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花时间去研究那些错误有什么意义呢？重要的不是最终的成功和发现吗？难道是研究中可能会使人迷惑的曲折经过吗？……对于后代而言，实际的发现和发明才是重要的吧。虽然如此，但（至少对于历史学家、哲学家而言）陷入的僵局和错误……有时和成功的结果一样重要，甚至可能更加重要。它们具有启发意义，让我们可以了解（科学家的）不为人知的想法是如何演变的。[2]
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与伽利略“自由落体在相同时间内获得的加速度相同”的观点不同，列奥纳多（Leonardo）认为“自由落体在相同距离内获得的加速度相同”，柯瓦雷对这一“错误观点”进行了追溯。通过对列奥纳多提出的这一猜想进行原因重构，我们深刻地了解了早期科学思想的论证假设和论证标准。虽然当时柯瓦雷正在撰写的是关于伽利略的书籍引言，他仍查阅了关于那些明显错误的观点的记载，可以说沿袭了当代物理史学家基本的方法论概念。引用托马斯·库恩（Thomas Kuhn）的话：
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在重构的过程中，历史学家应对研究对象曾出现的明显错误加以特别关注，这不是为了他们自己，也不是仅仅重复书写那些近代科学尚存留的研究结果或论证记录，而是为了更多地展示研究对象在工作过程中的思想。[3]
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当柯瓦雷和库恩这些历史学家提到那些历史上的“错误”观点时，他们不是为了评价那些已经过时的理论，而正相反，他们是在寻找那些未被接受的理论性问题和答案，进而把它们变成现下重要规律的指引。在勾勒具有历史相关性的问题轮廓时，我们可以更加注重那些被遗忘的原始状态下的思想架构。同理而言，在对实验进行探讨时，就像地质学家寻找指示矿物一样，我们也寻找着历史性的“错误”，它和指示矿物一样都是具有深层力量的指示线索。
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之所以研究这些教科书未收录、现在也不被接受的实验，还有另一个原因。当实验如预期一般继续，或是迅速在其他地方获得证实，它将被我们以及实验者同时代的人们认作是对自然中某种东西的必然认可。对研究成果的集中关心使得实验论证中的疑问、试验和推论过程都被归入了背景范围。当实验结果对基础物理问题造成影响、受到同时代的挑战时，社会的关注点就集中在了实验的早期阶段——一些具有决定性的想法和实践埋藏着的地方。当被广泛认可的理论受到怀疑威胁，新猜想得到较大程度的确认即便没有特定模型，或是观察到惊人的新实验成果时，质疑可能就会出现。面对矛盾，结束实验显然并不是无法逃避的决定。
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在争议出现之时，实验者将不得不明确地发出询问：他们的哪些数据应该保留，而哪些应该抛弃？在这种情况下，若要了解某些“偏离常规”的结果应该如何处理，我们可以强行将这些与广受认可的结论共有的、隐藏着的理论和实践假说摆到桌面上来。为了和其他种类的假设区分开，可以使用更有辨识度的语言表达方式，这有助于理解为何实验可以在没有严格推论的情况下即具有说服力。
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[1] Spitzer，Literary History（1948），11.
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[2] Koyré，Etudes Galiléenes（1939），77.
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[3] Kuhn，“History of Science，”in Essential Tension（1977），110.
