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在中国古典文献《三国志》中有“曹冲称象”的故事 ， 曹操五、六岁的儿子曹冲在知识和判断力上达到了成年人的水平 ， 吴国的孙权有一年送来一头大象 ， 曹操想知道大象的重要 ， 向众臣询问大象称量的方法 ， 在找不到一杆称量大象的“大秤”之际 ， 曹冲出了一个妙招 ， 先把大象放到大船上 ， 在大船外侧板上记下吃水的深度 ， 然后 ， 把裝大象的大船换装一块块的石头 ， 使得大船外侧板达到同样的吃水刻度 ， 此时 ， 所有石头相当于一头大像的重量 。 聪颖的曹冲将称量大象的难题巧妙地转换为称量石头的方法 ， 人们现在把曹冲称量大象的方法称为“等量替换法” ， 使用一大船的石头代替了大象的重量 。
现代科学概念的等量替换法适合科学哲学转换论的等效原理或等效论的转换原理 。 转换原理是等效原理的依据之一 ， 反之 ， 等效原理是转换原理的依据之一 。 “爱迪生量体”和“曹冲称量”的原理如出一辙 ， 大发明家爱迪生有一位数学知识扎实的实验助手阿普顿 ， 有一次 ， 他想要阿普顿计算一下电灯泡的容积 ， 阿普顿仔细观察了电灯泡的梨状外形 ， 画出了一条条由复杂曲线构成的剖视图、平面图和立面图 ， 测量了主要数据 ， 列出了计算灯泡体积的公式 ， 但阿普顿在几个小时的计算中难以得出精确的结果 。
有备而来的爱迪生先把不规则圆形的电灯泡装满了水 ， 然后 ， 他把电灯泡里的水倒进了一个形状规则的测量杯 ， 很快地测出了水的体积或电灯泡的容积 。 爰迪生测量不规则电灯泡容积的方法和曹冲称量大象重量的方法在科学原理上都是等量替换化 ， 科学的等量替换法只不过是科学哲学等效原理的一种具体应用 。
等量替换法既用在了公元二世纪末和公元三世纪初的中国东汉时期 ， 也用在美国发明家爰迪生生活的十九世纪后半期和二十世纪初期 。 科学家和发明家既应用了等量替换法 ， 也应用了“等形替换法” ， 可以把科学哲学的“等效替换法”划分为等质替换法和等量替换法以及等数替换法和等形等换法 。 “等形替换法”是科学哲学等效原理的表现形式之一 ， 举一个实际应用的例子 ， 二十世纪的天文学家成功地破解了有关银河系形状或结构的奥秘 ， 好似二十世纪的物理学家发现了原子结构 ， 在电磁学探测技术的帮助下 ， 二十世纪的天文学家精确地发现了银河系的结构 。
17世纪的徳国哲学家康德第一个提出了星系形成的星云假说 ， 但康德时代的天文学家看不清楚银河系包罗万象的复杂结构 ， 当时的天文探测技术局限在太阳系的范围 ， 无法判断太阳系所在的银河系结构 ， 它实际上是一个完全不同于太阳系结构的带四个悬臂的棒旋结构 ， 光学观测受限制的主要原因是银河系内充斥了大量的星际物质 ， 银河系的恒星——特别是银河系中心区域的恒星发出的光线被星际物质中的气体和尘埃吸收或反射 ， 天文学家难以从恒星的分布直接判断银河系的精确形状 。
【等量和等形替代性方法和原理】天文学的观测技术在二十世纪中期实现了一次划时代的突破 ， 从光学观测跨越到射电观测的时代 ， 好似天文学的观测技术在二十一世纪的早期从射电观测跨越到引力波观测的时代 ， 从光学天文学到射电天文学和从射电天文学到引力波天文学的跨越适合科学哲学等效性的递进原理或递进性的等效原理 。 二十世纪中期的天文学家通过射电望远镜精确地发现了银河系的形状 ， 二十一世纪的天文学家通过引力波的发现证实了双中子星和双黑洞的合并事件 。
天文学家将探测银河系的形状或结构转换为探测银河系中氢原子分布或聚积的问题 。 星云物质的主要成分是氢原子 ， 它们包裹了恒星和恒星团 ， 对星云中氢原子分布的探测比对恒星和行星等天体分布的探测更能让天文学家精确了解银河系的结构 ， 他们通过射电望远镜接收了银河系不同区域的氢原子发出的射电信号 ， 氢原子在相互碰撞中不断地发出了射电信号 ， 而射电信号不受气体和尘埃物质的吸收和反射 ， 一直传播到地面的射电望运镜阵列 。 除了接收氢原子的辐射波 ， 天文学家还接收了一氧化碳分子的辐射波 ， 通过分析一氧化碳分子的分布特征 ， 天文学家基本确定了银河系的形状或结构 。
在银盘上分布了浓密的尘埃气体 ， 对银河系旋臂上的恒星光辐射产生了十分明显的消光作用 ， 即使通过大光学望远镜 ， 也只能看清银盘上6000光年范围的天体 ， 远远小于银河系的大小 。 20世纪50年代 ， 射电和红外天文学的兴起对人们深入观测和研究银河系的结构发挥了关键作用 。2020年4月21日 ， 哈佛·斯密森天体物理中心的天文学家、美国科学院院士M. 里德、南京大学天文与空间科学学院郑兴武教授、德国马普射电天文研究所K. 门滕教授共同主持了国际科学团队 ， 他们在15年的研究中使用了甚长基线干涉技术 ， 绘制了尺度为10万x10万光年的银河图谱 ， 迄今最精确的银河图谱清晰地展示了一个有四条旋臂的棒旋星系 。
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