死刑,从而肯定了光的波动说。而后来科学的发展发现,光的本性并不是像惠更斯所认为的 那样是弹性波,而是一种电磁波,而且光不仅具有波动性还具有粒子性。这说明,定性实验 (判决实验)不可能一劳永逸地完全证实整个假说的理论内容。虽然有时就假说的局部验证而 言,某一个别的实验能够起到决定性的作用,但是,个别的孤立的实验活动,还不足以验证 整个假说的真理性 (以太是古希腊哲学家所设想的一种物质,是一种曾被假想的电磁波的传播物质,以太无所不在,没 有质量,绝对静止,按照当时的猜想,以太充满整个宇宙,电磁波可以在其中传播。假如太阳静止在以太 系中,由于地球绕太阳转动,相对于以太有一个速度v,因此如在地球上测量光速,在不同方向上测得的数 值应该是不相同的最大为c+v,最小为c-v,如果太阳在以太系上不是静止的,地球上测量不同方向的光速 也应该有所不同。1881-1884年为测量地球和以太的相对速度,进行了著名的迈克尔逊-莫雷试验,试验结 果显示,不同方向上的光速没有差异,这就证明了光速不变原理,也进而判定以太并不存在。) (2)定量实验这种实验用以测定某个对象的数值,或求出某些因素间的经验公式、经 验定律以及揭示各个因素之间的数量关系。如卡文迪许测定引力常数的实验,菲索测定光速 的实验,汤姆生测定电子荷质比的实验,就是这样的例子 定量实验是在定性基础上认识的深化,定量测定只有加以数学化,才能说明对问题的认 识已经深化。 (3)析因实验这是一种已知结果去分析、寻找未知原因的实验。因为因果关系是客观 世界中普遍存在的现象,任何一种事物必有其产生的原因,也必然会引起一定的结果,世界 上没有无果之因,也没有无因之果,因而从已知的结果去寻找事物的真正原因,是科学认识 的重要方法。析因实验就是这一思想的实际应用。在进行析因实验中,通常都是固定其他可 能的影响因素,而改变其中的一个因素,依次进行实验,然后进行分析对比。比较著名的例 子如法国微生物学家巴斯德用肉汤作灭菌实验,找出空气中的微生物进入培养液并大量繁殖 是导致食物腐败的原因;法国细菌学家尼科尔通过病人人院洗澡并换去带虱衣服的实验,找 出体虱是斑疹伤寒的媒介原因,因此而获得了1928年的诺贝尔奖。进行析因实验,重要的是 要进行周密的调査研究,尽可能掌握影响已知结果的各种原因,不放过任何微小的可疑线索 (4)对照实验也叫比较实验。通过对照和比较的实验方法,揭示研究对象的某种性质 或某种原因。科学硏究中,特别是在生物学的硏究活动中,往往通过对照实验来验证某些假 说。这种实验有两个或两个以上的相似组群:一个是对照组,作为比较的标准;另一个是实验 组,实验中人们通过某种实验步骤,判定实验组是否具有某种性质或影响。例如,人们早已 观察到植物具有向光生长的特点,但光线作用于什么部位而使它向光生长呢?达尔文运用对 照实验的方法,首先揭开了这一自然秘密。他选用两组植物做实验,将一组植物不作任何处 理,任其自然发展,作为对照组;用金箔做成不透光的小帽子套在另一组植物的生长锥上
16 死刑，从而肯定了光的波动说。而后来科学的发展发现，光的本性并不是像惠更斯所认为的 那样是弹性波，而是一种电磁波，而且光不仅具有波动性还具有粒子性。这说明，定性实验 (判决实验)不可能一劳永逸地完全证实整个假说的理论内容。虽然有时就假说的局部验证而 言，某一个别的实验能够起到决定性的作用，但是，个别的孤立的实验活动，还不足以验证 整个假说的真理性。 （以太是古希腊哲学家所设想的一种物质，是一种曾被假想的电磁波的传播物质，以太无所不在，没 有质量，绝对静止，按照当时的猜想，以太充满整个宇宙，电磁波可以在其中传播。