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第、本生（Bunsen）的仪器是简单和效用的典范。无论如何，我们不仅应该把目标指向实验中的简单性，而且也要从这些巨人那里学会在十分普通的事件中看到比平常的样态更多的东西。如果人们的注意力通过某种兴趣变得敏锐起来，那么人们在不费尽气力的情况下便能识别在人们的日常环境中具有重要关联的东西。没有获得这种能力的人，都不可能做出许多实验发现。惠更斯在观察一些被吸引到水漩涡的旋转轴的封蜡时，在这个过程中发现导致他达到引力思想的东西。用单色光照明，苍蝇细长的足的轮廓十分分明的影像不经受棱镜的进一步分解。对帕斯卡（Pascal）来说，水平推进的帽子紧贴它到达其上的平坦表面的方式，是显示空气压力的流体力学现象。胡克通过观察玻璃裂缝中的颜色的踪迹，导致他把两个目镜一个放在另一个之上，这显示出完备的环现象，牛顿后来定量地研究了该现象。在酒瓶顶部的锡箔盖中，大多数人将看不见任何特别的东西，但是，如果人们通常观察热现象，那么人们立即注意到托住瓶颈而没有接触它的手指的反射辐射。振动弦的音域似乎没有显露出任何值得注意的东西，但是有经验的声学学生能够从该领域的细微差别中察觉泛音。弓弦具有均匀的音域，从而显示出每一个要素都以不变的速率穿过它的音域：只要移开弓，音域的边缘变得更加显著地发出音，显示出自由振动的弦在边界依然相对较长。急速地观看弦上偶尔闪亮的光斑，产生揭示出振动形式的余像。正如
G．蒂桑迪尔（Tissandier）描述的，用最普通的器皿的实验是最有利的，因为它们使我们以比较敏锐的眼光注意通常被忽略的事物。
第八节
如果在条件集合中一个条件B由另一个条件A决定，那么我们可以预期，当A出现或消失时，B也将如此，对于相对的增大和减小而言情况类似。A可能是温度、磁极强度或压力的升高，B可能是气体压力、感应电流或透明体的双折射。J．F．W．赫射尔（Herschel）已经提到的这一平行特征对实验者来说是可靠的指导。
第九节
如果A和B的影响很小，使得B中的变化难以观察，那么人们必须扩大这些事实。伽利略用笨重的铃的案例阐明了总和效应的过程，这通过同时协调地有节奏地轻击使整体处于强有力的运动状态。他用这种方式说明共振。借助所谓的冲击法，这种方法现在通常用来获得微弱电流的电流计大偏转。通过增加传导线圈的数目，使偏转增加到某一点。伏打（Volta）的起电盘表明，借助两个电容器验电器，几乎不可察觉的电荷如何能够被反复加倍地增加：仪器利用这个过程的影响自动产生大量电荷。为了使压力对双折射的影响变得可以看见，菲涅耳把几个棱镜放成一排；为了得到在干空气和湿空气中的可察觉的程差，他在他的干涉折射计使用长路径；为了清楚地表明偏振面如何在他的重玻璃中旋转，法拉第使偏振光线在磁力的方向上多次来回反射；所有这些都是累积效应的例子。麦克斯韦通过粘滞流体中的摩擦拖拉观察暂时的双折射，我通过所施加的压力观察在半流体的塑性材料中的同一现象，但是二者均仅仅持续片刻时间。孔脱（Kundt）把这样的流体封闭在两个长同轴圆筒之间，其中一个急剧地旋转。这便产生了长路径和不变的拖拉，以致该现象清楚而持久地显现出来，而且容易测量。
第十节
要决定一个直接估价它不方便、很困难或不可能的要素，我们时常能够用另一个已知的等价要素代替它。例如，为了找到电的阻力，我们可以用标准化的电阻箱的线的量这样代替它，使得所有现象依然是相同的。当赫恩（Hirn）进行人在工作和休息时所产生的热的检验时，他把一个人放在大量热器中，这个人在其中能够骑上自行车或下车，或者依然不动；但是，所产生的热难以测量，因为热从量热器的房间散失了。因此，在另外的试验中，他用在相同时间产生相同热效应的煤气灯头代替人，在这里热的产生容易计算。焦耳把借助泵压缩的空气密封在插入量热计的压力容器内。由于泵的摩擦热不可避免地添加进来这一事实，与功对应的压缩热变得更难以测量；但是，让泵在相同的时间内以相同的速率空转，压缩热便容易间接地找到。
