在广场又玩了一阵后,刘大志问孩子们还想玩什么。孩子们也不知道月球上有什么好玩的,更不知道该到哪里去玩,就都说只要能打发时间,做什么都行。
书宁想了想,对刘大志说:“我听说,美国阿波罗16登上月球后,美国宇航员做了羽毛和铁球落地的实验,证明羽毛和铁球在真空中会同时落地。我不知道他们的实验是怎样做的,也不知道实验设计得是否合理,所以对其结果持保留态度。你能否帮我做一次这样的实验?”
刘大志说:“没问题。但这个实验必须到玻璃罩外面去做,因为外面才是没有空气的真空状态。我先给你们准备铁球和羽毛吧,另外,我还要请我们军队的后勤保障部门给你们每人准备一套罩外服装。”
孩子们正闲得无聊,他们一听可以到玻璃罩外去,都来了兴趣,就催促刘大志赶快准备需要的东西。书宁却说,做那样的实验,只有羽毛和铁球肯定不够,还要准备其它一些东西,就给刘大志列了一张所需设备器材的清单。刘大志就通过手腕上的可视电话,与军队的后勤保障部门取得联系,让他们按照书宁的要求将各种设备器材送过来,并让他们给孩子们各选一套合身的罩外服装——每套服装里都有温度控制、氧气转换、能源和动力等等用来支持、保障生命的系统,另外还有一个把头全部保护起来的头罩,头罩里有可以相互通话的耳机,头罩和衣服上有几个微型高速摄像机,还有一部戴在手腕上的可视电话。。
大概半个小时后,一辆四米多高、十多米长的无人驾驶汽车就将刘大志要求的东西运了过来。刘大志带着孩子们乘上这辆汽车,来到广寒宫玻璃罩的一处边缘。这里有一扇通道玻璃罩外的大门,这扇门虽然比供小宇宙飞船进出的门小很多,但结构设计却是一样的,它也有一个防止空气流失的隔离空间。
刘大志教孩子们穿了各自的罩外服装,并教会了他们如何使用服装上的设备,最后才让汽车行驶出玻璃罩,带着大家来到来到罩外的一片广阔平原上。欧阳媛媛嫌汽车在地上跑得太慢,要求汽车直接飞到目的地去。刘大志只好解释说,玻璃罩外没有空气,汽车的固*定*翼*(违禁词)和螺旋桨没有用武之地,所以只能用轮子在地上跑。
到了目的地后,孩子们争先恐后地跳下汽车,想体验身处真空环境里的感觉。但这套服装太高级、设计得太好了,除了服装里的空气压力让服装变得膨胀一些外,大家并没有感觉到和在有空气的环境下有什么区别,所以很快就没了新鲜感,转而争着要来做实验。
刘大志从车中拿出一个金属球和一根公鸡羽毛,又让汽车升起一个架子。那个金属球有五公斤重,是用合金做的,所以体积并不大,刚好可以握在手中;那根羽毛大概有二十厘米长,轻飘飘的,质量估计只有金属球的万分之一;那个架子上有一部升降电梯,可供人乘坐;架子的顶部有一只机械手,机械手中有一个一米长、半米宽的铁板。架子上升到十米的高度后,才停了下来。
许丽珊迫不及待地抢过金属球和羽毛,爬到架子上,对下面的同伴们说:“你们注意观察,我要把它们同时丢下来了。一二三……”她还没数到三,就把金属球和羽毛丢了下来。
由于玻璃罩外没有空气,羽毛不会受到空气阻力或浮力的影响,所以没有象在地球上那样飘飘荡荡地往下落,而是和金属球一起快速下坠,很快就落到了月球的地面上。许丽珊大声问道:“应该是金属球先落地吧?”站在下面的人有的说金属球先落地,有的说羽毛先落地,双方争论不休,谁也无法说服对方。许丽珊就大声说:“像在堂乐洞一样,民主投票,举手表决。支持哪个先落地的人多,哪个就先落地!刘大志,你当裁判好了!”
李志就抢先举起右手来,并说赞同金属球先落地的请举右手,柳熙就举起右手来;向阳说,赞同羽毛先落地的请举左手,然后他和欧阳媛媛都举起了左手。书宁和许清泉笑着摇了摇头,说自己弃权。这样,投票结果就成了二比二。两方的人都看向许丽珊,想看她支持哪一方。许丽珊大声说道:“我觉得,好像是金属球先落地,又好像是羽毛先落地。不过,李志哥平常说话比较冲,所以他的观察结果肯定是错的;向阳哥和谁都不爱争论,所以他的观察结果肯定是对的。我支持向阳哥的看法。”这样,支持金属球先落地的只有两票,支持羽毛先落地的有三票。许丽珊结果已经出来了,就就从梯子顶端下到了月球的地面。而刘大志则以中立的裁判员身份宣布:“经过民主投票表决,‘羽毛先落地’获得三票,‘金属球先落地’获得两票,三比二。现在我宣布:实验结果为,羽毛先落地!”