假如太阳静止在以太 系中，由于地球绕太阳转动，相对于以太有一个速度v，因此如在地球上测量光速，在不同方向上测得的数 值应该是不相同的最大为c+v，最小为c-v，如果太阳在以太系上不是静止的，地球上测量不同方向的光速， 也应该有所不同。1881-1884年为测量地球和以太的相对速度，进行了著名的迈克尔逊-莫雷试验，试验结 果显示，不同方向上的光速没有差异，这就证明了光速不变原理，也进而判定以太并不存在。） （2）定量实验这种实验用以测定某个对象的数值，或求出某些因素间的经验公式、经 验定律以及揭示各个因素之间的数量关系。如卡文迪许测定引力常数的实验，菲索测定光速 的实验，汤姆生测定电子荷质比的实验，就是这样的例子。 定量实验是在定性基础上认识的深化，定量测定只有加以数学化，才能说明对问题的认 识已经深化。 （3）析因实验这是一种已知结果去分析、寻找未知原因的实验。因为因果关系是客观 世界中普遍存在的现象，任何一种事物必有其产生的原因，也必然会引起一定的结果，世界 上没有无果之因，也没有无因之果，因而从已知的结果去寻找事物的真正原因，是科学认识 的重要方法。析因实验就是这一思想的实际应用。在进行析因实验中，通常都是固定其他可 能的影响因素，而改变其中的一个因素，依次进行实验，然后进行分析对比。比较著名的例 子如法国微生物学家巴斯德用肉汤作灭菌实验，找出空气中的微生物进入培养液并大量繁殖 是导致食物腐败的原因;法国细菌学家尼科尔通过病人人院洗澡并换去带虱衣服的实验，找 出体虱是斑疹伤寒的媒介原因，因此而获得了1928年的诺贝尔奖。进行析因实验，重要的是 要进行周密的调查研究，尽可能掌握影响已知结果的各种原因，不放过任何微小的可疑线索。 （4）对照实验也叫比较实验。通过对照和比较的实验方法，揭示研究对象的某种性质 或某种原因。科学研究中，特别是在生物学的研究活动中，往往通过对照实验来验证某些假 说。这种实验有两个或两个以上的相似组群:一个是对照组，作为比较的标准;另一个是实验 组，实验中人们通过某种实验步骤，判定实验组是否具有某种性质或影响。例如，人们早已 观察到植物具有向光生长的特点，但光线作用于什么部位而使它向光生长呢?达尔文运用对 照实验的方法，首先揭开了这一自然秘密。他选用两组植物做实验，将一组植物不作任何处 理，任其自然发展，作为对照组;用金箔做成不透光的小帽子套在另一组植物的生长锥上
使这组植物在侧光下生长,作为实验组。实验结果发现,对照组植物表现出向光生长现象, 而经过处理的实验组植物则没有这种现象。对照实验的结果判定:光线作用于植物的生长锥 而使它向光生长。 对照实验的一个基本要求,是对照组和实验组的条件要尽可能一致。如果条件不一致, 就无法找出实验对象的特征。如果以晕船药试于船员,而以船客为对照,双方的条件就不 一样。船员已习惯于航行,不吃药也可能不晕船。因此,这种实验结果是不成功的。另外, 人们的主观偏爱倾向也是对照实验的大忌。比如在两种实验中进行“甲”和“乙”的良种 对比,实验者原来喜欢后者,在实验申就可能会在“乙”的管理上更细心一点,这样的实 验结果当然就不可靠。 (5)模拟实验在科学研究中,难免要受主观、客观条件的限制,例如,自然过程中有 时”事过境迁”,如地球上生命起源和进化,有的范围广大,各种因素交织在一起,有些工 程、建筑不允许直接试验等等。当某些研究对象难以甚至无法进行直接的观察和实验时, 人们常常借助于间接的手段进行实验研究,以获得关于对象的信息。这种方法在实验中被 称为模拟实验方法 有关模拟实验的讨论见后 当然,从不同角度来划分,实验还可以区分出其他形式,如中间实验、结构分析实验 等等。