1974年11月9日，还未到凌晨4点，在斯坦福直线加速器——一台足有2英里长的装置——一旁，夜班实验人员正在准备一项重要实验的启动运转。实验人员认真地在小组工作记录中写下了这样的警示故事：
他在这片区域勤奋地工作了几周，已经很累了。他俯身观察流水上的淘盘，发现了两小块闪光的黄色团块。“出现了！”他叫出声来，直起身仔细地观察盘子里的物质。众人都跑过来观看，在混乱中淘盘和里面的东西一同掉进了水里。这些团块物质是金吗？还是硫化铁？他开始重新细细地筛查淤泥。[1]
“我们的首要任务是确定探测器是否仍然在工作中，还有三联部件的标准分析程序功能是否正常……”记录手册里又这样写道。由此，我们又一次投入到了检查和常规实验操作中。这样的工作已经持续了数年，而就在几个小时之后我们将发现psi粒子。这一发现将开启夸克和计量物理学的“新时代”。通过整个夏天不间断地检查、复查和数据分析，实验人员渐渐意识到，一个新的奇迹已渐露头角。在接下来的几个小时之后，人的想法将被证明是真实的。这样的论证状态改变肯定在每一次实验中都会发生，也决定着实验的结果。本书关注的正是这一转变。
从历史的观点来看，“实验是如何终结的”这一问题之所以会引发我们的兴趣，是因为它将关注点引领到了实验中的一个瞬间，在这一瞬间里，仪表、经验、理论、计算法和社会科学等聚集到了一处，具有了引人入胜的魅力。为了了解实验是如何终结的，我们必须缩小历史性的关注范围，了解实验中的参数、证据、技术和硬件等，正是这些内容推动了实验人员前进，给予他们信心，让他们相信面前的淘盘里是金而不是硫化铁。对于任何一个实验者而言，要做出终止实验研究的决定并不容易，需要投入的东西很多，一旦项目终止也将面临许多风险。研究人员何时能列举出足够的实验证据，对这一点的评判决定了他们的信誉程度。在20世纪末期，投入到粒子物理学实验研究中的资源量十分庞大，从开始计划到成果发表需要五至十年的时间，花费上千万美元的经费，动用几十甚至上百名研究人员进行通力合作，因此研究涉及的风险和赌注也大大增加。人们协同合作发表了研究结果后，压力也随之上升了。理论家们将努力去了解这些新的数字代表的含义，其他实验小组也将重新审视自己的实验日程。
从哲学原因和历史原因而言，“实验是如何终结的”这一问题意义十足。实验者对客观事实、对人造之物，以至于对一种效果、一个粒子的论证均将不会以演绎论证的封闭形式进行。长期以来，围绕着一个话题——有限的事实集合将不足以证明一般结论——哲学家们一直未曾停止争论；而迪昂（Duhem）、奎因（Quine）和帕特南（Putnam）等人却着重强调，实验面对的不是单一的假设，而是互相联系的判断网络。[2]但更严重的问题在于，这一网络中不仅包括明确的判断，也包含了无数的辅助性假设。正如迪昂所言：
同几何学家使用的归谬法不同，实验中的矛盾现象并无将物理假设转为无可辩驳的真理这样的能力；为使其具有这样的能力，需要列举出全部的假设情况，覆盖一定的现象集群；但是物理学家们永远无法确定自己是否已经穷尽了所有可想象出的假设。物理理论真相的决定也并不是像投掷硬币一样非正即反。[3]
在这里我们应该加上一句：这一真相也不是实验结论的正确性所决定的。
虽然穷尽并列出所有假设是不可能的任务，但是研究者们可以以先导性或平行研究的方式来说明，特定的模仿和“背景”效应是足可以忽略不计的。在实验者试图将信号从噪声中分离出来时，可以采取的策略至少有三种：构建装置设备以排除背景噪声的影响，或者对背景噪声进行测试或计算以将其从观察中排除出去。下面谈到的这个范例十分直观地说明了这一点：亨利·卡文迪什（Henry Cavendish）是18世纪末期的一名出色的实验者，一直以来他在实验室中寻求着物体万有引力的测算方法。他将木棒用细金属线悬吊起来，在木棒的两端各悬挂一个铅球，用两个较大的静止铅球靠近悬挂着的铅球砝码。若悬挂着的球被吸引，木棒将出现扭转。为了测算牛顿万有引力理论下微小的力的值，即悬挂着的铅球重量的五千万分之一，即便是极微小的温度改变也需要避免，否则空气中将出现电流，妨碍木棒的旋转，进而阻碍实验正常效果的出现。鉴于此，卡文迪什自行建造了实验仪器设备，将仪器关闭在房间内，通过远程控制调整大球的位置，使用望远镜观察并测量仪器臂，进而阻断了背景的影响。[4]
