主讲人:史*
主讲人介绍:植物学博士,果壳阅读图书策划人,科学松鼠会成员。毕业于中国科学院植物研究所。著有《大嚼科学·大豆的N种死法》,《植物学家的锅略大于银河系》。
下期预告见文末。
大多数人一听实验,脑海里想到的是什么白大褂(阿玛尼同款),实验室,烧杯玻璃瓶。大概都是这个样子是吧。我相信很少有人在这些地方玩过,就更不用说工作过了。那么我们都没有实验过么?肯定不是,比如小时候做一把好弹弓:树杈选择,皮筋选择,弹丸选择……还有比赛纸飞机:不断变化机翼的大小形状,机头的形状等等……这都是实验啊!
只要是展示或者探究科学命题的行为都可以归类为科学实验的范畴。但是,我们要细细分析的话,就会发现,这些实验好像跟实验室里科学家做的实验有些不一样,哪儿不一样呢?
我今天就来解决这个问题。
科学实验可以分为三类科学实验可以分为三种类型,哪三种呢?
第一类探索性的实验
简单来说就是探索未知的实验。比如,天天晚上观察星空,这就是个实验。因为绝大多数小行星其实是天文爱好者们在自己家阳台上发现的,并不是科研机构搞的。这就是一种探索性的实验。
发现新物种什么的都可以归类为探索性的实验。
第二类验证性的实验
我们预设了一个假说,想证明这个想法是不是对的,于是就开始做试验了。比如说,我的想法是“给蝗虫抹碘酒可以消*”。好,我们把蝗虫分成不同的组,分出一些伤口抹碘酒,一些不抹碘酒,看哪些蝗虫能活下去——这其实是科学实验的重头戏!
第三类演示性的实验
用实验的方法,展示科学原理。对小学生来说,这类实验最多。比如把白醋和碱面兑在一起冒泡,或者在紫甘蓝汁里加入碱面或者白醋,紫甘蓝汁液会变色,这都是展示形的实验。我们只是展示了一个原理的现象,结果是我们可以预期的,或者说我们在做之前就知道会发生什么。只是为了让更多人得到或者理解这个知识才做这样子的实验。
好,讲到这里,我们又会碰到一个新的问题。
我们为什么要做科学实验?因为这三类实验的目的显然是不一样的,操作步骤当然也是不一样的了。
探索性的实验,就是为了探知未知的世界。屠呦呦做的就是一种探索性的实验,因为在她之前没人知道究竟什么药物能把疟疾完全搞定,当然她也不知道。那就满世界去找,不断从各种植物,各种化合物里面找找找。
如果大家去过植物化学实验室就会发现跟我们家里的厨房差不多,成天就是把植物磨碎然后又泡又煮,然后把这些汁液中的成分进行一次又分离,得到新的物质之后就拿去做实验。比如,用青蒿素溶液泡点疟原虫(当然不是泡菜那样简单),或者给的疟疾的动物注射,看看有没有用。如果没有用,那好,再继续重复这个步骤,如果找到了,那就太棒了!注意,这个过程是不断重复的——重复几乎可以说是科学实验的精髓。
屠呦呦之所以能发现青蒿素,就是因为她之前一直一直的坚持。这个筛选的工作不是一年两年,而是十年二十年,不断重复上面的工作,指导有结果。所以,真正能做科研的人至少都有一个品质,那就是韧劲。这就是探索性实验了。
就进入了下一阶段的实验,验证性的实验。验证性实验就是为了验证自己的想法。也就是我刚才说的假说。当然,这种实验可以在脑子里完成,被称为思想实验,比如著名的自由落体的思想实验。我们假设轻的物体落的慢,重的物体落的快,主观感觉是这样,那如何验证呢。好办,我们想一下,如果把一个木球和一个铁球绑在一起,那按理说轻的落的慢,所以木球会减慢整体的速度;但是反过来想,木球和铁球捆绑在一起又更重了,那应该是落得比铁球快,这样就出现了悖论。唯一合理的解释就是大家落的一样快。
但是有些实际的实验就不能光靠想了,比如说青蒿素是不是能够治疗疟疾。
好,说到这儿,我们大致介绍了实验室里的两种常见的实验探索性的和验证性,但是这两者的界限也不是严格的。它们之间也会有交叉。比如在进行验证实验的时候,发生了意外的情况,就变成了探索其他事情的实验。这里面最著名的就是伟哥这种药物的发现。当初这种药物是为了治疗心脏病设计的,但是对心脏病的疗效并不是很好,而且还有强烈的副作用(副作用是啥我就不多说了)。敏锐的科学家发现了这种药物的新用途,就是为很多人带来了性福……这就是典型的实验类型的变化。
好,说完了实验室,我们再说一下家长和孩子们更