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我们可以将这两个实验单位和它们的设备、理论预期和实验类型加以对比。我们可以追溯两项研究工程的革新轨迹：一是60年代早期对中间矢量玻色子的搜寻，二是60年代晚期对部分子模型的探索。1971年以后，终于出现了某些实验，可以验证格拉肖-温伯格-萨拉姆（Glashow-Weinberg-Salam）弱电统一场论中所预测的中性流的存在。
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在第2、第3章中，我们的研究目的在于描摹实验过程，在这样的过程中实验证据具有了可信度。我们又一次受助于这样的情况——一个研究群体获得的暂时性结论同后来被接受的结果间具有强烈的不一致性。在之后的几周里，一些研究人员开始相信，实验能够说明统一场论中所说的中性流并不存在。和理论及反对方之间的不一致迫使研究小组对实验过程进行了回顾检查，编制的实验记录几乎是以日为单位，记录了在后台努力识别信号的过程。我们可以观察，各个子工作组是如何将具有自己风格的论证组合在一起的。例如宇宙射线相关的研究工作，存在着云室和计数器实验两种不同类型，中微子实验使得中性流被接受，通过这一实验我们可以对基于气泡室和电子探测器的论证方法进行对比。由此，我们可以了解到过往的实验工作是如何决定了物理学家对不同论证方式的回应态度。例如，一些具有经验的气泡室实验人员更加相信“黄金事件”，而不是计算机模拟出的统计证明结果。那些更习惯于电子探测器的实验人员的看法则正相反。
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第5、第6章通过结论，对近100年微观物理学相关的实验论证进行了反思，对实验的分裂与重组趋势进行了描摹。碎片化是因为克服实验更加复杂、高能和短效过程的日益专门化。在实验论证的组建中，结构工程师、电气工程师、计算机模拟专家、数据分析师和现象学家均扮演着重要的角色。重组则是因为在20世纪30年代不同的子工作组不可能像加尔加梅勒或E1A的器材规模一样，每个小组拥有价值500美元的云室，因此有必要进行重组。高能实验物理学家在实验的进行阶段需要协调加入一部分独立的研究，在实验结束时也必须如此。因此，需要对这种分层性实验协作的起源和推动力研究。
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实验的分裂反映出了技术和社会的进步。在后文的中性流实验中，各类子工作组针对单一的问题不断取得相互矛盾的进展，进而互相订正和修改，最终将研究结果发表公布出来。先前工作中获得的专业知识在专业化劳动中实现了价值，这一专业劳动是为了分析特定仪器运行情况或其他物理学分支造成的干扰影响。在300年间，物理学的多个方面经历了变革，现在以更小的规模——庞大实验的子工作组——重现出来。借用胚胎学家的语言来说，近代高能物理学实验的协作组所采取的实验步骤就是对学科进步阶段的概括。
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在过去的数年中，科学史和科学哲学一直依赖于通过理论展示的实验图景。若要对实验加以讨论，它往往就会沦为观察、观察心理学和理论家对观察结果的运用。对于这一针对实验工作的嘲讽，伊恩·哈金（Ian Hacking）曾恰如其分地表达过反对意见：“牛津的哲学家们所认为的实验状态——对刻度盘的记录和读取——并没有什么意义。真正重要的是另一种观察，即发现实验仪器中的怪异、错误、具有启迪意义或受到曲解的问题的神秘能力。”[1]现在我们关注的是线圈的扭转、仪器的屏蔽、几千磅的钢板的起重以及计算机模拟出的结论。只有在实验室里，我们才能亲眼见证淘金者是如何沙里淘金的。
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[1] Hacking，Intervening（1983），230.
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实验是如何终结的？ 第2章 从集合体到原子
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“历史”对“统计”
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牛顿的平方反比定律展现了自远古之前至遥远未来间月球的运动轨迹。牛顿力学可以描绘出单一物体的运动轨迹，这和历史学家的记叙文体有相似之处，因此麦克斯韦（James Clerk Maxwell）将这些动力学定律称为“历史性定律”。麦克斯韦还宣称，那些自称“原子论者”的人并不会采纳这些过程，“我们必须抛弃严格的历史方法，在处理大量粒子群体时使用统计方法”。[1]在物理学的任何历史分支中，自然规律都可以以动力学定律的形式表达出来。在原子统计学中，仅仅通过“大量的分子集合”才能捕捉到恒久不变的反应。麦克斯韦以及同时期的人们认为，为了了解经验总结分析的历史，最重要的一点就是探寻分子性质的实验必须遵循统计方法，这是由于“实验中最小的一部分物质是由千百万个分子组成的，其中的单个分子永远不会被我们感知到”。[2]他还总结道：
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分子科学告诉我们，除了统计数据，我们所进行的实验并不能给予我们其他的结果，由这些数据整理而来的定律不可能具有完全的准确性。但是，当我们从对实验的期待中走出来，将关注点集中到分子本身上，我们将脱离具有变化性和偶然性的世界，进入到一个万事万物都是确定的、不可更改的范围中去。[3]
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麦克斯韦自己就曾进行过多次实验探索，因此他对那些微小领域的实验探索具有足够的了解。例如，1866年，他和他的夫人建造了一个机械装置，通过装置中的磁体作用，可以使密封室内的玻璃盘发生振动。两人使圆盘受到已知的力的作用，记录下了其运动状况，进而断定气体的黏滞性是温度函数。通过统计资料，麦克斯韦推论出，若实验结果与撞球模型保持一致，那么以原子为中心，力以距离的5倍递减。[4]他获得的原子力场研究结论和他本人以及许多同时代科学家中盛行的见解——原子论具有可选择性——产生了冲突。无论大家的公开言论为何，在研究工作中他们都用到了原子理论。[5]在离子电导率、化学分析和合成方面，化学家需要原子理论中的化学合成和结构规律来取得研究进步。对于物理学家而言，原子图像是气体分子运动理论的基础，也是光学理论（原子激发并吸收力学以太能波动）的基础。但是对于所有原子假说方面的成就而言，对显微镜下可见的细小实体存在性的捍卫不得不依赖于由宏观到微观的论证改变。这一飞跃是巨大的，也是不可避免的。
