發明創造技巧:定量實驗法
每當早上太陽從東方冉冉升起的時候,我們可能以爲它一出來就會被我們看到,其實不然,它要比我們看到時還早。就是說,光速是有限的,而不是無限大。那隊,光速究竟是多少呢?光一秒鐘能夠跑多遠呢? 要回答這一問題,就要用定量實驗來測定。 世界上最早用實驗方法測定光速的是伽利略。他在1607年做了一個實驗。當時,他叫甲乙兩個人在夜間各帶一隻燈,分立在兩個山頂上,甲先迅速取去燈罩對乙發出信號,乙在看到信號後,立即取去燈罩,對甲發出信號。兩山的距離和光往返的時間來計算光速。由於當時的技術條件限制,測得的光速很不精確。 後來,法國科學家斐索於1849年用一隻旋轉的齒輪測量光走過某一給定距離的時間,齒輪以一定的速度運動並讓光通過齒間。斐索測得的光速爲313000 公里/秒。後來,法國科學家傅科用一隻旋轉的鏡子測定光速。他讓鏡子以一定的速度轉動,使它在光線發出並從一面靜止鏡子反射回來這段時間內,恰好旋轉一週。隨着科學科技的不斷髮展,人們不斷地改進實驗裝置和技術,直到1932年用旋轉棱鏡測得光速爲299774±2公里/秒。20世紀60年代,激光器的出現,使光速的測定越發精確,1972年測定的光速值爲299792公里/秒。目前國際計量委員會承認的光速是299792458米±1.2米/秒。 從伽利略開始,中間經過斐索和傅科等人,一直到20世紀80年代,用來測定光速的實驗都是一種定量實驗。 所謂定量實驗,是爲了深入瞭解事物和現象的性質,揭露各因素之間的數量關係,確定某些因素的數值而進行的實驗。 在發明創造中,許多問題需要發明創造者做到胸中有“數”,即對求解的問題或設計的方案一定要注意到它的數量方面,要有基本的數量分析。 例如,在有關化學領域的發明創造中,人們不僅需要確定農藥或醫藥組合物的組分,而且需要確定各組分的含量,這時定量實驗就必不可少了。可以說,離開了定量實驗,有關新農藥、新醫藥的發明創造只是一種空想。 在一些有關方法的發明中,也常常依賴定量實驗。比如,現有技術是在50℃--130℃溫度範圍內,物質a與物質b生成物質c,物質c的產量與溫度成正比。能否選擇一個最佳的溫度範圍,使物質c的產量明顯地超過預期量呢?於是,有人通過定量實驗,發現在63℃-65℃的溫度範圍內能達到這一要求。這種選擇發明所具有的創造性是建立在定量實驗的基礎之上的。 即使是產品類發明創造,也常常離不開定量實驗的參與。例如,人們發現臭氧雖然與氧氣是同種元素組成的物質,但性質卻大不相同。臭氧比氧氣重,有特殊氣味。在雷雨時,閃電使一些氧氣轉變爲臭氧,大氣中存在低濃度的臭氧,使雷雨後的空氣格外清新。臭氧有極強的除臭、殺菌、防黴效能。生活中碰
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