Fysik

To veje til ny viden

Overordnet set er der to måder at opnå ny viden på.

1. Man kan på baggrund af et antal gentagne forsøg/eksperimenter/observationer opstille en generel regel (eller teori). Dette kaldes induktion.

Hvis man f.eks. observerer, at de tre genstande, man har sluppet, alle er faldet mod jorden, og man på den baggrund opstiller den regel, at alle genstande, man slipper, falder mod jorden, så har man lavet en induktiv konklusion. Man konkluderer altså fra et antal enkelttilfælde til noget generelt.

2. Hvis man derimod starter med en generel regel (en teori eller en hypotese) og bruger den til at forudsige, hvad der vil ske i et bestemt forsøg, kaldes det deduktion.

Man kan f.eks. have lært, at bevæger man en magnet gennem en spole, induceres der elektrisk spænding. Så bruger man den viden, når man i et eksperiment anvender en bestemt magnet og en bestemt spole. Man konkluderer altså fra en generel regel til et konkret tilfælde.

I al videnskab, og derfor også i naturvidenskab, arbejder man nogle gange induktivt, andre gange deduktivt. I naturvidenskab kan de to metoder også optræde i kombination, hvor forskerne først induktivt formulerer en generel hypotese (et videnskabeligt bud på en forklaring af noget de har observeret), som de så efterfølgende deduktivt afprøver ved nogle eksperimenter. Det kaldes den hypotetisk-deduktive metode.

I gymnasiet arbejder I deduktivt langt den største del af tiden, fordi I typisk først lærer en masse teori, inden I går i laboratoriet.

I fysik angiver man typisk sammenhængen mellem de målte størrelser (variabler) med en matematisk formel. F.eks.

m = r×V

hvor:

V er væskens volumen

m er væskens masse

r (rho) er væskens massefylde

Metode og fremgangsmåde

Overskriften ”metode og fremgangsmåde” er valgt, fordi vi gerne vil understrege, at i naturvidenskab er metode ofte synonymt med fremgangsmåde. Naturvidenskabelig viden er altid baseret på indsamlede data (empiri). Hvordan disse data indsamles, den konkrete fremgangsmåde, er derfor meget central for at kunne vurdere, hvor gode/sikre disse data er.

Uanset om man overordnet set arbejder induktivt eller deduktivt, er man altid nødt til at lave et konkret stykke arbejde. Man kan f.eks.:

- lave observationer (f.eks. studere regnbuer i naturen)

- lave eksperimenter (f.eks. gå i fysiklaboratoriet for at lave et eksperiment, hvor man vha. af bestemmelse af sammenhørende værdier af en væskes volumen og masse kan bestemme væskens massefylde)

- udføre kvalitative forsøg (f.eks. påvise en væske har større massefylde end en anden væske)

- udføre kvantitative forsøg (f.eks. bestemme de to føromtalte væskers massefylder)

Eksperimentet

Eksperimenter spiller en central rolle i naturvidenskab. Det er fordi, man her typisk har nogle meget velkontrollerede forhold (helt anderledes end ude i naturen), der gør, at man ret præcist kan forudsige resultatet af eksperimenterne.

Det gode, veltilrettelagte eksperiment skal leve op til følgende krav:

1. Variabelkontrol. Man skal have styr på alle faktorer, som har indvirkning på eksperimentet. F.eks. nytter det ikke noget at undersøge massefylde af en væske ved at måle sammenhørende værdier af volumen (en variabel) og masse (en anden variabel), hvis ikke man sørger for at holde væskens temperatur (tredje variabel) konstant igennem eksperimentet.

2. Gentaget flere gange. Det er vigtigt, at man gentager et eksperiment flere gange, så man er mere sikker i sin konklusion. F.eks. laver du eller din gruppe måske kun et laboratorieforsøg én gang, men med de andre grupper i klassen, har I gentaget forsøget flere gange. Ved at sammenligne resultater kan I lettere vurdere, om resultatet holder – eller om der f.eks. er variable man ikke har helt styr på.

3. Reproducerbarhed. I den videnskabelige verden lægger man stor vægt på, at nye forskningsresultater skal fremlægges for offentligheden. Så kan andre forskere f.eks. kigge metoden efter i sømmene og efterprøve, om konklusionen holder. Det er netop det, som I træner, når I laver rapporter og journaler i de naturvidenskabelige fag. Derfor er det vigtigt, at I beskriver fremgangsmåden (metoden) så præcis, at andre kan gentage jeres forsøg ud fra jeres beskrivelse. Ofte bruger man at skrive rapporter i tredje person for at fremhæve denne objektivitet

Ved udførelse af eksperimenter skal man altså have styr på de variable, som har indflydelse på resultatet - variablerne skal ændres én ad gangen (variabelkontrol). Eksperimentet bør normalt gentages at antal gange for at have kontrol med resultaterne (gentagelse). Eksperimentets resultater skal være uafhængige af, hvem der udfører eksperimentet (reproducerbarhed).