物理学实验（五）
马里克（2017,86）说，这些论点是“很少有人”使用黑客观察/实验的命名法“的原因，并迄今为止结束”（试图）区分观察和实验是徒劳的。“ 除了某些狭窄域中，除了可能的情况下，没有点划定这两个; 例如，黑客基于创造现象的实验的概念可能在粒子物理学的窄领域中有用。 （另见常2011年。）他倡导避免完全区分并选择“术语[该术语[那]强调这种连续性”（Malik 2017,88）。 如果我们想分析科学实践，争论之后，我们应该留下区别的思想，作为基本的根本，并转向各种“认知活动”的特征和分析，而是沿着昌（2011）所建议的线条。
这种方法的一个相当明显的危险是一种过于强调导致无意中的观察和实验的概念的连续性。 反过来，尽管在17世纪以来的阐明和发展这种实践中的作用至关重要，因此导致对科学实践分析的区别及其微妙之处。 这两种概念可能沿着可操纵性和目标现象和观察条件的可访问性形成连续体，并且这种连续体上的关键点定义了各种不断发展的实践。 因此，每个科学做法可能位于连续体上，其中位置定义其认识性质和认识性（以及道德）义务在给定的时间下施加它。 （Perović2021）
一方面，操纵现象和研究条件的程度范围从身体操纵（例如，找到一个方便的位置，以观察一个肉眼的行星），以在LHC等细节设备中生产新现象CERN，标签“实验”的目标旨在描绘实质性的操纵阈值。 另一方面，根据研究的背景知识和目的，仅仅是潜在有趣现象的检测（例如，金属检测器在地上检测到某些东西）的观测可访问性范围，一直观察现象的性质（例如，金属物体的显微镜分析）。
5.与生物学实验进行一些比较
5.1认识论策略和胡椒蛾实验
关于实验哲学的一项评论是，所有这些例子都取自物理，因此有限。 在本节中，将提出论据这些讨论也适用于生物学。
虽然实验的认识论的所有插图来自物理学，但大卫加工（1998年）表明它们也用于生物学。 他的例子是Kettlewell（1955; 1956; 1958年）的进化生物学实验，在胡椒蛾，贝斯敦近贝贝氏菌。 蛾的典型形式具有浅色斑点外观，有两种较暗的形式f。 Carbonaria，几乎是黑色的，而F。 Insularia，中间颜色。 蛾的典型形式在英国岛和欧洲最普遍，直到十九世纪中叶。 那时事情开始改变。 越来越多的工业污染使树木和岩石的表面变暗，并且还杀死了污染源下风的森林的地衣掩护。 与这些变化相吻合，自然主义者发现稀有，较暗形式的几种蛾类，特别是胡椒蛾，在污染源下风的区域变得普遍。
Kettlewell试图测试这种现象的选择案例。 e.b. 福特（1937年）曾提出过这一效果的两部分解释：1）较深的飞蛾具有卓越的生理学和2）丝瓜基因的传播被限制在工业领域，因为较深的颜色使Carbonaria与禽流量更加显着农村地区的掠夺者和污染地区的显着显着。 Kettlewell认为，福特已经建立了较深的飞蛾的卓越活力，并且他想测试蛾的较深形式对工业领域的掠夺者显着的假设。
Kettlewell的调查包括三个部分。 在第一部分中，他使用人类观察者调查他所提出的评分方法是否准确评估不同类型飞蛾对不同背景的相对特征性。 测试表明，在“正确”的背景上，典型的地衣上典型的背景和黑蛾在烟灰黑暗的背景上几乎总是判断不显眼的，而“不正确”的背景是判断显眼的飞蛾。
第二步涉及将鸟类释放到包含所有三种类型的蛾的笼中，也是烟灰黑色和地衣覆盖的树皮作为休息的地方。 经过一些困难（有关详细信息，请参阅Rudge 1998），Kettlewell发现鸟类以与人类观察者所衡量的显着性相似的鸟类捕食。
第三步是调查鸟类是否优先捕食野外的蛾子。 Kettlewell在污染的环境（伯明翰）中使用了标记释放 - 再捕获实验，并在未受污染的木材中。 他在伯明翰附近的一个地区发布了630种标记的男性飞蛾，其中包含了捕食者和自然界限。 然后，他使用两种不同类型的捕集器重新夺取飞蛾，每个陷阱都包含所有三种类型的初级女性来防止信息素差异的可能性。
Kettlewell发现，Carbonaria在烟灰 - 黑暗的环境中存活的可能性是（27.5％），如典型（12.7％）。 然而，他担心他的结果可能是他的实验程序的文物。 也许所使用的陷阱对一种类型的蛾更具吸引力，一种形式的蛾更容易迁移，或者一种类型的蛾刚刚寿命更长。 他通过表明这两种类型的陷阱都是相同的替换率来消除了第一个替代方案。 利用自然边界和陷阱放置超出这些边界的第二个，并且之前的实验显示了寿命没有差异。 污染环境的进一步实验证实，Carbonaria在典型中存活的可能性是其余的两倍。 未污染的环境中的实验表明，典型的是作为Carbonaria生存的三倍。 Kettlewell得出结论，这种选择是Carronaria在污染环境中的患病率的原因。