而且随着生产实践和科学实验的进一步发展,以及研究领域的扩大,实验方法的种 类还在不断增加,但以上几种形式是最常见的。 2)科学实验的程序和原则 具体的科学实验活动会有不同,但大体应包括以下程序: 第一,实验目标的制定。实验目标依赖于研究课题,科硏课题一旦确定,就大体上确 定了实验目标。在这个过程中,要确定实验的目的,明确实验要解决的问题。根据先行的 理论分析和数值推导确定待测的量或预期现象 第二,实验方案设计。不论是验证假说还是探索新规律,都必须有一个实验方案,这 就要进行实验设计。其目的在于对将要进行的工作有一个初步的考虑,并以此明确具体实 施办法。如果文献中能找到现成的方案或方法,则应该用心消化它的要点和特点;如果没有, 则需自行设计,这也往往需要参考别人的设计。完全独创的实验设计是应大力提倡的,但 设计者要做周密的、认真的思考。在设计时,首先要根据对象的属性确定对象的控制变量 对那些不可控制的变量分为确定的和未知的两类,并尽量设法减少不可控制变量的干扰 其次,确定参量的测定方法。测定数值可分为相对测量与绝对测量。再次,要选择适当的
17 使这组植物在侧光下生长，作为实验组。实验结果发现，对照组植物表现出向光生长现象， 而经过处理的实验组植物则没有这种现象。对照实验的结果判定:光线作用于植物的生长锥 而使它向光生长。 对照实验的一个基本要求，是对照组和实验组的条件要尽可能一致。如果条件不一致， 就无法找出实验对象的特征。如果以晕船药试于船员，而以船客为对照，双方的条件就不 一样。船员已习惯于航行，不吃药也可能不晕船。因此，这种实验结果是不成功的。另外， 人们的主观偏爱倾向也是对照实验的大忌。比如在两种实验中进行“甲”和“乙”的良种 对比，实验者原来喜欢后者，在实验申就可能会在“乙”的管理上更细心一点，这样的实 验结果当然就不可靠。 （5）模拟实验在科学研究中，难免要受主观、客观条件的限制，例如，自然过程中有 时"事过境迁"，如地球上生命起源和进化，有的范围广大，各种因素交织在一起，有些工 程、建筑不允许直接试验等等。当某些研究对象难以甚至无法进行直接的观察和实验时， 人们常常借助于间接的手段进行实验研究，以获得关于对象的信息。这种方法在实验中被 称为模拟实验方法。 有关模拟实验的讨论见后。 当然，从不同角度来划分，实验还可以区分出其他形式，如中间实验、结构分析实验 等等。而且随着生产实践和科学实验的进一步发展，以及研究领域的扩大，实验方法的种 类还在不断增加，但以上几种形式是最常见的。 2）科学实验的程序和原则 具体的科学实验活动会有不同，但大体应包括以下程序: 第一，实验目标的制定。实验目标依赖于研究课题，科研课题一旦确定，就大体上确 定了实验目标。在这个过程中，要确定实验的目的，明确实验要解决的问题。根据先行的 理论分析和数值推导确定待测的量或预期现象。 第二，实验方案设计。不论是验证假说还是探索新规律，都必须有一个实验方案，这 就要进行实验设计。其目的在于对将要进行的工作有一个初步的考虑，并以此明确具体实 施办法。如果文献中能找到现成的方案或方法，则应该用心消化它的要点和特点;如果没有， 则需自行设计，这也往往需要参考别人的设计。完全独创的实验设计是应大力提倡的，但 设计者要做周密的、认真的思考。在设计时，首先要根据对象的属性确定对象的控制变量。 对那些不可控制的变量分为确定的和未知的两类，并尽量设法减少不可控制变量的干扰。 其次，确定参量的测定方法。测定数值可分为相对测量与绝对测量。再次，要选择适当的
