物理学中的实验从来也不能够宣判一个孤立的假设不适用，而只能宣判整个理论群不适用

进行一个实验或给出实验报告的物理学家都默认整个理论群的准确性。让我们接受这个原则，看一看当我们试图评估物理学实验的作用和逻辑含义时，我们可以从它推导出什么推论。

为了避免任何混乱，我们将区分两类实验：应用实验和检验实验；我们将首先仅仅提及一下前者，而后者将是我们的主要关注之点。

你面对一个要实际解决的物理学问题；为了产生某一效果，你希望利用物理学家获得的知识；你想要点亮一只白炽灯泡；被接受的理论向你指出解决该问题的手段；但是，为了运用这些手段，你必须获取某些信息；我假定，你应该决定供你支配的发生器的电池组的电动势；你测量这个电动势：这就是我所谓的应用实验。这种实验的目的并不在于发现被接受的理论是否是正确的：它仅仅是打算利用这些理论。为了完成它，你使用这些相同的理论使其合法的仪器；在这个步骤中没有使逻辑震惊的东西。

但是，应用实验并不是物理学家必须实行的唯一实验；只是借助它们，科学才能有助于实践，但是科学并非通过它们创造和发展自身；除了应用实验，我们还有检验实验。

物理学家对某个定律提出质疑；他怀疑某个理论的观点。他将如何证明这些怀疑是合法的？他将如何论证定律不正确？他将从被起诉的命题中导出实验事实的预言；他将实现使这个事实应该产生的条件；如果所预言的事实不产生，用来作为预言的基础的命题将无可挽回地被宣判为不适用。

F.E. 诺伊曼假定，在偏振光的光线中，振动平行于偏振面，可是许多物理学家怀疑这个命题。O.维内尔（O.Wiener）如何着手肯定这个疑问，以便宣判诺伊曼命题不适用呢？他从这个命题导出下述推论：如果我们使一束以45°从玻璃面反射的光与垂直于入射面偏振的入射光束发生干涉，那么就应该出现平行于反射面的明暗交替的干涉光带；他创造应该产生这些光带的条件，并证明所预言的现象没有出现，他从中得出结论说，诺伊曼的命题是假的，也就是说，在偏振的光线中振动并不平行于偏振面。

这样的论证模式像在数学家中间习以为常的归谬法证明一样，似乎是令人信服的和无法反驳的；而且，这种论证是从归谬法复制过来的，由于实验矛盾在一个中与逻辑矛盾在另一个中起相同的作用。

实际上，实验方法的论证价值远非如此严格或绝对，它起作用的条件比在我们刚刚说过的东西中所设想的要复杂得多；结果的评估也棘手得多，必须小心谨慎。

物理学家决定论证命题的不正确性；为了从这个命题演绎出现象的预言并进行表明这个现象是否产生的实验，为了诠释实验的结果并确定所预言的现象没有产生，他并未使自己限于使用所讨论的命题；他也利用了他作为无可争辩的东西而接受的整个理论群。未产生现象的预言中断争论，但是该预言并不是从受挑战的命题——即使它独自接受了挑战——演绎出来的，而是从与整个理论群结合在一起的待裁决的命题演绎出来的；如果预言的现象没有产生，那么不仅被质疑的命题有毛病，而且物理学家使用的整个理论的脚手架都是如此。实验告诉我们的唯一事情是，在用来预测现象并确定它是否会被产生的命题中，至少有一个错误；但是这个错误在何处，实验恰恰没有告诉我们。物理学家可能宣布，这个错误正好包含在他希望反驳的命题中，但是他能确保它不在另一个命题里吗？如果他能确保这一点，那么他就隐含地接受他所使用的其他一切命题的正确性，他的结论的可靠性与他的信念的可靠性一样大。

让我们以岑克尔（Zenker）设想的、O.维内尔完成的实验为例。为了预测在某些境况下光带的形成，并表明这些光带没有出现，维内尔并非仅仅使用F.E. 诺伊曼的著名命题，即他希望驳倒的命题；他并非仅仅承认，在偏振光线中振动平行于偏振面；除此之外，他还利用构成共同接受的光学的命题、定律和假设：他承认，光由简单的周期振动构成，这些振动垂直于光线，在每一点振动的平均动能是光强度的量度，照相底片上的明胶涂层或多或少受到的侵蚀指示光强度的不同程度。由于把这些命题以及许多会变得过于冗长而难以列举的其他命题与诺伊曼的命题结合在一起，维内尔能够系统提出预测，并确定实验与预测不符。如果他把这只是归因于诺伊曼的命题，如果唯有该命题为这个否定结果明显表明的错误承担责任，那么维内尔便把他卷入的所有其他命题视为毋庸置疑的。但是，这种保证并不是以逻辑必然性的方式强加的；没有什么东西阻止我们把诺伊曼命题视为正确的，并把实验矛盾的重压转嫁到共同接受的光学的某个另外的命题；正如H.彭加勒表明的，我们能够十分容易地从维内尔实验的钳制中挽救诺伊曼假设，只要反过来抛弃把平均动能视为光强度的度量的假设；我们可以在不与实验矛盾的情况下让振动平行于偏振面，倘若我们用使振动变形的媒质的平均势能度量光强度的话。