Rudge还证明了Kettlewell使用的策略是上面在实验的认识学中描述的策略。 他的例子在表1中给出（有关更多详细信息，请参阅Rudge 1998）。
认识论策略。来自kettlewell的例子
1。该装置再现已知现象的实验检查和校准。 使用评分实验来验证所提出的评分方法是可行和目标。
2。再现预先已知的伪像存在。 特有叛乱人群的重新验证数据分析。
3。消除符号的背景来源和结果的替代解释。 使用自然障碍以最大限度地减少迁移。
4。使用结果本身争论他们的有效性。 拍摄捕食飞蛾的鸟类。
5。使用独立良好的证据理论来解释结果。 福特工业黑星蔓延理论的利用。
6。使用基于井道理论的装置。 使用Fisher，Ford和Shepard技术。 [标记释放捕获方法已在几个早期的实验中使用]
7。使用统计参数。 大量飞蛾的使用和分析。
8。盲分析。未使用。
9。干预，实验者在观察中操纵物体不存在
10。使用不同实验的独立确认。 使用两种不同类型的陷阱来重新捕获飞蛾。
表1.从H.B.D的进化生物学中的实验主义者使用的认识论策略的例子。 Kettlewell（1955年，1956年，1958年）对工业黑狮的调查。 （参见Rudge 1998）。
5.2 Meselson-Stahl实验：“生物学中最美丽的实验”
实验在物理学中扮演的角色也是它在生物学中扮演的角色。 在上一节中，我们已经看到Kettlewell的实验既测试并确认理论。 我之前讨论了一系列的重要实验，这些实验决定了两个竞争的理论，那些保守奇偶阶层和那些没有的人。 在本节中，我将讨论一个实验，这些实验在三种竞争机制中决定了DNA的复制，分子现在被认为对遗传负责。 这是另一个至关重要的实验。 它强烈支持一个拟议的机制，并反对另外两个。 （有关这一集的详细信息，请参阅福尔摩斯2001.）
1953年，弗朗西斯克里克和詹姆斯·沃森提出了脱氧核糖核酸（DNA）的三维结构（Watson和Crick 1953a）。 它们所提出的结构由螺旋缠绕在共同轴线的两条多核苷酸链组成。 这是着名的“双螺旋”。 链条通过四个氮基碱 - 腺嘌呤，胸腺嘧啶，胞嘧啶和鸟嘌呤组合结合在一起。 由于结构要求仅允许碱对腺嘌呤 - 胸腺嘧啶和胞嘧啶 - 鸟嘌呤。 因此，每个链都是互补的。 如果在一个链中存在的位置处存在腺嘌呤碱基，则在另一个链中的相同位置存在胸腺嘧啶基座，反之亦然。 这同样适用于胞嘧啶和鸟嘌呤。 然而，沿链子的碱的顺序不是以任何方式限制，并且它是承载遗传信息的精确碱基。
当他们提出建议时，拟议的结构的重要性并没有在沃特森和克里克队上丢失。 他们评论说：“它没有逃脱我们的注意，我们假设的具体配对立即表明了遗传物质的可能复印机制。”
如果DNA在遗传学中发挥这种至关重要的作用，那么必须有一种用于复制分子的机制。 在Watson-Crick建议之后的短时间内，提出了三种不同的用于复制DNA分子的不同机制（Delbruck和1957年）。 这些如图A中所示。通过枪支支架提出并称为保守复制的第一，表明母体DNA分子中的每种链中的每一个在新材料中复制。 这产生了由原始母体DNA分子和一个新合成的DNA分子组成的第一代。 第二代将包括父母DNA和三个新的DNA。
DNA复制的可能机制
图A：DNA复制可能的机制。 （左）保守复制。 母体DNA的两条链中的每一种被复制以产生不变的亲和性DNA和一个新合成的DNA。 第二代由一个父DNA和三个新的DNA组成。 （中心）半透级复制。 每个第一代DNA分子含有一股母体DNA和一个新合成的链。 第二代由两个混合DNA和两个新的DNA组成。 （右）分散复制。 父链条以间隔打破，父母段与新段结合，以形成子链。 较暗的段是父母DNA，更轻的段是新合成的DNA。 来自Lehninger（1975）。
第二所提出的机制，称为半透音剂复制的机理是当前的每条链作为第二新合成互补链的模板，然后将其与原始链组合以形成DNA分子。 这是由Watson和Crick（1953B）提出的。 第一代由两个混合分子组成，每个杂交分子含有一股亲本DNA和一个新合成的链。 第二代由两个杂种分子和两个完全新的DNA组成。 Max Delbruck提出的第三种机制是分散复制，其中父母DNA链以间隔打破，并且父母片段与新的段结合以形成子股。
