赫兹实验的偏差

赫兹实验的偏差

德国物理学家赫兹(1857—1894)在研究阴极射线时所做的实验，出现了失误，导致了错误的结论。

阴极射线是低压气体放电过程中所发生的一种现象。阴极射线的种种性质引起了科学家们的极大兴趣，围绕着“阴极射线究竟是什么东西”的问题展开了激烈的争论。在十九世纪末期逐渐形成了两种对立的观点：以克鲁克斯为主的英国学派主张带电粒子说;以赫兹为首的德国物理学派主张以太振动说，即阴极射线是一种波。为了证明各自的观点，双方都做了许多实验。

赫兹作为振动以太说的支持者也于1883年至1892年进行了一系列实验。赫兹用电池产生的稳定高压进行放电实验，结果看到阴极射线不是脉动的而是连续发生的。这被解释为阴极射线不是粒子构成的。赫兹做了真空管中电流分布的实验，证明阴极射线的走向与真空管中的电流分布无关。进而他又试图检测出阴极射线运载的电荷，并且尝试了在阴极射线管中加垂直于射线的静电场，看射线是否在静电场作用下发生弯曲的实验。结果，即没有测出电荷，也没发生射线的弯曲。其实，赫兹的这些实验全是不成功的。赫兹并不了解低压状态下气体导电机理的复杂性。由于他的放电管的真空度还不够高，电场的两个极板间的气体起异电作用，所以未成功。但遗憾的是，赫兹却由这些实验草率地得出错误结论：阴极射线是不带电的。从而更加深了阴极射线是同光一样的电磁波的观念。1891年，赫兹发现阴极射线可以穿过某些金属薄片。由于赫兹已带着先入为主的观念，错误地认为这也是阴极射线是波的一个有力证据，因为只有波才能穿越实物。直到后来，汤姆逊大大提高了真空放电管的真空度，成功地证明阴极射线是带负电的电子所组成的这一事实，才结束了以太振动说与粒子说之争。

赫兹大概不会忘记这一教训吧。自然科学离不开科学实验，而科学实验的成功与否又直接与当时科学技术水平相联系。解决不好实验中科学技术环节上的问题，也会使科学家的研究出现失误，并且可能导致谬误的产生。实际上汤姆逊第一次做阴极射线的实验时，也出现了与赫兹实验相同的现象。但他并没有草率下结论。后来正是由于真空技术水平的提高，使得汤姆逊的实验获得了成功。