试样 第三,实验实施。包括实验仪器的研制、安装、操作和实验数据的记。实验仪器的精 密度、操作上的粗心或疏忽、观测上的错误、实验数据记录不完全或不准确等,都会严重 影响实验效果 第四,实验数据的处理。也就是通过对实验结果的分析整理,确定所获得的科学事实 现代实验大多涉及用各种信号显示出来的大量数据,只有通过各种技术手段才能使之转化 成一目了然的实验资料。实验中还不可避免地会出现种种误差,必须使用理论思维和数学 工具的处理,才能作出准确的判断。通过技术处理有助于揭示事物的本质。 第五,对实验结果的评价和分析整理。为了挖掘出实验结中的深刻含义,获得科学中 的新发现,必须对实验结果进行分析、评价。 为了比较客观地评价一个实验的结果,实验人员首先必须正确地认识自己使用的技术 方法的局限性和各种方法所能达到的精度。对于有条件限制的实验结果的适用范围,必须 有客观的估计,不应该过分地信任,下结论时也必须十分小心谨慎。这除了要求实验者有 实事求是的态度以外,有可能的话,最好用某种客观的尺度来评定自己的实验结果。其次, 保障客观地评价实验结果的另一个方法,就是运用统计学的方法,通过大量的反复的实验, 从中区分本质的东西和现象的东西。最后对于实验结果的分析整理,是一个去粗取精、去 伪存真的加工制作过程,因此,对于数据的处理,应取审慎态度。在做完实验,并把实践 结果进行整理和评价以后,就应该将实验结果与已知的经验或理论知识联系起来,加以解 释。但是,正确地解释实验结果往往并不是很容易的,甚至会出现很多谬误。有时一个人 做过一个实验,取得了某种观察事实,其意义并不为当事者所理解,甚至要过一段时间后 才由其他人作出合理的说明,这说明正确的解释也是不容易的。例如1859年普吕克尔从实 验上发现了一种射线,但不知它是什么东西。1869年希托夫发现了这种射线能被磁场偏转。 1871年瓦尔莱发现了它们带有负电荷,1879年哥耳德斯坦把这种射线称为”阴极射线".1883 年,赫兹根据一系列实验把阴极射线错误地认为是纵波辐射。直到1895年,人们才放弃了 赫兹的解释,并根据阴极射线在磁场中的偏转和荷质比的测量,最后把它合理地解释为电 子射线流 为了保证实验结果是正确的,还应遵守以下原则: 是确定误差范围,区别系统误差和偶然误差,把误差限制在可允许的范围内,使之 具有可比性,以便于对实验数据的科学价值作出正确的判断 二是实验结果应具有可重复性。只有在同样的条件下,必然出现的结果才是可靠的
18 试样。 第三，实验实施。包括实验仪器的研制、安装、操作和实验数据的记。实验仪器的精 密度、操作上的粗心或疏忽、观测上的错误、实验数据记录不完全或不准确等，都会严重 影响实验效果。 第四，实验数据的处理。也就是通过对实验结果的分析整理，确定所获得的科学事实。 现代实验大多涉及用各种信号显示出来的大量数据，只有通过各种技术手段才能使之转化 成一目了然的实验资料。实验中还不可避免地会出现种种误差，必须使用理论思维和数学 工具的处理，才能作出准确的判断。通过技术处理有助于揭示事物的本质。 第五，对实验结果的评价和分析整理。为了挖掘出实验结中的深刻含义，获得科学中 的新发现，必须对实验结果进行分析、评价。 为了比较客观地评价一个实验的结果，实验人员首先必须正确地认识自己使用的技术 方法的局限性和各种方法所能达到的精度。对于有条件限制的实验结果的适用范围，必须 有客观的估计，不应该过分地信任，下结论时也必须十分小心谨慎。这除了要求实验者有 实事求是的态度以外，有可能的话，最好用某种客观的尺度来评定自己的实验结果。其次， 保障客观地评价实验结果的另一个方法，就是运用统计学的方法，通过大量的反复的实验， 从中区分本质的东西和现象的东西。最后对于实验结果的分析整理，是一个去粗取精、去 伪存真的加工制作过程，因此，对于数据的处理，应取审慎态度。