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实验是如何终结的？ 预设与实验自主性的范围
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一般来讲，实验者在构建论证体系之时，论证的说服力至少有一部分是来自过去既有成果中所获得的理论和实验知识。[1]那么预设有哪些种类？他们又对实验论证造成哪些影响呢？
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虽然这些问题一开始貌似只有哲学意义，但它们的解决方式却会产生直接的史学影响。举例而言，假设史学家采信了这样的观点：实验事实反映的是公开的、一定程度上毫无疑问的经验，那么实验史的范围将十分有限，历史书写的任务也将变成记述实验技术要求、列举实验结果的理论性应用。
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与此相反，如果实验结果不具有独立于理论之外的自主性，那么书写出的物理史将是另一种模样。这样的历史阐释将肩负不同的重任：实验的历史将几乎仅仅集中于实验的概念框架中，即对实验自主性范围的评判是与“哪些历史因素需要被纳入到实验考量中”这一决策紧密连结在一起的。
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虽然理论和实验的哲学阐释范围较宽，但也并没有必要对观察的哲学或“理论”自“观察”中的分离等相关著述进行过多的回顾。[2]实验者是如何使用（或不使用）理论的？具有这两个方面的宽泛梗概就已足够。对于逻辑实证主义者而言——尤其是鲁道夫·卡尔纳普（Rudolf Carnap）等——实验者无需诉诸理论即可说明现象。当然，从实际角度而言，实验物理学家会使用“铜”这样的简略词来代表一长串的感官数据语句，但这仅仅是出于节约时间、简便易行的考虑。真正粗糙的“观察报告”中没有理论的存在，从卡尔纳普的观点来看就像是这个例子：“现在指针指向5，出现火花，同时发生爆炸，然后出现了臭氧的气味。”[3]
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理论与实验的严格分离是卡尔纳普纯粹以逻辑（归纳法或推论法）为基础进行科学重构的基石。观察用语可以转化为不含理论用语的习语，那么它也可以是针对备择假定的一个通用、中立的裁决者。因为记录的原因理论假说也会对选择、阐释和数据成果造成影响，即便是这一点也受到了厌弃。这将累及科学研究经验基础的自主性。从逻辑实证论者的角度来看，当实验者已经充分地整合了相关的报告内容时，决定实验何时终结并不是问题，实验的终结是独立于理论之外的。
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卡尔纳普试图通过逐渐积累基本观察报告来证实理论，这一计划被卡尔·波普尔（Karl Popper）否定了。波普尔之所以否定，其中的一个重点就在于，卡尔纳普将观察和理论阐述严格区分开来。波普尔认为，即便是“桌子上有一杯水”这样的简单阐述也是在一系列设置处理的基础上才能够使人了解的。比如，如果温度下降到华氏32度以下，那么液体会结冰；如果水杯受到撞击，那么凝固的冰块将会破碎。虽然波普尔对不成熟的观察报告所处的状态有疑问，但他并没有妨碍到逻辑实证论者的基本信仰——实验毫无疑问的是理论的仲裁者。波普尔曾提出过一个著名的论断：理论可通过“证伪”——即理论在面对实验不一致时的开放程度——来进行评价，从本质上而言，这一评价是基于在面对清晰的实验证明结果时，是否与其他矛盾理论具有匹配性。[4]
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非常讽刺的是，那些自认是逻辑经验主义者的哲学家们实际上对实验行为并无兴趣。布雷思韦特（Braithwaite）就是一个例子，他认为应该研究观察的基础——感知心理学，或者观察实验检验与科学定律之间的联系。[5]但是正如我们一直以来所见，实验的内容实际上与“观察”——例如仪表读数的感知——并无关联。实证主义者的言论中真正缺少的是感知与确立的“实际”之间的论证场所。实验室聚集了所有的兴趣点，是实验者集合论证、重组设备、测试仪器、修改说明技巧的地方。
