第十三节 时钟变慢与地球不圆
1672年,有一位法国天文学家从法国出发,到赤道地区进行天文观察。他带去一个时钟,这个时钟在从巴黎启程时调得非常准确,可到了赤道地区后,时钟变慢了,而且慢得很有规律,每昼夜慢两分半,于是他调整摆长,使时钟恢复准确。回到巴黎以后,那台调整后的时钟又走快了,他开始分析原因了。
由已知结果去寻找未知原因,探究影响某一事件发生和变化过程的主要原因,称为析因思维。
牛奶变酸是已知结果,为什么变酸有其未知原因。巴斯德用肉汤作了灭菌实验,证明了牛奶变酸的原因在于空气中的微生物侵入并大量繁殖。
法国的这位天文学家分析原因:
(巴黎时针摆的周期)
(赤道地区时针摆的周期)
T'>T,l=l' 那么显然g'<g。
为什么g'≠g呢?天文学家又第二次分析原因。
由
式中m为地球上物体的质量,M为地球质量,R为地球半径。
(巴黎地区的重力加速度)
(赤道地区的重力加速度)式中R为位于巴黎地区物体m距球心之距,R'为位于赤道地区物体m距球心之距。
g'<g,G、M又不变,所以,必然有:R'>R,从而得出地球不圆的结论。
同一座时钟从巴黎移至赤道,所有的情况未变,只是地点变了,引发了重力加速度变化了,而钟摆摆动周期也随之而变,重力加速度的改变是钟摆摆动周期发生变化的原因。
牛顿当时正在研究万有引力,这位天文学家的发现给了他启发。牛顿进而从理论上计算了地球形状的有关参数。推测地球形状不是正球而是椭球,赤道半径比极半径大些。
对于多因素的影响,可以固定其他可能的影响因素,而改变其中的一个因素,依次进行实验,然后进行对比分析。例如,在利用液相外延法研制半导器件时,外延层和P—N结的生长质量,要受到衬底的晶向、性质和质量、母液成分、外延生长的起始温度和降温过程、生长气氛等许多种因素的影响。要想决定哪个因素是最主要因素,就必须分别进行析因实验。对于造成某种变化的原因是许多因素共同作用结果的情况,可以运用数学上的正交方法,同时进行多变量的析因实验。
因果思维,即分析事物的前因后果。事物一旦发生了,要分析结果的起因,找出因果规律。事物如果还没有形成,要从现状分析,推出结果是什么样的。我们应当养成一个思维习惯,从条件推出结果,先有“因为”,后有“所以”。训l练因果思维的最佳办法,就是凡事总要刨根问底。
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