杜 萌

（北京市和平街第一中學(xué)朝來校區(qū) 北京 100024）

淺談生活中與物理學(xué)習(xí)中的證偽

杜 萌

（北京市和平街第一中學(xué)朝來校區(qū) 北京 100024）

在生活中我們經(jīng)常能看到諸如“無線wifi 會(huì)致孕婦流產(chǎn)”、“轉(zhuǎn)基因食品會(huì)導(dǎo)致癌癥”、“手機(jī)輻射大會(huì)危害我們的身體”等假新聞充斥的我們的朋友圈和互聯(lián)網(wǎng)?？蛇z憾的是大部分的人看后都選擇寧可信其有并且轉(zhuǎn)發(fā)，缺乏辨別真?zhèn)蔚哪芰?，不想也不?huì)使用科學(xué)的方法與驗(yàn)證這些事情的真?zhèn)巍Ｋ?，?duì)于處在義務(wù)教育階段的初中生來說，培養(yǎng)他們有證偽的意識(shí)，并教會(huì)他們?nèi)绾斡每茖W(xué)的方法證偽對(duì)于物理教學(xué)中有很重大的意義。所以正在改革下的北京中考，每年都會(huì)考至少兩道實(shí)驗(yàn)證偽型題目，而這兩道題往往是整張?jiān)嚲懋?dāng)中得分率最低的題。下面我從三個(gè)方面來說一下證偽。

一、偽命題的由來

在生活中，人們很容易就能得出一些錯(cuò)誤的命題，比如今天一個(gè)同學(xué)燒香拜佛，第二天考試便取得了不錯(cuò)的成績，人們很自然的會(huì)認(rèn)為“取得好成績”是因?yàn)?“燒香拜佛”，再比如古代時(shí)出現(xiàn)“天狗食月”（月食）時(shí)，人們以為是老天發(fā)怒，會(huì)舉行某種“祭天儀式”，一段時(shí)間后，“天狗食月”果然消失了，人們便認(rèn)為是“祭天儀式”導(dǎo)致了月食消失。在學(xué)習(xí)物理的過程中，學(xué)生也常常得出這樣的偽命題，比如在做“探究浮力大小影響因素”的實(shí)驗(yàn)中看到彈簧測(cè)力計(jì)提著物體緩緩浸入水中時(shí)，其示數(shù)不斷減小，得出浮力大小與物體在液體中的深度有關(guān)；在做“探究液體壓強(qiáng)影響因素的實(shí)驗(yàn)”時(shí)，改變探頭的位置發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)發(fā)生了變化而認(rèn)為液體壓強(qiáng)與物體所在液體中的高度有關(guān)等。這些情況都?xì)w結(jié)為一個(gè)原因：當(dāng)事件A發(fā)生后，事件B發(fā)生了，觀察者便認(rèn)為事件A與事件B存在因果關(guān)系。這是大多數(shù)人很容易犯的錯(cuò)誤，也是生活和學(xué)習(xí)中很難避免的問題。而中考題中的這些正為題正是來源于學(xué)生日常學(xué)習(xí)物理中犯的錯(cuò)誤，比如2013年北京卷中“證明摩擦力與物體對(duì)地面的壓強(qiáng)大小無關(guān)”，2016年北京卷“證明液體壓強(qiáng)與物體距杯底的距離無關(guān)”等，這都是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中曾經(jīng)犯過的錯(cuò)誤。那我們應(yīng)該如何用科學(xué)的方法證明這些觀點(diǎn)是錯(cuò)的呢？

二、如何用科學(xué)的方法證偽

證偽其實(shí)就是證明兩個(gè)因素或兩個(gè)事件之間不存在因果關(guān)系。我們證偽的依據(jù)其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是控制變量法。在控制變量法中存在三種量：自變量、因變量與控制變量。其中自變量是你研究的問題中可能會(huì)導(dǎo)致因變量變化的量；因變量是你研究的問題中可能會(huì)隨著自變量的改變而改變的量；而控制變量是其它可能會(huì)影響因變量變化的量。那么如何才能證明B與A無關(guān)呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，只要我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中改變B，在控制其它變量不變的同時(shí)去觀察因變量A有沒有變化，如果A沒變，那么便可以得出B與A無關(guān)。在證偽時(shí)，我們首先要找到自變量，即情境中說的假因素，在實(shí)驗(yàn)中改變假因素，并控制其它真因素不變，然后觀察因變量有沒有改變即可，若因變量沒有變化則證偽成功。我們用這種方法來證明一下前面提到的情景：在天狗食月事件中，假因素（自變量）是祭天儀式，因變量是天狗食月的現(xiàn)象是否消失，那么試想一下當(dāng)我們不做任何祭天儀式時(shí)，天狗食月的現(xiàn)象也是會(huì)消失的，因?yàn)檎嬲沟盟У囊蛩厥翘祗w的公轉(zhuǎn)，是不變的。在上述物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生認(rèn)為浮力大小與物體浸在液體中的深度有關(guān)，我們只需改變假因素（自變量）---深度，并控制其它影響浮力大小的變量----液體的密度和物體排開液體的體積不變即可，最終觀察到浮力的大小并沒有發(fā)生改變，所以我們就能說浮力大小與物體所處的深度無關(guān)。