“荒唐。哪个先落地就是哪个先落地,就算所有人都投票反对它,还是改变不了它先落地的事实。这就象对‘1+1等于几’进行民主投票,即使全世界人都投票支持‘1+1=3’,也仍然改变不了‘1+1=2’的事实。”书宁在旁边评论说。
“你站在架子上,在观察落地结果时最容易出现偏差,所以你最没有投票权;你用一个人的说话语气和态度来确定一个人的观察结果,显得太荒唐、太没有逻辑了!”许清泉毫不客气地对许丽珊说。他又对另外三个参与投票的同伴说:“你们赞成用民主投票的方式来确定实验结果,也是毫无逻辑的荒唐表现。”
柳熙楞了一下,然后恍然大悟地说:“对啊!事实是怎样就是怎样,哪能靠民主投票来决定事实真相呢?哎,我刚才怎么就没想到这一点呢?!”
其他人也都一楞。许丽珊说:“那就再实验一次!这次不用民主投票的方式了,我也不发表观点了!”说完,她拿起金属球和羽毛,爬上架子,把它们再次丢了下来。这次,刚才投票的四个孩子都瞪大了眼睛看着,然后都说金属球明显先落地。刘大志不等书宁和清泉开口,就宣布说:“实验结果证明,金属球先落地。”
书宁故意反问道:“真的么?”柳熙想了一下,然后问书宁:“哥,你是不是认为,实验次数太少了,所以结果不可靠?”已经走下梯子的许丽珊不等书宁说话,就又说道:“那就再做一次吧!”她也不等其他人发表看发,就又爬到梯子顶端,第三次把金属球和羽毛丢了下来。刚才投票了的四个孩子发现,这一次却变成了羽毛先落地,就都不解地看着书宁。
书宁说:“知道我和清泉哥为什么不对这三次实验结果表态么?因为这三次实验做得都不合理、不严谨,其结论肯定是值得怀疑的。为什么三次实验结果都不一样?你们看我用高速摄象机拍下的画面就明白了。”他又对摄象机说道:“摄象机,传送信号,播放慢镜头。”孩子们手腕上戴的可视电话就都发出一片柔和的光芒来,光芒中出现了许丽珊刚才从架子上往下丢金属球和羽毛的镜头。
书宁解释道:“请看第一次实验。当时,丽珊几乎是同时松开两只手的,所以金属球和羽毛几乎是同时落地的。但是,当时她没做任何提示就丢了下来,我还没做好拍摄准备,我的摄像机匆忙之间就没有跟上金属球和羽毛落地的速度,更没有拍到落地一瞬间的镜头,所以无法通过慢镜头判断到底是哪个先落地。告诉你们一个残酷的事实:人的主观感觉经常是不可靠的,我们的大脑也经常会欺骗我们,所以,同样是第一次实验,你们有的人就以为是金属球先落地,有的人却认为是羽毛先落地,分歧就这样产生了。”
“接下来,请看第二次实验。丽珊可能以为,自己当时是同时松的手,其实不是。通过慢镜头可以很明显地看出来,当时她先松开了拿金属球的手,金属球先往下掉,所以先落到地上。”书宁说。许丽珊满脸诚恳地说,她当时觉得自己是同时松开了两只手的,书宁就又说道:“丽珊不存在故意先松开哪只手的主观动机,但实际上她却先松开了拿金属球的那只手。为什么?请注意,这个金属球的质量为五公斤,所以丽珊才会有意无意用五根手指紧紧抓住金属球,以免它掉下去。羽毛的质量恐怕只有金属球的万分之一,所以丽珊只用大拇指和食指,轻轻就捏住了它。这样,她的两只手在紧张感、肌肉用力程度方面就会明显不一样,并最终使大脑形成误判,造成松手时间有先后的差异。”
“再看第三次实验时的慢镜头。”书宁说。柳熙看了慢镜头,不解地问书宁:“哥,这第三次实验,怎么又变成了拿羽毛的那只手先松开呢?”书宁就继续解释说:“这可能是因为,丽珊当时已经模糊地意识到,她在做第二次实验时先松开了金属球,这一次她想让拿羽毛的手和拿金属球的手同时松开,没想到矫枉过正,反而让拿羽毛的手先松开了。虽然我解释得不一定准确,但这种差异是的确存在的。”
“也我去试两次。”柳熙说。她拿起金属球和羽毛,爬到架子顶端,把金属球和羽毛从架子上丢了两次。书宁指着慢镜头,对同伴们解释说:“看,柳熙第一次丢时,拿金属球的手明显比拿羽毛的手低很多;第二次丢时,拿羽毛的手明显先松开。所以,她做的这两次实验,结果也是不可靠的!”