第十一节
间接决定的另一个方法是补偿。某一条件或另一条件使难以决定的要素B发挥作用：通过把容易决定的要素…B包含在内，B的影响由于补偿而被消除，事实上被决定了。如果我们在两个干涉光线中产生显著的程差，那么干涉光带的体系消失，以致不再能够由光带的位移测量程差。由于把可决定厚度的玻璃板放在未受妨碍的一侧，借助抑止程差，我们能够补偿且间接决定程差。用类似的方式，人们能够通过把已知的辐射引入另一侧，消除来自温差电堆的未知辐射产生的电流计偏转，从而决定未知辐射。
第十二节
补偿原理在其他方面也是重要的。如果条件A引起B发生，但是也引起N发生，而N反过来又影响B，那么A和B之间的简单关联变得模糊不清了。因此，我们必须补偿N。杰明（Jamin）引导两条干涉光束通过相等长度的充水管。如果我们在一个管子施加压力，那么其中的光束立即受到延滞，但是比总是相应于密度的增加要多，因为该管子变得稍长一点。这能够通过把两个管子放进没有压力的大充水管加以补偿（除了容易最后矫正之外）。补偿原理在工程和实际科学方面也是重要的，在这里必须保持某些条件不变，例如测时的摆的长度。
第十三节
当置换尤其是补偿被精炼时，便导致所谓的零方法（nullmethod）。当必须研究微小的B依赖于A的变化时，通过补偿阻碍n得到最大的灵敏度，以致在改变A之前它不出现。设A是温度，B是依赖于它的电阻。我们现在借助相等的电阻补偿B，直到在场的电流计的偏转被消除（惠斯通电桥）。当B随温度增加而补偿电阻依然不变时，电流计立即偏转（电阻测辐射热计）。如果我们在载流板的两个等势点把电流计的引线连接起来，那么它将不偏转；但是，等势的最轻微的不对称变化，譬如说由于电阻中的磁变化，立即引起偏转（霍尔（Hall）效应）。利用索累（Soleil）双石英片检验旋转面的转动，是零方法的另一个例子。
第十四节
对于直接观察来说太急剧的过程，当然必须间接地获得。为此目的，人们使用作图方法。所研究的未知过程提供了一个分量，它与第二个已知的分量一起产生了可观察的合量。竖直下落在把下落与已知的不变的水平分量组合起来的抛射体的抛物线中显露出来，如果我们使用简谐振动的水平分量，这出现在莫林（Morin）的众所周知的装置中或利皮希（Lippich）的器械中，或者最简单地出现在水喷头中。对于发展这一方法的强有力的冲动来自惠斯通，当时他利用旋转镜寻找放电的传播速率的时间间隔。费德森（Fedderson）对这种程序的精炼导致我们关于电振动的精密知识。另一个精炼导致傅科决定光速的方法。此外，还有诸多声学上的应用。
利用作为已知分量的光学运动已被接受，因为这不影响所审查的过程。斐索测量光速的程序是一个杰出的例子，这种方法在此处被机灵地应用。另一个例子是急速旋转的圆盘和圆筒，为的是呈现时间测量的光信号，否则时间测量会是很困难的，例如在关于抛射体、声音和放电、频闪观测方法、惠斯通的示振器、利萨儒（Lissaiou）的调谐方法。亥姆霍兹（Helmholtz）的振动显微镜等等的实验中。把爆发气体的外流速率与爆炸速率结合起来，能使我们决定后者。利用声速测量其他速度变得十分普通，没有理由认为还不可能类似地利用光速更为精确地测量时间。就所陈述的理由而言，利用运动作为一个分量似乎是最佳的，但是没有理由认为，仅仅假定它们是相互独立的或以已知方式联系的，这对于把任何两个过程——其中之一是已知的，而另一个是所研究的——结合起来随时都可能有用。