在做完实验，并把实践 结果进行整理和评价以后，就应该将实验结果与已知的经验或理论知识联系起来，加以解 释。但是，正确地解释实验结果往往并不是很容易的，甚至会出现很多谬误。有时一个人 做过一个实验，取得了某种观察事实，其意义并不为当事者所理解，甚至要过一段时间后 才由其他人作出合理的说明，这说明正确的解释也是不容易的。例如1859年普吕克尔从实 验上发现了一种射线，但不知它是什么东西。1869年希托夫发现了这种射线能被磁场偏转。 1871年瓦尔莱发现了它们带有负电荷，1879年哥耳德斯坦把这种射线称为"阴极射线".1883 年，赫兹根据一系列实验把阴极射线错误地认为是纵波辐射。直到1895年，人们才放弃了 赫兹的解释，并根据阴极射线在磁场中的偏转和荷质比的测量，最后把它合理地解释为电 子射线流。 为了保证实验结果是正确的，还应遵守以下原则: 一是确定误差范围，区别系统误差和偶然误差，把误差限制在可允许的范围内，使之 具有可比性，以便于对实验数据的科学价值作出正确的判断。 二是实验结果应具有可重复性。只有在同样的条件下，必然出现的结果才是可靠的
才能为大家接受。 三是要进行必要的对照实验,使对实验结果的解释具有确定性。 3)实验对理论研究的依赖关系 实验的发展与科学理论的发展以及整个科学的进步具有非常密切的关系。科学以实验 为基础,在实验基础上检验理论、发展理论;另一方面,整个实验过程又离不开科学理论, 科学理论对科学实验具有重要的指导作用 第一,科学理论对科学实验的导向作用。在正确的理论指导下,人们可以有目的地在 实验中大胆地探索,并且往往能获得预期的探索结果。如从物理学的观点来看,1945年第 一颗原子弹的爆炸,是人类所做的前所未有的最大的科学实验。这次爆炸之所以能够实现, 从科学实验的角度来看,完全是在当时已经比较成熟的物理学理论指导下大胆预言的 结果。再比如,天文学上的海王星和冥王的发现,是科学家们根据引力定律,从理论上计 算出来之后由天文学家们发现的 第二,科学理论对实验题目的选择具有指导作用。当代的科学实验都是在科学理论指 导下的科学实验,盲目的实验是没有的。科学理论为科学研究提供了一定的理论背景和支 持。只有在科学理论指导下、人们才能选择有意义的并能实现的课题。如著名实验物理学 家吴健雄,在杨振宁、李政道提出的弱相互作用下宇称不守恒的理论指导下,设计用钻-60 做实验证明了在弱相互作用下宇称不守恒的假说。又如,当牛顿提出万有引力定律之后, 根据这一理论,地球应该是椭球形而不应该是正球型,根据这一思想,英法两国各派出 个测量队,去测定地球的扁率,最后的观测表明,地球确是椭球形,证明了牛顿力学是正 确的 第三,实验的构思、设计要以理论为基础。实验对理论的依赖,要求实验构思设计必 须依据一定的科学原理。一般说来,实验的构思设计要以两个原理为基础:一个是实验所要 探索的原理和设想,另一个是实验主体仪器本身所应用的科学原理。建立在科学原理基础 之上的、巧妙的实验构思被称为实验发展史上的佳话。麦克尔逊和莫雷通过巧妙的构思 用光干涉效应来测量沿着不同方向发出的光线的速度之差,实验得到的却是零结果,由此 否定了以太假说 第四,对实验结果分析和解释,做出正确的结论,是科学实验的必要环节。这一过程 需要科学理论的指导。历史上也有过这样的教训:英国著名科学家普里斯特利通过科学实 验,制造出了氧,这本是一个重要的科学发现,但是由于他深受″燃素说w的影响,并没有 认识到这是一个新元素,而是错误地认定它就是一种新燃素,失去了科学发现的机会。这