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而对于历史文献中理论重视程度的不对称或许正是源于实证主义者的观点。科学理论的构建具有至高的重要性，科学家们寻求的更多是伟大观点的产生，而非实验“事实”的发展。一直以来这一观点较为盛行。成千上万的文章和书籍已然详尽记录了狭义相对论和非相对论量子力学的发展历程，但介绍实验成型阶段演化进程的资料却少之又少。鉴于这一史学上的倾向性，实验的历史性问题很自然就被限定在这两个问题上：“从技术上而言，一项特定的实验何时能具有可行性？”——这一问题的实质往往会沦为对机器何时第一次被使用的历史研究；而另一个问题是“实验结果如何？”这些问题再一次被限定在了理论的发明和试验上。实证主义者相信实验触及了实证工作的本质，但若将重点直接放在以理论为目标的实验上，这一看法的基础就岌岌可危了。
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对逻辑经验主义的反驳是不可避免的，其影响力较大且被广泛传播。传统实证主义者坚信观察先于理论。托马斯·库恩在其1962年的作品《科学革命的结构》（The Structure of Scientific Revolutions）中，对实验的通用性裁决能力及其独立于理论外的情况进行了抨击。库恩并不认为观察必须先于理论的建立，正相反，他主张理论应先于观察。库恩认为，科学史已经充分地证实了理论在进行实验、判读数据和定义相关现象时所具有的不可或缺的地位。在天王星这一天体被认作是恒星的时候，库恩在观测中未能发现它的运动。当天文学家对该天体的真正身份产生质疑时，人们才能“见证”它的运动。同样道理，在探讨化学变革时，库恩多次指出了拉瓦锡（Lavoisier）和普利斯特列（Priestley）所发现和未发现的问题，即普利斯特列意识到的是燃素的不足，而拉瓦锡预见到的是氧气。
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为了把握预期在观察力构建中的作用，库恩和诺伍德·罗素·汉森（Noruood Russell Hanson）使用了感知心理学的著名结论作为理论与实验间的关系模型。[6]两人均使用了格式塔意象图（Gestalt images），如既可以被视作鸭子也可以被视作兔子的意象。在不同的“理论假说”下，意象中的纹路和曲线将具有完全不同的意义。首先，格式塔比喻法显示，某些线条元素并不是人脑中所想的它在图中的位置，困境在于：你看见的可能是鸭子或兔子，但不能同时看见两者。在库恩的眼中，这并不仅仅是一个比喻，也描绘出了科学的画卷——稳定的理论框架逐渐发生改变，最终完全崩塌。这样的整体更迭式科学实践图景中存在很多问题，具体内容我们将在后文中继续探讨。
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库恩援引了另一个心理学实验以详细说明想法的惯性。实验者在实验对象面前快速地展示按顺序排列好的一副扑克牌，牌面为同一花色。若其中混杂了一张不同花色的纸牌，则在对象眼前飞速闪过之后，对象会简单地认为这只是多数正常纸牌中的一张多余的牌，这张牌闪过之后原先的序列将会继续。[7]由此可见，先入为主的预期可能会将实验者对世界的观察局限在已有的经验性现象中。同样，若在基础理论发生改变之前，研究者对一组实验结果进行观察，那么观察到的状态和理论改变后观察到的结果将并不相同。
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在这些心理学模型中，库恩着重强调了理论性预期是如何，以及何时深刻地影响了观察结果的确立。然而，虽然他提及了感知心理学实验，但并没有继续深入地了解其影响机制。理论假说到底是如何影响实验的？一些史学家和社会学家已经试图对此做出完整清晰的阐释。在后面几章的内容中，我们将了解到，在物理学科内外的普遍关注点是如何像贴切地定义特定理论预言一样，决定了实验的设计、实施和阐释的方向。通过这些历史性材料，我们将可以得出相应的结论，可以概括出不同级别的理论对结束实验这一决定产生的影响。
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某些科学社会学家支持库恩的看法，认为理论（或基于理论的“范例”）远远先于观察。他们还使用社会学的语言对“先验信念”进行了重述：科学上的想法或投入都应该被解释为对先前的社会学“利益”的满足。这一利益大到阶级或宗教利益，小到专业利益。[8]对于狭义的专业利益而言，争论的焦点在于：前沿科学家努力投入数载获得了特定的技能后，对这来之不易的技能的使用前景的利益将促使他们会以此为基准选择接受或拒绝新的科研工作。[9]虽然许多社会学家会拥护这一观点，但巴里·巴恩斯（Barry Barnes）辩称，科学家是通过观察外部自然来获得知识的，这一看法并不正确，知识应该以社会利益来阐释，就如同社会力量设置的“常规性的艺术表现形式”一样确信不疑。[10]
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