋。此后两个人一起工作,对实验设备进行了改进。6周后,公布了实验结果。 很显然,这个实验的论文应该由两人联合发表。但是密立根提醒弗雷彻,根据学校的要求,研究生的博士论文必须单独署名,不能有合作者。密立根建议,弗雷彻可以在以后的某篇论文单独署名做为其博士论文,但是做为交换条件,这第一篇论文必须只署密立根一人的名字。弗雷彻虽然感到失望,但是没有别的办法,同意了这一安排。于是在1910年密立根做为唯一作者发表了第一篇油滴实验的论文,并最终获得诺贝尔奖。弗雷彻则在第5篇论文中做为唯一作者。1982年,弗雷彻死后发表的文章中才披露了这个秘密。 这个安排虽然是两人协议的结果,而密立根在第一论文中也提到实验是由他和弗雷彻一起做的,但是不管以什么理由或交换条件,剥夺研究生在参与设计和实验的论文的署名权,仍然是一种不正当的行为。不能拿论文的署名权做交易。密立根如果大度一点的话,完全可以让第一篇论文两人共同署名,这与让弗雷彻以后在某篇主要由他一个人完成的论文中单独署名,一点也不冲突。 密立根的问题还不限于此。1981年,阿兰·富兰克林研究了密立根的实验记录本,发现密立根在记录本中对其观察结果进行打分,从“一般”到“最好”。根据记录本,密立根在1913年发表的论文依据的是140次观察,然而他把其中92次观察的数据舍弃不用,只根据58次他认为较好的观察结果的数据进行计算。但是,在论文中,密立根却声称该论文“代表了所有的油滴实验”。如果密立根把所有的观察数据都包括进去,虽然不会影响其结果,却会加大误差。这样,密立根通过有选择性地删除数据,获得了漂亮的实验结果,并且在论文中误导读者。像这样对实验数据进行修饰,不论是少报还是多报实验次数,不论是删除不利数据还是增添有利数据,都是一种严重的学术不端行为。 |
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