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,说:“我听说美国阿波罗16登月后,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?”
正闲得无聊的孩子们一听,都来了兴趣。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。我还必须先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,以及铁球和羽毛。”书宁说还要准备其他东西,给他列了一张所需设备器材的清单。刘大志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。
大概半个小时后,一辆四米多高、十多米长的无人驾驶飞行汽车就将实验所需的设备器材运了过来。刘大志带着孩子们乘上这辆飞行汽车,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,都有一个防止空气流失的隔离空间;玻璃罩外是一大片平坦的开阔地带。
刘大志给孩子们都准备了合身的罩外服装,服装里有温度控制、氧气转换、能源、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。
刘大志教大家穿好服装后,将飞行汽车驶出玻璃罩。玻璃罩外没有空气,固定翼和螺旋桨失去用武之地,只得收了起来,汽车只能凭借轮子在开阔平坦的地上跑。
汽车停下来后,孩子们争先恐后地跳出来,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了一些外,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,这个球虽然有五公斤重,但因为是用合金做的,体积并不大,孩子们刚好可以握在手中;羽毛大概有二十厘米长,轻飘飘的,估计只有金属球的万分之一重。
刘大志按照书宁的要求,让汽车升起一个架子,架子上有一部升降电梯,可供人乘坐,架子顶部有一只机械手,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停了下来,丽珊迫不及待地抢过金属球和羽毛,爬到架子上,说:“你们注意观察,我要把它们同时丢下来了。一二三…”还没数到三,她就把金属球和羽毛丢了下来。
玻璃罩外没有空气,不会对羽毛产生阻力或浮力,羽毛并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,很快就落到了地上。大家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。丽珊说:“民主投票,举手表决,支持哪个先落地的人多,哪个就先落地。”李志抢先举手说:“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。”媛媛就举起左手来。书宁和清泉弃权,举过手的四人就都看向丽珊,丽珊说:“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,他的观察结果肯定是错的,向阳哥和谁都不爱争论,他的观察结果肯定是对的,所以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。于是,刘大志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,金属球获得两票,三比二,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实际上等于2的事实。”书宁说。
“我妹妹站在架子上,在观察落地结果时最容易出现偏差,所以她是最没有投票权的;象她那样用一个人的说话语气和态度来确定一个人的观察结果,是毫无逻辑的荒唐表现,大家用民主投票来确定实验结果,也是毫无逻辑的荒唐表现。”清泉毫不客气地说。
柳熙最先反应过来,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?”众人一楞,也觉得似乎有些道理。丽珊说:“那就再实验一次。”她拿起金属球和羽毛,爬上架子,第二次丢了下来。这次,刚才投票的五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。”柳熙说:“实验次数会不会太少了?”丽珊说:“那就再做一次吧。”第三次将金属球和羽毛丢了下来。几个孩子发现,这次却变成了羽毛先落地,都不解地看着书宁。
书宁说:“知道我和清泉哥为什么不对落地结果表态么?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?你们看高速摄象机拍下的画面就会明白了。”然后对摄象机发出指令道:“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发出一片光芒,光芒中出现了丽珊刚才从架子上丢金属球和羽毛的镜头。
书宁指着慢镜头道:“请看第一次,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,但当时我还没准备好她就丢了下来,我的镜头没跟上,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:人的感觉器官经常是不可靠的,所以第一次时你们有人说金属球先落地,有人说羽毛先落地,产生了分歧。”
“请看第二次,丽珊可能以为自己是同时松的手,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。她为什么会先松开拿金属球的那只手?请注意,这个金属球的质量为五公斤--当然了,它在月球上的重量连一公斤都不到,但仍然比羽毛重了成千上万倍--丽珊用五根手指紧紧地才能抓住金属球,而只用大拇指和食指就轻轻捏住了羽毛,两只手的紧张感、肌肉用力程度都是不一样的,这就容易让大脑形成误判,造成松手时间有先后的差异。”
“第三次怎么又变成了拿羽毛的那只手先松开呢?”柳熙指着慢镜头不解地问。“这可能是因为,她已经模糊地意识到第二次时先松开了金属球,第三次时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。当然,虽然我对造成松手时间差异的原因解释得可能不准确,但这种差异是的确存在的。”书宁回答妹妹说。
“我去试一下。”柳熙拿起金属球和羽毛,也从架子上丢了两次。书宁指着慢镜头说。“看,柳熙第一次丢时,拿金属球的手明显低于拿羽毛的手;第二次丢时,拿羽毛的手明显先松手。”媛媛、向阳和李志也都上去试了几次,但大家都要么一只手先松开,要么一只手比另一只手高。书宁解释说:“只有金属球和羽毛从同一高度、同一时间开始下落,得到的实验结果才是可靠的。”
“那怎么才能避免人手造成的时间先后和位置高低误差,以及用肉眼导致的观察误差呢?”柳熙问道。书宁回答说:“用机械手代替人手。请看,那机械手上有一块水平的铁板,我们可以把金属球和羽毛同时放在铁板上。我请他们在铁板上安装了水平测量仪,这样就可确保金属球和羽毛在刚开始落下时是处于同一高度的;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。这个简单方法就可以避免用人手操作导致的各种误差了。我们再用高速摄象机拍摄落地结果,就可以避免肉眼观察导致的误差了。”
“我明白了。”柳熙听了,高兴地拿起金属球和羽毛,放到机械手中的铁板上。书宁发出指令后,铁板翻转,金属球和羽毛落了下来。慢镜头显示,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。
几个孩子赞叹到:“书宁真聪明,用这么简单的方法就解决了几个问题。现在我们知道了,在真空中,轻轻的羽毛和重重的金属球会同时落到地面上。”
书宁说:“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,在其他地方不一定能做出来。我们应该到其他地方再做几次,看看结果是否相同。”大家都正在兴头上,于是开着汽车,跑到山顶上、深沟里、悬崖边、洞穴旁,一共做了三十多次实验,每次实验结果都显示金属球和羽毛同时落地,大家这才高兴地收工回去。
大家一路上只夸书宁聪明,书宁说:“我觉得,这次实验,由于准备匆忙且受条件所限,我们没做到随机、双盲,也没在空气中做对照实验,但在真空中的实验次数应该做得够多了,而且每次都能重复出相同的结果,最最重要的是,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,所以实验结果应该还是很可靠的。至于在空气中的对照实验,我想不用做大家都知道,羽毛在空气中肯定会比金属球落得慢,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。”
“我今天也跟着哥哥长了很多知识!”柳熙高兴地说。