李统藏

　　近日，舆论再一次因“电荷不存留”的争议论文关心“人间科学爱好者”（之下简单称呼“民科”）话题。这让咱想起12年前就读探讨生时，写给“民科”的一篇网文中给它们出的6道平凡大学物理题，那么好几年未曾收到它们的正确谜底。

　　古往今来，从牛顿和爱因斯坦等人的探讨经验来看，考查学习已有相干常识应是自助创新的第一步；论文写作时不应从新命名已有名称的事物；新的宇宙理论或对相对论的批判应有数学公式，计算结果须适合已有实验。

　　应当说，“民科”有探寻科学真知的热情，可是缺乏有用的科学探寻方法。相关“民科”的讨论应回归寻常的科学层次。

　　历史上著名科学家的科研经验

　　好多“民科”热切期望能有本人原创的理论，或推翻已有理论，成为著名科学家。那末，历史上的著名科学家还是如何探讨？如何使人们接纳它们的理论呢？

　　牛顿在剑桥大学学习时期，广大学习了好多自古传播的名著，包括开普勒的《光学》、笛卡尔的《几何学》和《哲学原理》等等。这为他的探讨打下了扎实根基。可行说牛顿的科学成就，除了和他的智慧相关，愈是和广大深入学习、掌握了那时全新的科学效果常识分不开的。全部探讨都要鉴于前人的事业。著名的牛顿三定律便是鉴于伽利略等人的实验结果；万有引力公式须要用到开普勒的实验定律来推导。从牛顿最初，物理学成为可行定量计算的精准科学楷模。应用牛顿力学，大家可行精准计算行星轨道，计算建筑资料的受力。源于他的计算结果与那时的地面实验和天文观测精准吻合，牛顿得到了庞大的威望！

　　爱因斯坦在大学时期，阅读了德国著名物理学家基尔霍夫、赫兹等人的著作，钻研了麦克斯韦的电磁理论和马赫的力学，并经常去理论物理学教授的家中请教。此外，多数时间他全在实验室做实验，迷恋于干脆观看和测量。1902年映入伯尔尼专利局事业后，爱因斯坦广大关心物理学界的前沿动态，在众多难题上深入思考，并造成了本人的见解。1905年，他发表了6篇论文，同一时间在3个范畴内作出了4个具备划时期意义的奉献。他还写了《论动体的电能源学》，完整地提议了狭义相对论。依据狭义相对论，他推导出品质和能量的差不多性：E=mc2。这种公式被原子核物理和粒子物理的实验广大证实，是核能应用最要紧的理论根基。几年后爱因斯坦还提议了广义相对论。广义相对论的好多计算结果已被实认证实，开创了宇宙学探讨的新纪元。

　　一种没有问题科学理论，最要紧在于能指导大家的生活实践。评判一种科学理论，咱们不但要晓得这种理论的内容，更要晓得在这种理论指导下，咱们获得了甚么。1945年美国原子弹的爆炸把众多科学家对相对论的疑团一扫而光！大伙那么尊敬爱因斯坦，便是由于依据他的理论，大家做到了好多从前没有办法做到的事！假如相对论十足错误，请问如何解释原子弹的存留以及航天工作的进行呢？

　　自助创新起首买了解现存相干常识

　　不难发觉，牛顿等著名科学家对那时已有的科学效果都有周全而深入的理解。广泛“民科”要想自助创新，也买了解现存的相干常识。不晓得已有的科学常识，探讨就会像瞎子摸象，只知本人的理论和某个景象吻合，却不知违背了其它实验；偶尔获得一种正确结论，就认为有了天大发觉，却不知在几百年前就有相同结论。因而考查学习已有的相干常识是自助创新的第一步。

　　理解已有的相干常识，才能幸免给已有名称的事物从新命名。不从新命名已有名称的事物，起首是为了尊重别人的探讨效果，唯有初次发觉某个物体的能人有资格给这种物体命名；其次是为了更好第在科技界发展交流。

　　从牛顿最初，物理学成为可行定量计算的精准科学，它的定律根本用数学公式显示，可行给出与实验吻合的计算结果。精准计算愈是现代物理学理论的精髓。

　　假如要创立新宇宙理论或批判相对论，那末就应有数学公式，计算结果须适合已有实验。新的宇宙理论至少要能计算行星轨道，能计算如何发射飞船到月球等等，不然你的新理论也不如300好几年前创立的牛顿力学有用。

　　单纯从逻辑上探讨宇宙只能算是哲学思辨，而非是现代科学。单纯从逻辑上批判现代科学理论也是软弱没有力的，由于现代科学理论不但有实验根基，况且在利用进程中取得了良好成果。在有新的实认证明他们在某种要求下不成立此前，单纯在哲学上对他们的批判是没有效的。

　　因而，“民科”要想探讨宇宙和相对论，就买了解现存的相干常识；提议的新理论要有数学公式，获得的计算结果不行违背已有实验，并要能预测新实验的结果。

　　六道对于物质构造和相对论的习题

　　不业余科学事业者在学习进程中做过好多计算题，经过考试来审查对常识的掌握水平。“民科”源于要求节制，很少做过习题，也没通过考试，因而不晓得本人的水准。为便于大伙估价本人对已有常识的理解，特编辑之下六题。这点题目涉及的内容皆是能在实验中干脆获得证实的。假如不会做这六道题，不用气馁，但要经过找材料来学习、掌握他们。

　　相关物质构造的三道题：第一，把10克氢气和10克氧气混合后充分燃烧，请问获得多少克水？好多中弟子晓得如何做实验认证这道题。第二，氧-15是一个半衰期为2分钟的放射线同位素，请问须要多少时间使99.9％的氧-15原子核产生衰变？这是高中物理的内容。第三，一种电子处在方向向上、强度为1特斯拉的匀强磁场中，请问电子自旋向上和自旋往下两种状况的能量差值是多少？这是现代物理学的根本概念。

　　相关相对论的三道题：第一，依据相对论的质能关连式，请问假如核反映中品质损失1kg，则解放出多少能量？第二，一颗绕地球以3公里/秒速度在圆轨道上运转的卫星，从正上方往地面接收站发射一种频次为5×1014Hz的激光信号，请问源于相对论效应，地面接收站收到的信号频次和卫星发射的频次5×1014Hz相差多少？这对宇航技艺和全世界卫星定位体系有举足轻重的效用。第三，假如一种电子以0.99c（c为真空中光速）的速度作半径为20米的圆周活动，请问电子的辐射功率是多少？这种难题的结果对电子提速器有要紧意义。

　　会做上述六道题此前，请先不需要缔造新的宇宙组成理论或批判相对论。只是，12年往日了，针对以上六道题，咱收来过好多“民科”的来信，但咱本人都不用回，“由于它们都不会做那几道题。”

　　（作者系美国普渡大学物理和天文系、电子工程和计算机系助理教授，博士生导师）

来自：科技日报

作者：李统藏

编辑：童妙 实习编辑 曾映雪