与很多科学家一样,库仑执着地认为自己得出的指数偏差是由于系统误差造成的,进而积极地研究误差原因.正是因为有牛顿力学理论的支撑,否则库仑有可能得出幂指数不是2的情况 ( 在律的物理量都应遵守这一论断;或者,凡是表现这当时的条件下,实验装备精度有限,库仑得出的指数偏差达到0.04) .别的科学家又得出另外一个指数,究竟是谁的实验误差比较大呢?

　　可以看到,在科学研究中,学者们总是习惯于首先从公认的体系出发去猜测结论,然后用实验去检验.幸运的是,这是物理学史中应用类比相当成功的例子 ( 当然,类比方法也有它的局限性,在电磁学的历史中就有许多教训) .试想如果不是由于这样的猜想,单靠实验数据的积累,不知到何年何月才能得出静电力的表达式.相反地,若实验结果与主流不符,那么质疑也是必然的.当然我们不是惧怕质疑旧体系,建立新体系.

　　3.2 卡文迪许实验中的间接测量启示

　　由前文可知,卡文迪许用最原始的电测仪器,获得了相当可靠而且精确的结果,这个实验设计非常巧妙.该实验成功的关键在于通过数学处理,将直接测量转变为间接测量,并且用示零法 ( 只要结果是零,理论就成立) 来对结果作出精确判断,最终获得了电力的平方反比定律.卡文迪许实验对物理研究的启示作用是巨大的.当研究对象是一些不可测的或不容易测准的物理量时,通过相关物理量之间的数学和物理关系,转而研究容易测量的物理量,最后返回到初始问题的解决.在相当多的实验当中,都有用数学推导配合间接测量的例子.而且,转换测量对象的前提条件是要有正确的理论指导,否则只能在错误的路上越走越远.卡文迪许就是掌握了牛顿万有引力定律这一理论武器.

　　遗憾的是,卡文迪许的同心球实验和他的许多看法都没有公开发表.罗比逊的`论文1822年发表时,库仑的工作早已得到公认.他们把自己的研究成果捂得如此严实,没有及时发表而未对科学的发展起到应有的推动作用,使电学的历史失去了其本来的面目.

　　3.3 从猜想到决断,物理实验的重要作用

　　库仑定律是一个实验定律,验证平方反比律的一种方法是假定作用力按F∝1/r2+ 变化,然后用实验测出δ的值.库仑定律的发现过程中,关键的实验不是电扭秤实验,而是电摆实验.因为同性电荷的斥力早已有普利斯特利的论断和罗比逊的实验说明,而异性电荷的吸引力则是第一次出现在文献中.虽然人们公认库仑定律是库仑在1785年发现的,但实际上直到1787年发明了电摆实验,异性电力得到证实后,库仑定律才算是真正的尘埃落定.随着实验装置精度的不断提高,至今精度最高的是1971年威廉姆斯等人所做的实验,他们测出的δ≤6×10 -16 .由此可知,完整的实验应有的验证和决断作用,在科学研究中无论如何都是不能抹煞的.

4 结束语

　　“宇宙不是由原子而是由故事组成的.”在大学物理教育中,灌输给学生科学知识和技术方法固然是至关重要的,但是培养学生正确的科学研究观,提高学生的科学素养,也教学命题.本文正是基于这一教育思想,以库仑定律为例,进行了一个物理学史教育的实例分析.教师精选物理学史案例,引导学生点评,使学生对科学发现的过程有完整的认识,可以有效发挥物理学史对科学素质和创新素质的培养功能.

　　参 考 文 献

　　[1] 郭奕玲,沈慧君.物理学史.北京:清华大学出版社,2005.8

　　[2] 全林.科学史简编.北京:科学出版社,2002

　　[3] 乔际平,刘甲珉.物理创造思维能力的培养.北京:首都师范大学出版社,1998