这些原则如此重要，把它们用于另一个例子将是有益的；我们再次选择一个实验，它被看做是光学中的最具有决定性的实验之一。

我们知道，牛顿构想出关于光现象的发射说。发射说假定，光是由极其细微的抛射体形成的，它们以极大的速度从太阳和其他光源发出；这些抛射体穿过一切透明物体；因为它们运动通过媒质的各个部分，它们受到吸引和排斥；当作用粒子的距离十分小时，这些作用十分强大，而当它们在其间作用的质量可以感到彼此远离时，则作用消失。与我们略而不提的几个其他假设结合在一起的这些假设，导致我们系统阐述光的反射和折射的完整理论；尤其是，它们隐含如下的命题：从一种媒质进入另一种媒质的光的折射率，等于光的抛射体在它穿越的媒质中的速度除以同样的抛射体在它越过的媒质中的速度。

这是阿喇戈为了表明发射说与事实矛盾而选择的命题。从这个命题可得第二个命题：光在水中比在空气中传播得快。现在，阿喇戈指出了把光在空气中的速度与光在水中的速度比较的适当程序；确实，该程序是无法应用的，但是傅科（Foucault）修正了实验，从而使它能够进行；他发现，光在水中比在空气中传播得慢。我们可以和傅科一起由此得出结论，发射体系与事实不相容。

我说发射体系而不说发射假设；事实上，该实验宣布被错误玷污的东西，是被牛顿以及在他之后被拉普拉斯和毕奥接受的整个命题群，也就是我们从中演绎出折射率和光在各种媒质中的速度之间的关系的整个理论。但是，实验在宣判这个体系作为一个整体不适用时，就其宣布体系被错误污染而言，并未告诉我们错误在哪里。错误在光是由从发光体以高速发出的抛射体组成的这一基本假设吗？错误在与光微粒由于它们运动通过的媒质而经受的作用有关的某个另外的假定吗？对此我们一无所知。正如阿喇戈似乎认识到的，相信傅科实验一劳永逸地正好宣布发射假设即光线类似于一大群抛射体不适用，也许是轻率的。如果物理学家把某种价值赋予这项工作，那么他们无疑会成功地在这个假定上建立能与傅科实验一致的光学体系。

总之，物理学家从来也不能使一个孤立的假设经受实验检验，而只能使整个假设群经受实验检验；当实验与他的预言不一致时，他获悉的是，至少构成这个群的假设之一是不可接受的，应该加以修正；但是，实验并没有指明应该改变哪一个假设。

距离一些不熟悉实验方法的实际功能的人武断地坚持的实验方法概念，我们已经走得相当远了。人们普遍认为，在物理学中使用的每一个假设都能够孤立地被看待，都能够被实验检验，于是当许多形形色色的检验确立它的可靠性时，便给它在物理学体系中一个确切的位置。实际上，情况并非如此。物理学不是一台听任它自己被拆散的机器；我们不能孤立地试验每一个部件，我们不能等到它的牢固性被仔细地检验后才去调整它。物理科学是必须作为一个整体看待的体系；它是一个有机体，在这个有机体中一个部位不能发挥功能，除非当使最远离它的各部位起作用时，某些部位比其他部位更是如此，但一切部位都在相同的程度上如此。如果某个东西出了错，如果在有机体的功能中感到某种不适，物理学家将不得不通过它对整个体系的影响来检查，哪个器官需要治疗或修补，而不可能把这个器官孤立起来，分开审查它。你把一块停走的钟表给修表匠，他把所有的转动装置拆开，逐一检查它们，直到他找出有毛病的或损坏的零件为止。而面对病人的医生却不能为确定他的诊断而解剖病人；他不得不仅仅通过检查影响整个身体的失调来推测发病的部位和原因。现在，关心补救有缺陷的理论的物理学家类似医生，而不类似修表匠。