德國(guó)物理學(xué)家赫茲(1857-1894)在研究陰極射線時(shí),在實(shí)驗(yàn)中犯了錯(cuò)誤物理學(xué)家赫茲,導(dǎo)致了錯(cuò)誤的結(jié)論。
陰極射線是低壓氣體放電過(guò)程中發(fā)生的一種現(xiàn)象。 陰極射線的各種特性引起了科學(xué)家們的極大興趣,并圍繞“陰極射線到底是什么?”的問(wèn)題引起了激烈的爭(zhēng)論。 19世紀(jì)末,兩種對(duì)立的觀點(diǎn)逐漸形成:以克魯克斯為首的英國(guó)學(xué)派主張帶電粒子理論; 以赫茲為首的德國(guó)物理學(xué)派主張以太振動(dòng)理論物理學(xué)家赫茲,即陰極射線是一種波。 為了證明各自的觀點(diǎn),雙方都進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)。
作為振動(dòng)以太理論的支持者,赫茲在1883年到1892年間也進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。赫茲利用電池產(chǎn)生的穩(wěn)定高電壓進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)陰極射線不是脈動(dòng)而是連續(xù)發(fā)生的。 這是因?yàn)殛帢O射線不是由粒子組成的。 赫茲對(duì)真空管中的電流分布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),證明陰極射線的方向與真空管中的電流分布無(wú)關(guān)。 隨后他試圖檢測(cè)陰極射線所攜帶的電荷,并嘗試了在陰極射線管中加入垂直于射線的靜電場(chǎng)的實(shí)驗(yàn),看看射線在靜電場(chǎng)的作用下是否發(fā)生彎曲。 結(jié)果,沒(méi)有檢測(cè)到電荷并且沒(méi)有發(fā)生光線彎曲。 事實(shí)上,赫茲的所有實(shí)驗(yàn)都沒(méi)有成功。 赫茲不了解低壓下氣體傳導(dǎo)機(jī)制的復(fù)雜性。 由于他的放電管真空度不夠高,電場(chǎng)兩塊板之間的氣體產(chǎn)生了不同的電效應(yīng),所以沒(méi)有成功。 不幸的是,赫茲很快從這些實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論,陰極射線不帶電。 這進(jìn)一步加深了陰極射線是像光一樣的電磁波的概念。 1891年,赫茲發(fā)現(xiàn)陰極射線可以穿過(guò)某些金屬薄片。 因?yàn)楹掌澮呀?jīng)有了先入為主的觀念,他錯(cuò)誤地認(rèn)為這也是陰極射線是波的有力證據(jù),因?yàn)橹挥胁ú拍艽┻^(guò)物理物體。 直到后來(lái)湯姆遜大大提高了真空放電管的真空度,并成功證明了陰極射線是由帶負(fù)電的電子組成的事實(shí),才結(jié)束了以太振動(dòng)論與粒子論之間的爭(zhēng)論。
赫茲可能不會(huì)忘記這個(gè)教訓(xùn)。 自然科學(xué)離不開(kāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn),而科學(xué)實(shí)驗(yàn)的成功與否直接關(guān)系到當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平。 不能解決實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題,也會(huì)導(dǎo)致科學(xué)家在研究中出現(xiàn)錯(cuò)誤,并可能導(dǎo)致謬誤。 事實(shí)上,當(dāng)湯姆森做他的第一個(gè)陰極射線實(shí)驗(yàn)時(shí),也發(fā)生了與赫茲實(shí)驗(yàn)相同的現(xiàn)象。 但他并沒(méi)有急于下結(jié)論。 后來(lái),正是由于真空技術(shù)的改進(jìn),湯姆遜的實(shí)驗(yàn)才獲得成功。