相信有的人包括曾經(jīng)的我在內(nèi)會(huì)有這么一種想法：如果我早出生幾年幾十年幾百年幾千年，那我就是科學(xué)家了，這個(gè)命題，定律等就要用我的名字來命名了。事實(shí)上有這種想法是正常的，因?yàn)槲覀兊慕炭茣偸窍矚g把那些科學(xué)家的研究過程描述的過于簡單，“提綱挈領(lǐng)”的來一句“經(jīng)過某個(gè)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)”就直接上結(jié)論，這或許也就是為什么我們總是會(huì)看到很多包括我在內(nèi)的那些碎片化文章而很難看到那種系統(tǒng)性文章的一大原因了。

那么一個(gè)物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)究竟是怎么做出來的呢？

這里首先說明一下，物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)并不是單一的，它主要分為兩種。一種是定性實(shí)驗(yàn)，證明某個(gè)物理量在哪些量不變的情況下，與什么因素有關(guān)，比如說證明在溫度，氣壓不變的情況下液體的密度與哪些因素有關(guān)；另一種是定量研究，比如說探究萬有引力大小與距離的關(guān)系，這個(gè)時(shí)候我們的探究主題就是距離是怎么影響萬有引力大小的，究竟是正比，還是反比，還是平方反比。

以探究萬有引力大小與距離的關(guān)系為例，這里我們在做實(shí)驗(yàn)之前，首先我們要分析論證：當(dāng)萬有引力大小與距離的n次方成正比時(shí)，我們要討論不同的n的值所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后針對不同的大類來進(jìn)行分類，比如說n=0是一個(gè)臨界點(diǎn)，那么我們要論證當(dāng)n小于，等于和大于0時(shí)分別對應(yīng)著什么現(xiàn)象。這個(gè)看上去好像是想都不用想——等于0就是引力與距離無關(guān)：大于就是離得越遠(yuǎn)引力越大，也就是我們所謂的“距離產(chǎn)生美”：小于0就是越近越來越大。但是這些看上去像公理的東西，卻都是要去用數(shù)學(xué)方法分析論證的。

然后我們就要定量分析了，我們用什么量來表示n呢？指數(shù)是很難直接測量的，這時(shí)候我們寄希望于距離，我們看看在萬有引力和距離成什么關(guān)系時(shí)，對應(yīng)著什么現(xiàn)象，而這個(gè)現(xiàn)象又必須是是易于測量的。

于是我們想到了位移，看看在引力作用下，由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)的物體在相同時(shí)間內(nèi)的位移大小或者相同位移內(nèi)所用的時(shí)間。而這個(gè)又怎么結(jié)合指數(shù)n呢？我們要用一系列的微積分知識來計(jì)算，這里的某一時(shí)刻加速度與某一時(shí)刻離引力場的距離的n次方成正比（假設(shè)質(zhì)量一定），而某一時(shí)刻的距離與位移的和又是定值，即二者呈一次函數(shù)遞減關(guān)系，而加速度又是位移的二階導(dǎo)數(shù)，所以如果加速度是x''，位移是x，初始距離是r，那么我們有x''=k(r-x)^n，k是一個(gè)常數(shù)。這樣我們得到了一個(gè)微分方程。這個(gè)方程的求解問題已經(jīng)超過了高中的數(shù)學(xué)范圍了。

一切準(zhǔn)備工作做完之后，就可以實(shí)驗(yàn)了。而在日常生活中，除了重力之外的引力本身是很小，很難被發(fā)現(xiàn)的，因此這個(gè)測量過程會(huì)更加困難。

所以物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)并不是像教科書中描述的那么好做的，也就不要幻想著早出生多少年自己就是科學(xué)家了。當(dāng)然我所針對的僅僅是物理，化學(xué)生物等我不是很清楚。