19 才能为大家接受。 三是要进行必要的对照实验，使对实验结果的解释具有确定性。 3)实验对理论研究的依赖关系 实验的发展与科学理论的发展以及整个科学的进步具有非常密切的关系。科学以实验 为基础，在实验基础上检验理论、发展理论;另一方面，整个实验过程又离不开科学理论， 科学理论对科学实验具有重要的指导作用: 第一，科学理论对科学实验的导向作用。在正确的理论指导下，人们可以有目的地在 实验中大胆地探索，并且往往能获得预期的探索结果。如从物理学的观点来看，1945年第 一颗原子弹的爆炸，是人类所做的前所未有的最大的科学实验。这次爆炸之所以能够实现， 从科学实验的角度来看，完全是在当时已经比较成熟的物理学理论指导下大胆预言的 结果。再比如，天文学上的海王星和冥王的发现，是科学家们根据引力定律，从理论上计 算出来之后由天文学家们发现的。 第二，科学理论对实验题目的选择具有指导作用。当代的科学实验都是在科学理论指 导下的科学实验，盲目的实验是没有的。科学理论为科学研究提供了一定的理论背景和支 持。只有在科学理论指导下、人们才能选择有意义的并能实现的课题。如著名实验物理学 家吴健雄，在杨振宁、李政道提出的弱相互作用下宇称不守恒的理论指导下，设计用钻-60 做实验证明了在弱相互作用下宇称不守恒的假说。又如，当牛顿提出万有引力定律之后， 根据这一理论，地球应该是椭球形而不应该是正球型，根据这一思想，英法两国各派出一 个测量队，去测定地球的扁率，最后的观测表明，地球确是椭球形，证明了牛顿力学是正 确的。 第三，实验的构思、设计要以理论为基础。实验对理论的依赖，要求实验构思设计必 须依据一定的科学原理。一般说来，实验的构思设计要以两个原理为基础:一个是实验所要 探索的原理和设想，另一个是实验主体仪器本身所应用的科学原理。建立在科学原理基础 之上的、巧妙的实验构思被称为实验发展史上的佳话。麦克尔逊和莫雷通过巧妙的构思， 用光干涉效应来测量沿着不同方向发出的光线的速度之差，实验得到的却是零结果，由此 否定了以太假说。 第四，对实验结果分析和解释，做出正确的结论，是科学实验的必要环节。这一过程 需要科学理论的指导。历史上也有过这样的教训:英国著名科学家普里斯特利通过科学实 验，制造出了氧，这本是一个重要的科学发现，但是由于他深受"燃素说w的影响，并没有 认识到这是一个新元素，而是错误地认定它就是一种新燃素，失去了科学发现的机会。这
说明科学理论在科学实验中起着重要的作用,科学实验依赖于科学理论 (三)模拟实验 3.1模拟实验的特点及其作用 前已指出,模拟实验方法是指人们根据硏究对象(原型)的本质特征,人为地建立或选 择一种与之相似的模型,然后在模型上进行实验研究,并将实验结果类推到原型中去,以 揭示研究对象的本质和规律的一种研究方法。模拟方法有以下特点:一是在模拟实验中,参 与模拟实验过程的,不是研究对象本身,而是与研究对象相似的模型。它既是替代原型的 实验对象,又是研究对象的实验手段。二是这一方法是以客观事物之间的相似性为客观基 础,以模型和原型某些方面的相似为前提,运用类比推理的方法,将对模型实验硏究的结 果类推到原型中去。类比推理是模拟方法的基础,作为模型应满足以下条件 第一,模型与原型之间必须有相似关系或相似条件。 第二,能够用模型代替原型进行硏究。 第三,从对模型的研究中可以得到原型的信息。 模拟方法由于其间接性的特征,在科学研究中发挥着越来越大的作用。其作用如下 1.模拟方法扩大了科学技术研究的观察实验领域。在科研中有一些无法对之进行直接 实验的问题,必须借助于模拟实验才能克服时间和空间上的限制了对之进行间接研究。比 如人们借助于模拟方法对以往的自然现象进行的实验研究。1953年米勒所进行的关于地球 上生命起源的模拟实验,把发生于数十亿年前的生命起源的漫长过程,仅用几天时间就再 现于小小的玻璃容器之中,为研究生命的起源开辟了一条新路。