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阐明分子问题的宏观实验有多种类型，其中的一个例子是：在19世纪60年代，多位实验者发现了一个与过往观察相违背的情况，即特定的物质会使光谱红端的射线转向，但在蓝端转向的射线数量相对较少。[6]这一现象在英格兰导致精密原子模型和以太模型的建立，在德国引发了针对衰减以太振动更加形式化的分析。物理学家还针对光谱这一更加复杂的光学问题寻找着力学解释。从麦克斯韦的观点而言，光谱可以理解为分子的以太振动，同铃声在空气中的传播相比，两者都会产生特有的振动，只不过前者发射的是光而后者发出的是声音。[7]虽然很多业内人士并不同意麦克斯韦的理论，但他们也逐渐开始同意光谱线定量关系式的发现将有助于对原子本质的深刻理解。“光谱研究的重要性就在于它指明了分子结构。”[8]一位资深的德国光谱学家这样认为。
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简而言之，1895年以前，物理学家通过光学、热力学和化学实验对中观物质的性质进行分析以论证原子的结构。从这关键性的一年开始，阴极射线、X射线、塞曼效应和放射性实验这四项微观物理学实验为学科带来了迅猛的改变。放射性实验将在下一章中进行探讨，而其余三项惊人的新发现均属于总量效应的范畴。三项重要实验中，时间最早的是阴极射线的发现实验。实验将一个加热过的带负电荷的导体（阴极）和一个带正电荷的导体（阳极）放置于玻璃管中，管内为稀薄气体。在电极上加上电压后，管壁出现磷光。人们将这一磷光现象归因于“射线”的作用，但是物理学家们对其真实本体仍存在着争论。由于该物体未穿透玻璃壁，并且会因磁力转向，英国的研究人员认为它是与气体尺寸相仿的粒子（离子）。鉴于赫兹未能凭借静电使射线转向，而且这种射线和紫外线一样可以在玻璃壁上造成磷光现象，德国科学家将射线归并为某种形式的紫外线。[9]从历史和物理学双重角度，X射线均是由阴极射线发展而来。德国物理学家威廉·康拉德·伦琴（Wilhelm Conrad Röntgen）重复了之前由菲利普·莱纳德进行的实验，而后成就了第二次“伟大发现”：打开阴极射线管后，荧光纸上显示出明亮的辉光，即便荧光纸放置在远离仪器、阴极射线无法到达的地方，仍然会观察到辉光。伦琴连同伴都没有告知，独自秘密地继续研究这一穿透力较强的未知射线，直到1895年末，他发表了活人手部骨骼的显影底片，引起了极大关注。[10]另外一项重大实验是光谱学实验，在19世纪90年代晚期占据了物理研究舞台的中心。彼得·塞曼（Pieter Zeeman）是荷兰莱顿大学一名年轻的物理学实验家，当他对磁场中的钠物质进行加热时，发现火焰发出的黄色光穿透了罗兰光栅，这说明钠的谱线出现了分裂。[11]通过这些宏观物理学现象，全世界的物理学家们能够明确有力地定义微观物理实体的本质：电子、离子、原子及各种放射线。
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[1] Maxwell，“Molecules，”in Scientific Papers（1890，reprinted 1965），374.
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[2] Maxwell，“Molecules，”in Scientific Papers（1890，reprinted 1965），374.
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[3] Maxwell，“Molecules，”in Scientific Papers（1890，reprinted 1965），374.
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[4] 关于此实验参见Everitt，Dictionary of Scientific Biography.s.v.“Maxwell”；Harman，Energy（1982），132-133.
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[5] 关于19世纪末原子论，参见Heilbron，“Atomic Structure”（1964），esp.chap.1；Harman，Energy（1982），chap.5.关于佩兰和布朗运动，参见Nye，Molecular Reality（1972）.
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[6] 麦古肯在《光谱学》（Spectroscopy，1969）一书中对从沃拉斯顿的太阳观测到1897年汤姆森在发现电子的光谱学发展史进行了解读。另可参见Heilbron，“Atomic Structure”（1964），21-22。
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[7] Maxwell，“Atom，”in Scientific Papers（1890，reprinted 1965），463ff.；Heilbron，“Atomic Structure”（1964），17；Harman，Energy（1982），137-138.
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[8] Heinrich Kayser，cited in Heilbron，“Atomic Structure”（1964），18.
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[9] Heilbron，“Atomic Structure”（1964），59-68，77-79.
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