第十五节
特殊的兴趣归于下述的实验：它们不仅产生一对关联条件的相关值，而且提供了对这样的值的整个体系的概览。一个例子是胡克和牛顿的玻璃组合。当牛顿利用这个组合及谱线并表明从红到紫的环收缩时，他进而安排这样的实验。通过按光谱用十分短而窄的竖直狭缝在其方向（即在与折射方向成直角的方向）上分解折射，我们得一个在另一个之下的各种单色折射。进一步的这种类型的实验有晶体面色偏振的轴成像——偏振器械由斯波蒂斯伍德（Spottiswoode）和我本人设计，孔脱把红铅和硫黄粉末沉淀在热电晶体上的方法，克拉德尼（Chladni）的共振板上的沙子图样，众所周知的磁力曲线；赫谢尔称它们为“集合的例子”（collective
instances）W．S．杰文斯（Jevons）称它们为“集合的实验”（collective
experiments。
第十六节
为了不曲解实验，我们必须始终注意可能的误差，尤其是在所期望的结果十分微小时。当法拉第在研究强电磁铁对于顺磁质和抗磁质的影响时，他仔细地试验悬置以及纸和其中放入试验材料的小玻璃器皿的磁行为：只有在悬置没有给予磁响应时，他才信赖关于实物本身的实验。这种类型的预备试验是所谓的“盲实验”（blind
experi－ment）。在倍增微小的电荷时也要求同样的谨慎，从而才能够比较精确地观察它们：我们必须确保，电容器验电器没有来自早先实验的残留电荷，倍增程序不引入外来电荷。在化学家利用马什（Marsh）的仪器检验一种实物的砷含量之前，他要确保，没有迹象表明先前引入该样品；也就是说，他要查明，仪器本身的物质没有砷。
第十七节
科学史表明，永远不必把具有否定结果的实验看作是判决性的。胡克借助他自己的天平无法证明地球的距离对物体重量的影响，但是用今天极其灵敏的天平容易证明这一点。J F．W．赫谢尔不会观察到偏振面的电旋转和磁旋转，但是法拉第却能够做到。J．克尔（Kerr）关于电介质中的双折射实验以前常常被完成，但是具有否定的结果。贝内特（Bennet）徒劳地试图演示在被照射的表面有光压；克鲁克斯（Crookes）用他的辐射计获得成功，但是A．舒斯特（Schuster）表明，这种压力是由仪器内部的力引起的，不能用入射的粒子来说明。于是，否定实验的结果和诠释二者依然是成问题的。
第十八节
在这里描述的实验的形式特征，是从实际完成的实验中抽象出来的。一览表不是完备的，因为有独创性的探究者继续把新的项目添加其中；它也不是分类，因为不同的特征一般不相互排斥，以致它们之中的几个可以在实验中结合起来。例如，斐索和傅科测量光速的方法包含着把已知的东西和未知的东西组合起来的特征，从而产生可观察的结果，该特征也是累积效应的特征以及稳定短暂现象的特征：用两种方法分别决定的要素是影像亮度和位移的极大值和极小值，二者都依赖于速率。
第十九节
至于观念通过实验在扩大我们知识中的作用，一切观念必定出自过去的经验，并将借助已经到来的经验进一步发展。行动在经验之先的思想和实验预示的期望只能够涉及新东西和已知东西之间的一致和差异。我们在多大程度上可以认为实验结果是可靠的，我们必须在多大程度上在变化了的条件下限制它？这些问题限定了探究者关于实验的主要观念。至于比较特殊的观念，让我们再次考虑一下历史的实例。
第二十节
假定我们了解实验的结果，就我们从纯粹集合的观点能够做的而言，我们现在力图扩展它。那里有磁铁矿：还有其他磁体吗？长石是唯一的双折射物质吗？什么物体能够通过摩擦起电？哪些东西是导体，哪些东西是绝缘体？磷光现象达到什么程度？其他案例是探求一个现象在其中出现的所有例子，假定它已被单一的观察发现。奥斯特（Derstedt）在观察到单一的偏斜例子后，力图决定磁针和电流导体的所有相对位置及其行为