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  • 1 # 航小北的日常科普

    這個問題很有意思,我來嘗試回答一下。

    有些時候科學實驗確實是需要重複很多次的,特別是遇到影響引數特別多的情況下,別說100萬次了,想要多少次就要多少次。

    這個道理也很簡單,比如說你要測量一個人跳遠跟什麼因素有關:

    一開始你想,可能跟一個人的體重有關,所以你分別找80斤、90斤、100斤的人來跳遠。所以你要做3次試驗;

    後來你想,可能跟一個人的身高有關,所以分別找160cm、170cm、180cm的人,但是每個身高還要分別找80斤、90斤、100斤的人,所以你需要的不是3+3=6次試驗,而是3*3=9次試驗。

    後來你想,是不是還跟一個人的年齡有關,所以你又要找20歲、30歲、40歲的人,每個年齡的人還要找不同體重、不同身高的人……所以你需要3*3*3=27次試驗。

    再後來,你想考慮另外7個引數,所以你就需要3^10=59094次試驗。

    再後來,有人說,不行啊,還有110斤、120斤重的人,而且你為什麼不測量165cm身高和175身高、25歲和35歲的人呢?所以每個引數你需要考慮五種情況,於是你需要進行5^10=9765625次試驗——將近1000萬次試驗。

    簡單說,很多時候試驗是隨著影響因素的數量幾何級數增長的,試驗引數稍微多一點,試驗數量就要是天文數字了。

    那麼怎麼才能夠解決試驗次數過多的問題呢?

    1,用電腦來模擬。現在的計算機技術很發達,透過計算機模擬的方式可以把昂貴、耗時的試驗變成便宜、快速的試驗【如下圖所示,就是計算機模擬試驗】,這樣可能好幾十萬次試驗幾天就做完了。

    2,建立數學模型。找到物理現象之中的數學聯絡,把各種影響因素跟最後結果之間的關係用明確的數學關係式表達出來,這樣就可以非常簡單地進行演算,同時也方便尋找物理現象之中的規律。

    3,運用統計學方法。雖然理論上說,你要考慮100萬種情況,就要做100萬次試驗,但是實際上透過合適的統計學原理,可以大大縮小這個數字。

    4,透過無量綱引數把多次試驗合成為一次。這個方法比較複雜,簡單來說,雖然一個現象,影響因素很多,但是有一些因素之間是有內在聯絡的,所以你看著兩次試驗中的各種引數完全不一樣,然而實驗現象卻基本一致,這就叫“相似性”。比如說空氣動力學裡面經常提到的雷諾數【如下圖所示】,就是把四個引數合併成了一個,不管這四個引數怎麼變,只要根據這些引數計算出來的雷諾數一樣,那麼試驗結果就是一樣的。

    所以說這下你知道科學家都是怎麼做複雜現象的試驗了吧?

  • 2 # 北京得明

    實驗,是為了能夠證明到“真實”,真實,是唯一性的,如果我們對於“真實”這個概念有一個透徹完整的認知,那麼,當我們需要證明一個現象的“真實”時,我們的整個認知過程就是一個完整而清晰的,飽滿度就是很高的,我們就不需要那麼多次的實驗了。還是那句話:方法論,決定了我們認知“真實”的程度和過程的複雜與簡單。

  • 3 # Luthiel

    其實還真有

    比如投骰子,拋硬幣這樣的實驗就經常有人做,看看機率是多少。

    還有一類是“一萬小時破壞實驗”,這種就經常變成20*500小時的破壞實驗,然後20臺機子有一臺跪了,就算實驗失敗。同理還有檢驗燈泡壽命的也是用這類的方法進行數量上的轉化

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