欧阳媛媛、向阳和李志也都上去试了几次,但大家每次都要么一只手先松开,要么一只手比另一只手高。大家都看了看书宁,又看了看许清泉。许清泉就说,他只是科学素养比较高、比较有科学精神而已,但他在大学读的是文科,对具体的科学实验该怎么做可不太了解,所以请书宁继续解释。
书宁就继续解释说:“只有金属球和羽毛从同一高度、同一时间开始往下落,得到的实验结果才是可靠的。为了做到这两点,我会用电脑控制的机械手来代替人手。请看,梯子顶端有一只机械手,机械手中拿着一块水平的铁板。我们把金属球和羽毛同时放在那块铁板上,由于铁板是水平的,机械手在我的指令下翻转铁板,就可以确保金属球和羽毛是同时从同一高度往下落的。用这个简单方法,就可以避免用人手操作导致的各种误差了。”
柳熙问书宁:“哥,你是如何保证铁板处于水平状态的?”
书宁回答说:“问得好!我请他们在铁板上安装了水平测量仪,这样就可确保铁板翻转前是处于水平状态的,也就确保金属球和羽毛在刚开始落下时,是处于同一高度的。”
“你不是说,人的主观感觉并不一定可靠么?那你怎么消除人眼观察可能出现的误差呢?”柳熙继续问。可她不等书宁回答,就笑着自己回答说:“当然是用高速摄象机来代替人眼了!呵呵,我好傻,竟然现在才想到!”不过,她并没有因为自己刚才的“傻问题”而感到羞愧,而是高兴地拿起金属球和羽毛,爬到梯子顶端,把它们放在机械手中的铁板上,然后才走了下来。
书宁见柳熙已经下来、不会影响实验结果了,才通过手腕上的可视电话对机械手发出指令。机械手就翻转铁板,把金属球和羽毛落丢了下来。这一次,大家通过慢镜头发现,金属球和羽毛果然是在同一时间、从同一高度开始往下落的,最后也是同时落到月球表面的。
许清泉赞叹说:“书宁真聪明,不愧是小发明家,竟然用这么简单的方法,就解决了好几个问题。现在我们知道了,在真空中,羽毛和金属球的确会同时落到地面上。”
书宁却说道:“实验次数太少或无法重复出来的科研结果,都是不可靠的。在这里能做出的结果,在其它地方不一定能做出来。我们应该到其它地方再做几次,看看结果是否相同。”
孩子们都正在兴头上,加上都想乘机到月球的其它地方去玩一玩,就都要求立即到不同的地方再去做几次实验。最后,他们在刘大志的陪同下,开着汽车,跑到月球的环形山顶、深沟里、悬崖边、洞穴旁,一共做了三十多次实验,只到发现每次实验结果都相同,才尽兴地返回玻璃罩里。
一路上,刘大志不断夸奖书宁聪明,说难怪他长大后会成为非常著名的大科学家。书宁却说道:“我觉得,由于准备匆忙,而且受条件所限,这次实验我们没做到随机、双盲,也没在空气中做对照实验,也算是一个小遗憾了。不过我想,不用做对照实验,大家应该都知道,羽毛在空气中会比金属球落得慢,而且我做的本来就是真空中的落地实验,做不做空气中的对照实验都无所谓。就我目前的知识水平来说,我觉得这个实验已经做得足够合理、足够严谨了。至于实验次数,我觉得做得应该够多了,而且每次都能重复出相同的结果,所以实验结果应该是可靠的。让我最高兴的是,我学会了采用巧妙方法,把我能想到、会影响判断结果的因素都排除掉了,这应该才是我今天最大的收获!”
李志、向阳、欧阳媛媛和许丽珊对在玻璃罩外不同地形、不同地貌的“旅游”玩耍很是开心,对实验中的收获倒不是很在意。只有柳熙和许清泉高兴地对书宁说:“今天,我也跟着长了很多知识!今天的收获实在是太大了!”
欲知后事如何,请下回分解!