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在自然科学中,对实验标准(或实践)标准的理解是基本科学素质的体现。是对自然哲学之数学原理认识深度的体现。也是个人基本科学素质的体现。
在连续介质力学实验中,我们对单位微元体(研究对象,一个特定形状的样品)施加一个压力,就可以观测到样品的变形。测量这个样品的变形(如正应变分量),就可以得到压力与应变的关系曲线。我们问,这构成一个实质性的科学实验吗?
在早期,这是。理论上把样品变形等价于弹簧的变形,用多个弹簧的串并联来等效样品的变形。从而,围绕用弹簧模型来分析实测数据的实验是科学实验。这类实验不断的验证弹簧串并联模型理论的正确性。(就是当代,使用此类模型理论的论文也还是有少量登出)。
但是,随着实验技术的发展,实验发现,无论是拉伸还是压缩,总是有横向应力。研究横向应力与纵向应变的关系就在实验上引入了泊松系数。而不同的材料有不同的泊松系数,从而也把它作为基本物性参数。到了这个时代,以弹簧模型进行的实验就不再是科学实验,而是退化为物性参数测量的技术方法(此技术目前也还在广泛使用)。
在泊松系数被广为测定后,在理论也发现了实质性的物性参数只有2个。此后,实验研究各种物性参数间的相互关系,以验证理论研究给出的各类等价方程(各类实测物性参数间的相互转换)。由此才形成目前普遍采用的应力-应变关系方程。
在20世纪上半叶,围绕这样的一般应力-应变关系方程进行的实验才是科学实验。
到了20世纪下半叶,随着测量精度的提高,也随着材料的多样化,各类实测所得到的经验关系越来越多,非线性现象成为突出问题。从而导致对新理论的需求。
新理论的基本原则是寻求更为基础的应变或应力概念(张量理论)以消化现象上的非线性而得到抽象上的线性关系(抽象数学表达上的线性)。从而,围绕此类理论的实验是科学实验。
继续积累此类非线性现象,以进一步揭示原有理论缺陷的实验也是科学实验。
相反,采用各类简化模型(或既没有理论基础,在概括性上也远落后于原有理论)的实验并不是科学意义上的实验。因而,没有向新理论靠拢的实验,也不受原有理论约束的各类实验,都不是科学实验。(我国很多的所谓实验研究工作属于此类)。
围绕原有理论从实验角度来质疑其概括性的实验,或是质疑其精确度的实验,或是导出现有理论(含原有理论)不能解释的实验现象的实验属于科学实验。
所以,没有理论背景的实验不是科学实验。到了21世纪,不是以抽象数学表达的连续介质力学的一般应力-应变关系为理论背景(消除唯象上的非线性,揭示深层次本质上的线性)的实验就不是科学实验,而是退化为具体物性参数的测量技术(或实测)。
不搞理论研究,也就没有相应的科学实验研究。
由于科学意义上的实验是围绕各类理论进行的,经受住了实验检验的理论就上升为正确的理论。从而,科学理论的检验标准是科学实验。
而在此之前的,用原有理论否认实验所得实际关系的行为就是不科学的,这样也就否定了单纯的用原有理论来否定性新理论的科学性。因而,既不受原有理论约束,也没有基于原有理论升级的新理论来支撑,而是独立于新、旧理论的“创新”性实验事实上不是科学实验。
基于与旧理论矛盾的理论(不能包含原有理论被实证部分的理论)的实验也不是科学实验,因为它否定了原有理论被实证部分的理论。
所以实验检验标准有两层含义:一是不能用当前实验去否定被实证部分的理论;二是用当前实验检验新理论所推论的没有被实证的那部分。这样,在实验上依然是承上启下式的层层推进。这条路线与理论进展本身的路线是平行的。
当实验否定了部分新理论后,剩下的理论被进一步的实验检验,从而导出被实验检验的新理论而获的学科的理论进步。
从哲学上讲就是寻求本质上的同一性(或统一性),而克服唯象上的(表象上的)多样性。从而,在哲学上讲,围绕各类表象的多样性而构造的实验及与之相联系的局部理论(非本质理论)实质上不是科学实验研究。但是,在论文发表上,此类论文的数量巨大。这也表明,在自然科学中如何理解实验是个全球性的问题,而且也是科学研究效率低下(低水平重复性研究,漫无目标的为实验而实验的研究,用个别实验导出相应理论(一般称为理论解释)的研究)的基本原因。
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