运用模拟方法,可以将自 然现象放大或缩小,或使自然现象在短时间内重复出现,以便于观察研究。如我国科学院 大气物理研究所进行的大气环流模拟实验,可以将由地面垂直向上儿万米的整个大气层的 运动,在实验室里再现出来。大气环流模型的转台,每半分钟左右转一圈,就能模拟一天 的气候变化,三个多小时就能模拟一年的气候变化。 2.模拟方法可以提高科研工作的效率,减少人力物力的消耗。有些现象,运用直接实 验会造成较大的消耗,为了节约成本,也可以选择模拟实验。比如,第二次世界大战期间, 德国火箭专家在研究V-狄火箭的过程中,由于当时还不能进行地面模拟实验,便花费了大量 人力物力财力,经过上千次的发射试验才取得成功。而美国登月飞船所用的土星火箭,绝 大多数项目都是在地面仿真实验室中进行的,从设计到研究成功,仅仅作了10次试射。现 在,人们运用电子模拟计算机,可以构成飞机或宇宙飞船的驾驶训练器、潜艇操纵训练设 备;专门训练电力系统中心调度室调度人员的模拟设备,也是实际生活中的模拟实验设备
20 说明科学理论在科学实验中起着重要的作用，科学实验依赖于科学理论。 （三）模拟实验 3.1模拟实验的特点及其作用 前已指出，模拟实验方法是指人们根据研究对象(原型)的本质特征，人为地建立或选 择一种与之相似的模型，然后在模型上进行实验研究，并将实验结果类推到原型中去，以 揭示研究对象的本质和规律的一种研究方法。模拟方法有以下特点:一是在模拟实验中，参 与模拟实验过程的，不是研究对象本身，而是与研究对象相似的模型。它既是替代原型的 实验对象，又是研究对象的实验手段。二是这一方法是以客观事物之间的相似性为客观基 础，以模型和原型某些方面的相似为前提，运用类比推理的方法，将对模型实验研究的结 果类推到原型中去。类比推理是模拟方法的基础，作为模型应满足以下条件: 第一，模型与原型之间必须有相似关系或相似条件。 第二，能够用模型代替原型进行研究。 第三，从对模型的研究中可以得到原型的信息。 模拟方法由于其间接性的特征，在科学研究中发挥着越来越大的作用。其作用如下： 1.模拟方法扩大了科学技术研究的观察实验领域。在科研中有一些无法对之进行直接 实验的问题，必须借助于模拟实验才能克服时间和空间上的限制了对之进行间接研究。比 如人们借助于模拟方法对以往的自然现象进行的实验研究。1953年米勒所进行的关于地球 上生命起源的模拟实验，把发生于数十亿年前的生命起源的漫长过程，仅用几天时间就再 现于小小的玻璃容器之中，为研究生命的起源开辟了一条新路。运用模拟方法，可以将自 然现象放大或缩小，或使自然现象在短时间内重复出现，以便于观察研究。如我国科学院 大气物理研究所进行的大气环流模拟实验，可以将由地面垂直向上儿万米的整个大气层的 运动，在实验室里再现出来。大气环流模型的转台，每半分钟左右转一圈，就能模拟一天 的气候变化，三个多小时就能模拟一年的气候变化。 2.模拟方法可以提高科研工作的效率，减少人力物力的消耗。有些现象，运用直接实 验会造成较大的消耗，为了节约成本，也可以选择模拟实验。比如，第二次世界大战期间， 德国火箭专家在研究V-2火箭的过程中，由于当时还不能进行地面模拟实验，便花费了大量 人力物力财力，经过上千次的发射试验才取得成功。而美国登月飞船所用的土星火箭，绝 大多数项目都是在地面仿真实验室中进行的，从设计到研究成功，仅仅作了10次试射。现 在，人们运用电子模拟计算机，可以构成飞机或宇宙飞船的驾驶训练器、潜艇操纵训练设 备;专门训练电力系统中心调度室调度人员的模拟设备，也是实际生活中的模拟实验设备