带葡萄干的面包

第八节　带葡萄干的面包

世界上万物不离其宗，一切物质都是由元素组成的，而元素的基本单位是原子。原子又是可分的，它是由电子和原子核组成；可是原子的内部结构是怎么样的呢？

最初，英国物理学家汤姆逊做了一个原子模型的假设。他设想原子中带正电的部分以均匀的电荷体密度分布在一个大小等于整个原子的球内，而电子则一个一个地散布在球内的不同位置上。由于电子很轻，所以原子的质量将集中在球内的不同位置上。

为了说明他的假设，他认为原子好像一块带葡萄干的面包，电子就像葡萄干一样分布在正电荷中，而正电荷就像面粉一样紧密而均匀地分布着。汤姆逊这么一个很抽象的描述，用葡萄干面包就很形象地解释清楚了。

汤姆逊的原子结构模型，因为经不起以后的科学实验的检验，最终被人们所抛弃了。这是因为人们在进行α粒子散射实验时，发现了实验现象与汤姆逊原子结构的假设是矛盾的。

1911年新西兰科学家卢瑟福提出了原子的核式结核的假设，成功地解释了α粒子散射的实验。卢瑟福认为，原子的结构，形象地说像一个小小的太阳系，其中心是一个体积很小的原子核，它的体积还不到整个原子体积的一万亿分之一，可是原子核却集中了原子所带的全部正电量和几乎全部原子的质量。在原子核的外边有带负电的电子绕核旋转，好像地球围绕太阳旋转一样。卢瑟福把原子模型用行星式形象化使人们对原子结构的理解一目了然。

思维是一种过程，它可以抽象地进行，也可以形象化地进行。当个学龄前小朋友思考一加一等于多少时，这是一种抽象思维过程，让他思考一个苹果加一个苹果时，他的思维就形象化了，因为他脑海里将出现两个苹果的形象。显然，小朋友回答第二个问题要比回答第一个问题容易得多。中学生，甚至成年人要不要借助“两个苹果”来思考问题？答日：千万不要放弃这宝贵的两个苹果，借助形象来思考问题的方法正是科学方法之。

形象化方法可以化难为易，化费解为易，它直观，一目了然，且结合生活经验，许多抽象的概念竟变得鲜活、生动起来。让我们看下面一个生动例子。

在实验测量时有三个术语，即正确度、精密度和精确度，以它们来评价测量的结果。

测量结果的正确度是指测量值与真值（物理量在客观上确定的数值）的接近程度。测量的目的就是要力图得到真值。正确度高，说明多次重复测量的值接近真值的程度好，即系统误差小。所以，正确度是反映测量结果系统误差大小的术语。

精密度是指多次重复测量所得结果相互接近的程度。精密度高，说明重复性好，多次测量误差的分布密集，即偶然误差小。所以，精密度反映测量结果偶然误差的大小。

精确度是指综合评定测量结果重复性与接近真值的程度。精确度高，说明精密度和正确度都高。

这三个术语初读时比较费解，为了更好地理解这三个术语，可以用大家都很熟悉的射击打靶的形象去描述和类比，竟十分容易理解。

图（1）的射击靶纸上，环心代表真值，多次打靶的靶点都打中靶纸，说明正确度高；图（2）多次打靶的靶点都集中在某一区域，说明重复性好，精密度高，图（3）多次打靶的靶点既离环心近，又十分密（1）正确度高（2）精密度高（3）精确度高集，说明正确度也高，精密度也高，即精确度高。用射击打靶的情况解释评价实验测量结果好坏的三个术语，有多么形象！

（1）正确度高　（2）精密度高　（3）精确度高

一位音乐家在写作大自然乐章时，在他的大脑中同时浮现潺潺流水，万物争喧的田园场景。一位工程设计师在设计一个新产品时，他的思考过程将伴随着许多形象的放映。在思维过程中联想甚至虚构某一个图景，使自己的思维明朗化、清晰化，从而强化自己的思维，这就是思维形象化方法的实质。