三、哪些證偽的方法是錯(cuò)誤的

有的同學(xué)認(rèn)為證偽的方法有很多種，有的同學(xué)認(rèn)為舉反例就能證偽，我們來看看這樣看法到底科學(xué)不科學(xué)。在2016年九年級(jí)朝陽區(qū)一模試題中有這樣一道證偽題“小明同學(xué)認(rèn)為在串聯(lián)電路中，電阻的個(gè)數(shù)越多，電路中的電流越小，請(qǐng)你利用2Ω、5Ω、10Ω的電阻各三個(gè)證明小明的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的?！蔽覀兿葋砜匆幌聵?biāo)答是怎么寫的：標(biāo)答中設(shè)計(jì)個(gè)兩個(gè)電路來進(jìn)行對(duì)比，一個(gè)是兩個(gè)10Ω的電阻串聯(lián)，一個(gè)是三個(gè)2Ω的電阻串聯(lián)，發(fā)現(xiàn)后者電流表的示數(shù)反而大于前者的電流表示數(shù)。這樣作為一個(gè)反例就能證明小明的觀點(diǎn)錯(cuò)誤了。好像很有道理，但是我看看這樣的方法真的科學(xué)嗎？首先，題目中的假因素（自變量）應(yīng)該是電阻的個(gè)數(shù)，標(biāo)答中確實(shí)改變了電阻的個(gè)數(shù)，但是影響電流大小的因素除了可能有電阻的個(gè)數(shù)，還有電阻阻值的大小，我們應(yīng)該控制它不變，而標(biāo)答中的總電阻一次為20Ω一次為6Ω，沒有控制變量，因?yàn)槿绻豢刂齐娮枳柚档脑捨覀兙驼f不清楚第二次實(shí)驗(yàn)中電流減小了是因?yàn)楦淖兞穗娮璧膫€(gè)數(shù)還是改變了電阻的大小，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了兩個(gè)變量就說不清楚了。所以我的問題是，一個(gè)本身不科學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡鳛橐粋€(gè)反例來證偽呢？我認(rèn)為是不能的，就好比我說一個(gè)鐘表是壞的（假設(shè)這個(gè)鐘本身就壞了，不走了），你能不能用它每天兩次準(zhǔn)確的時(shí)間（一個(gè)壞鐘一天也有兩次時(shí)間是準(zhǔn)確的）為例來證明我說的話錯(cuò)了呢？很顯然這是很荒謬的，所以不科學(xué)的案例和實(shí)驗(yàn)是不能起到任何證明的作用的。就像如果我要證明考試成績高與是否去拜佛無關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，就需要兩個(gè)學(xué)習(xí)成績、頭腦和努力程度都差不多的學(xué)生，一個(gè)考前拜佛一個(gè)考前不拜佛，然后進(jìn)行難度相同的一次考試，觀察他們的成績有沒有明顯的區(qū)別。像這樣，把所有可能影響因變量的因素都需要盡量控制不變，最后得到的結(jié)論才能更有說服力，更加科學(xué)。而不是僅僅一個(gè)拜佛一個(gè)不拜佛來實(shí)驗(yàn)。

綜上所述，控制變量法是科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的核心，不管是證偽還是證真都需要嚴(yán)格的用到控制變量法，這樣所得到的結(jié)果才有科學(xué)性，才會(huì)更加的令人信服。青少年由于其年齡較小，在面對(duì)社會(huì)上的一些新聞時(shí)往往缺乏甄別能力，所以我們的素質(zhì)教育，尤其是像物理這樣的科學(xué)類學(xué)科，必須承擔(dān)起提高青少年科學(xué)素養(yǎng)的重任。而科學(xué)素養(yǎng)在我看來，一是在面對(duì)新的觀點(diǎn)時(shí)能夠獨(dú)立思考，勇于質(zhì)疑而不是深信不疑，二是能夠正確的使用科學(xué)的研究方法來對(duì)自己的質(zhì)疑作出驗(yàn)證，去偽存真，這是一個(gè)青少年在走入社會(huì)時(shí)所必備的基本素養(yǎng)，也是提高全民素質(zhì)，讓偽科學(xué)和謠言無法立足的根本。