“经典科学实验”画中藏

　　近代科学实验始于欧洲文艺复兴时期，它是通过系统的实践或思想检验方法，找出事物发生的因果关系。很多画家喜爱描绘并突显这些科学家当时所经历的科学实验场景，以感染后来的观看者努力学习他们。而针对科学史上诸多著名科学实验的绘画都是从实验者、实验对象和实验手段这三部分进行的。

　　着重描绘“实验者”的画作

　　正如题头画中描绘的实验者法拉第，他提出了电磁感应学说，发现了电与磁的联系，提出磁力线的假说，发现了电解定律，推广了电磁学专业用语，发现苯等化学物质，著有《电学实验研究》一书等。他所做出的关于电磁场的关键性实验突破，成为了麦克斯韦电磁学方程组坚实的实验基础，并永远改变了人类文明的进程。所以说，实验者法拉第为人类的进步作出了很大的贡献。

　　精确医病的前提需要对人体进行透彻的了解，而了解身体结构的学科是解剖学。《图尔普医生的解剖课》是描绘科学解剖实验的名画。从其画名可以看出，作者突出了图尔普医生作为科学实验者的形象。画作中图尔普医生正在进行解剖课，所以躺着被解剖的人体与簇拥的学生都很好地表现了“解剖课”这一主题。现在呈现于医学院学生教科书中和挂在医院诊室墙上的解剖图最早就是来自于这些实验者。

　　16世纪，一位出生于比利时的医学家维萨留斯出版了《人体结构》一书，该书最大的特点是插图多。当时著名画家提香的一位高徒担当了其绘制工作。在维萨留斯的指导下，该书插图描绘得极为精致、准确。据说维萨留斯为了丰富人体解剖学知识，纠正前人的诸多错误，竟然挖掘过无主墓地、夜间到绞刑架下偷过尸体进行实验。由此可见，实验者为了科学探索是多么的勇敢和伟大。

　　虽然从表面上看，特别是古代、近代的实验者似乎是作为一个自然人在进行科学实验，但实质上他却是作为一个社会人在活动。因为实验者继承了前辈们已经建树起来的科学成果，也借鉴了同时代人的成功与失败，同时还依赖与人之间进行的各方面交流。而现代与当代科学实验者则逐渐趋向于协作、合作和集体化实验的模式，这是由现代“大科学”而产生的性质所决定的。

　　着重描绘“实验对象”的画作

　　实验对象可以是自然界的事物及其现象，如银河系、太阳光、动植物等，也可以是人们生产出来的物体及其现象，如激光、LED灯、互联网等。但是，不管何种实验对象，它既是实验者进行变革和控制的对象，又是实验者的认识对象。

　　费米是近代难得的集实验者和理论家于一身的意大利人，从1934年开始着手用中子轰击许多已知的化学元素。他的试验显示，很多种原子能够吸收中子。在很多情况下，由于核变而产生的原子具有放射性。如果快中子通过石蜡或水，就会慢下来，它们就很容易被原子吸收。费米的发现在核反应堆的建设上有很重要的应用，在反应堆中用来放慢中子的材料称为减速剂。这种材料应用在了原子反应堆上，进而对核裂变“链式反应”的原子能进行开发利用，加快了人类历史进程。后来原子弹与原子能发电等就是建立在此实验基础之上的。

　　18世纪美国著名政治家、物理学家和杰出的外交家、发明家富兰克林是美国独立战争时期重要的领导人之一。他曾经进行过多项关于电的科学实验，并发明了避雷针。沿用至今的双焦点眼镜、蛙鞋等也是他发明的。

　　伽利略于16世纪在意大利比萨斜塔当着许多市民所进行的大小物体重力下落实验，证明了不论其质量大小、哪怕是石头和羽毛，只要不计空气阻力，它们将以同样的速度下落。这个实验不但打破了人们对实验对象的惯常认识，同时也让世人对伽利略-比萨斜塔-重力实验等一连串科学历史事实铭记于心。

　　着重描绘“实验手段”的画作

　　实验手段是由实验的仪器、工具、设备等客观物质条件组成。实验手段是实验者和实验对象之间的中介环节。没有适当的实验手段，实验对象的某些特性就不能暴露出来，人们就不能获得对这些特性的认识。

　　19世纪法国伟大的微生物学家、化学家巴斯德，他研究了微生物的类型、习性、营养、繁殖、作用等，把微生物的研究从主要关注其形态转移到研究微生物的生理途径上来，从而奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础，并开创了系统的微生物学。他也是医学史上首屈一指的重要人物。巴斯德对科学作出了许多贡献，尤其以倡导疾病细菌学说、发明预防接种方法而最为闻名。他利用自己发明的“鹅颈烧瓶”进行实验，研究出了“巴氏灭菌法”，这种灭菌方法沿用至今。

　　在这个意义上，实验手段的状况，决定着科学实验所能达到的认识水平。实验手段的每一步改进，都意味着人们对实验对象的可观察量的增加，意味着科学实验水平的提高。从科学史可以看出，新的实验手段的采用，往往会带来科学理论上的重大突破和发展。因此，有意识地改进实验手段是一项具有战略意义的措施。

　　因为人类所面临的认识和实验对象越来越大或反之，实验中速度与精度等要求也越来越高，人们不得不采用一种称之为模型实验的手段。自从它产生以后，人们用模型来代替原型进行实验，比如人类现在所认识的宇宙大尺度暗物质结构“宇宙之网”图景便可从计算机模拟实验中得到。

　　科学实验是为探知自然万物真相提供证据的研究方法，它能被实践证明是行之有效的，并能为绘画艺术所描绘突显。但科学史告诉我们，并不是所有的科学问题都可以用物化实验的方法加以证明或证伪，如一些超出人类物化能力的实验等，它们后来通过被爱因斯坦、薛定谔等科学大师称之为“思想实验”的方法最终得以解决。

　　文/刘夕庆