在本节中，Matthew Meselson和Franklin Stahl的实验被称为“生物学中最美丽的实验”，旨在回答正确的DNA复制机制问题（Meselson和Stahl 1958）。 Meselson和Stahl描述了他们提出的方法。 “我们预计将赋予DNA分子增加的标签增加的密度可能允许通过沉降技术分析该分布。 为此，开发了一种方法，用于检测大分子之间的小密度差异。 通过使用这种方法，我们观察到重氮同位素的分布
15
n
在均匀转移后DNA分子中
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n
- 标记，将细菌种群呈指数级增长的细菌种群含有普通氮同位素的生长培养基
14
n
“（Meselson和Stahl 1958，PP。671-672）。
Meselson-Stahl原理图
图B：Meselson-Stahl实验的示意图。 来自沃森（1965年）。
在图B中示意性地描述了实验.MeSelson和Stahl将DNA样品放入氯化铯溶液中。 当样品以高速旋转时，更密集材料进一步远离旋转轴而不是较小的材料。 这导致氯化铯的溶液，其具有增加的密度，因为可以从旋转轴线进一步远离旋转。 DNA在其密度等于溶液的位置达到平衡。 Meselson和Stahl在含有氯化铵的培养基中增长大肠杆菌细菌
（
nh
4
cl
）
作为氮的唯一来源。 他们为包含的媒体做到了这一点
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，普通氮，或
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n
，同位素较重。 通过破坏细胞膜，它们可以获得含有的DNA样本
14
n
要么
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。 首先，他们首先表明它们确实可以通过离心分离两种不同的DNA（图C）。 通过吸收紫外光和显示用密度计获得的信号强度的图表，两种类型的DNA的分离是透明的。 另外，两个峰之间的分离表明它们能够将由杂种DNA与来自重和光带组成的中间带。 这些早期结果认为实验装置正常工作，并且所获得的所有结果都是正确的。 很难想象一个可以再现这些结果的装置故障或实验背景的来源。 这类似，虽然肯定是不相同的，但伽利略的观察木星的卫星或Millikan对电子电荷的测量。 在这两个集中，结果是他们自己的正确性。
Meselson-Stahl原理图
图C：分离
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DNA来自
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n
通过离心进行DNA。 左边的乐队是
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n
DNA，右边是来自
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n
的DNA。 来自Meselson和Stahl（1958）。
然后梅尔森和斯塔尔然后生产仅包含大肠杆菌的样品
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n
通过将其生长在含有氯化铵的培养基中
15
n
（
15
nh
4
cl
）
为十四代。 然后他们突然改变了媒介
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n
通过增加多倍的时间
14
nh
4
cl
。 在添加之前采集样品
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以后的几代间隔。 将细胞膜破裂以将DNA释放到溶液中，并将样品离心并采取紫外线吸收照片。 此外，使用记录密度计扫描照片。 结果如图D所示，显示照片和密度计迹线。 该图表明，只有重（齐全的）DNA的开始。 随着时间的推移，一种观察更多和更多的半标记的DNA，直到在一代时间仅存在半标记的DNA。 “随后发现只有一半标记的DNA和完全未标记的DNA。 当添加后两代经过时
14
n
半标记和未标记的DNA以相等的量存在“（第676页）。 （这正是半透明复制机制预测的）。 通过四代，样品几乎完全由未标记的DNA组成。 通过检查含有相等数量的样量0和1.9的样品，提供了中间密度带中的DNA的结论的结论。 如果半透音机制是正确的，则生成1.9应该具有大约相等的未标记和半标记的DNA，而生成0只包含完全标记的DNA。 可以看出，有三个清晰的密度频段和梅尔森和斯赫尔发现中间频带以其为中心