当构建设备这一方法无法控制背景因素时，实验者通常会以测量的方式将其解决。仍然以卡文迪什的实验为例，他使用磁体对实验设备进行测试，以了解磁力是否会导致其发生扭转运动；他还测量了金属线，以了解其是否会产生永久性扭曲——这样的扭曲将会使实验结果出现系统性错误。卡文迪什甚至担心红木箱（用于保护仪器臂不受风力影响）是否会对仪器产生重力效应。通过严密的计算，他将这一可能的干扰原因排除在外，说明箱体对实验的影响可以忽略不计。[5]虽然做出了这样的种种努力，但即便从原则上讲，这位科学家仍然无法完全证明实验未受任何因素的干扰。世界如此复杂，无法将所有可能的背景因素都归至有限的类别中去。因此，在实验过程中并没有一个固定的、严格符合逻辑的终点。在包含多样因素的实验研究中，也没有一个可遵循的通用发现准则，更无法以演绎逻辑为基准进行事后再构建。
尽管如此，即便研究证据偶尔会同预期效果不一致，包括卡文迪什在内的所有实验物理学家、生物学家、化学家、地质学家以及其他学科相应的研究人员，也将其视为有说服力的证明。在初次的怀疑和最终的论证之间存在着多层次的研究过程，在这样的过程中，人的想法渐渐得到了证实和巩固。“唯心的发现逻辑”下的论证仅仅是发现者自己武断的和特殊的成见，而“合理化逻辑”是正式的、具有完全说服力的逻辑，是实验结果得以发表的途径。在论证的构建中，那些多个中间阶段的存在证明了将这两种逻辑进行极端二分法是错误的。在对任何实验机构中进行的繁复试验和论证中，实验者必须——无论是含蓄地暗示还是清楚地明示——承认他们的实验结论仅代表同等条件下的结果，即所有其他因素均相同的情况下的结果。虽然实验论证结束时的结果并不是、也不可能仅仅是封闭实验基础上的结果，实验者们仍然必须这样承认。[6]
鉴于以上所述的各种原因，若欲决定终止调查研究，则需要全套的技术、策略、信念以及受实验人员支配的实验设备。若非如此，实验又将如何继续？“理论性假说”开创出了充满趣味现象的世界一角；测量步骤和阐释方法也是由这些假说塑造。在下文我们将更详细地对此加以阐释，即若无某种类型的实验假说，那么即便是物质的总体性能都无法确定，某些种类仪器的相关度和适用性（正如某种仪器的具体性能）也都将受到质疑。这些基础保证并不都是可有可无的，也不可以被认作是对“偏见”的扭转，它们是开始和结束实验的必要条件。
对一些问题和因素的把握应该坚定不移，否则任何实验结果对实验者而言都成为了不可靠的结论。对仪器、计算、假设和论证这些因素的操作和把握是实验者自信的来源：它们是什么？这是实验者们需要面对的迫切问题。对于像莎士比亚笔下的刚特（Gaunt）一样的实验者而言，他们清楚地知道，自己被人铭记的只是最终得出的观点。实验者何时能证明实验效果的真实状况？何时他们才能断言，计数器的跳动和图表中的尖峰值不只是仪器或环境引起的假象？简而言之就是：实验是如何终结的？
注释
[1] 斯坦福直线加速器中心和劳伦斯伯克利实验室，1974年11月3日至25日日志。
[2] 参见Duhem，Aim（1977），esp.part II，chaps.4 and 6；Quine，Logical（1963）；Putnam，Mathematics（1975）。
[3] Duhem，Aim（1977），190.
[4] Cavendish，“Density，”Philos.Trans.18（1798.reprinted 1809）：388-408.McCormmach，Dictionary of Scientific Biography，s.v.“Cavendish.”
[5] Cavendish，“Density，”Philos.Trans.18（1798，reprinted 1809）：388-408.关于红木箱，406-408.
[6] 安德鲁·皮克林在他的文章中进行了一次关于开放式、封闭式、“相对封闭式”系统的有趣讨论，参见Pickering，“Hunting”，Isis 72（1981）：216-236.