（
50
±
2
）
百分比的差异
14
n
和
15
n
频段，显示在底部照片（几代0和4.1）中。 如果DNA为一半标记，这恰恰是人们期望的。
吸收照片和密度计痕迹
图D：（左）紫外线吸收照片显示从加入过量的各次从大肠杆菌离心DNA离心DNA带的紫外线吸收照片
14
n
基质到生长
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文化。 （右）照片的密度计痕迹。 初始样品都是重的（
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n
的DNA）。 随着时间的时间进行，第二中间带开始出现，直到一代，所有样品都是中间质量（杂交DNA）。 在较长的时间出现光线DNA，直到4.1代，样品几乎都是更轻的DNA。 这正是Watson-Crick半透号机制所预测的。 来自Meselson和Stahl（1958年）
Meselson和Stahl表示它们的结果如下，“DNA的氮在两个亚基之间划分，在许多世代保持完整...... 在复制之后，每个女儿分子已经接受了一个父母亚基“（第676页）。
Meselson和Stahl还注意到他们的工作对DNA复制的提出机制决定了解。 在标有“Watson-Crick Model”的一部分中，他们注意到，“DNA分子的结构”建议对Watson并克里克克里克克里克克里克斯的明确和结构性地理解的假设进行重复的DNA分子。 根据这个想法，两个链分开，暴露碱的氢键位点。 然后，根据基础配对限制，每个链用作合成其补充的模板。 因此，每个子分子含有与新合成的链条配对的父母链中的一种。 本实验的结果符合DNA复制的Watson-Cric模型的期望符合“（第677-678页）。
它还表明，Delbruck提出的分散复制机制，具有较小的亚基，不正确。 “由于发现如此获得的亚基的表观分子量被发现接近完整分子的一半，因此可以进一步得出结论，在重复时保守的DNA分子的亚基是单一的连续结构。 德布鲁克提出的DNA复制方案总是排除在一起“（第681页）。 后来的John Cairns和其他人表明DNA的亚基是DNA结构Watson-CrIC模型的整个单核苷酸链。
Meselson-Stahl实验是生物学的重要实验。 它决定了三种提出的DNA复制机制。 它支持Watson-Crick Semiconservative机制，并消除了保守和分散机制。 它对生物学中的实验中的实验中起着类似的作用在物理学中展示了非经济体现的实验。 因此，我们已经看到证据表明，实验在生物学和物理学中起着类似的角色，以及相同的认识论策略在两个学科中使用。
6.计算机模拟和实验
一个有趣的科学发展，从而在科学哲学中，越来越多地利用，计算机模拟的使用和重要性。 在一些领域，例如高能量物理学，模拟是所有实验的重要组成部分。 可以说没有计算机模拟，这些实验将是不可能的。 科学哲学在讨论计算机模拟是否是实验，理论或一些新的做科学的混合方法中有相当大的文献。 但是，作为Eric Winsberg评论道，“我们换句话说，拒绝过度保守的直觉，即计算机仿真只不过是无聊和简单的理论应用。 但是，我们避免拥抱相反的，过于宏伟的宏伟的直觉，即模拟是一种根本新的知识产品，“在一个标准”中的实验。 事实上，我们已经看到，清醒地定位模拟“在方法地图上”不是一个简单的事情（Winsberg 2010，第136页）。“
鉴于计算机模拟在科学中的重要性，我们必须有很好的理由相信他们的结果。 埃里克·winsberg（2010），温迪帕克（2008）和其他表明，科学家使用策略神似这些讨论第1.1.1，争论的正确性计算机模拟。
7.结论
在本入口中，已经提出了对实验结果的性质的不同看法。 一些人认为，接受实验结果是基于认识论争论，而其他人则基于未来的实用，社会利益或与现有社区承诺的协议。 然而，每个人都同意，无论任何原因，实验结果都达成了共识。 这些结果然后在物理学中发挥了许多重要作用，我们已经检查了几个角色，虽然肯定不是所有这些角色。 我们已经看到了两种竞争理论之间的实验，呼吁新的理论，确认理论，反驳理论，提供了确定理论的数学形式的证据，并提供了在接受理论中涉及的基本粒子存在的证据。 我们还看到实验有自己的生活，独立于理论。 如果我认为，顾虑学程序为实验结果提供了合理信念的理由，那么实验可以合法地发挥我讨论的角色，可以为科学知识提供基础。
