tapasztalati adatokra épül (+ racionalitás, stb ) · 2008.02.05. 10 Kutatásmódszertan Marconi 3 Hogy létezik ionoszféra ami visszaveri a hullámokat? Erre senki sem gondolhatott

Kutatásmódszertan

BMEFilozófia és Tudománytörténet Tanszék

1111 Budapest, Sztoczek J. u. 2-4. fsz. 2. Telefon: 463-1181

[email protected]

Kísérlet és megfigyelés

2008.02.05. Kutatásmódszertan2

A kiindulás� �Bevett nézet�: tudományunkat az különbözteti meg más

megismerési formáktól, hogy alapvet en � tapasztalati adatokra épül (+ racionalitás, stb�)

� A mai óra problémái�Egy kis meglepetés��Miért is olyan fontos a tapasztalat?�Hogyan szerezhet meg?��Mire jó?

Figyeljük meg az igazi tudós ismertet jegyeit!�


Simplicio: Tehát te nemcsak hogy százszor nem, de egyetlenegyszer sem végezted el a próbát, és mégis egyszer en bizonyos vagy az �eredményben? Visszatérek a hitetlenségemhez és kezdeti meggy z désemhez, hogy a f bb szerz k, akik hivatkoznak rá, � � � �végrehajtották a kísérletet, éspedig az általuk el adott eredménnyel.�

Salviati: Kísérlet nélkül is bizonyos vagyok benne, hogy az eredmény az lesz, amit én mondtam, mert annak kell lennie. S t, tovább �megyek, te magad is éppoly jól tudod, hogy a kísérlet eredménye nem lehet más, még ha azt képzeled, vagy azt szeretnéd is hinni, hogy nem tudod�

(Galilei: Párbeszédek, 91. o.)


Salviati: Egyébként a tapasztalati tények ismerete nélkül is rövid és meggy z � �érveléssel be lehet bizonyítani, mennyire nem igaz, hogy a súlyosabb test gyorsabban mozog [értsd: esik], mint a nála könnyebb� [�] Ha tehát van két mozgó testünk, amelyek természetes sebessége nem egyenl , és a lassúbbat összekötjük a gyorsabbal, nyilvánvaló, hogy a �lassúbb akadályozza a gyorsabbat, ez utóbbi viszont növeli a lassúbb sebességét. [�] Igen ám, de ha ez így van, az is igaz, hogy ha van egy nagy kövünk, amely mondjuk nyolcegységnyi sebességgel mozog, egy kisebb pedig négyegységnyivel, és összekötjük, ketten együtt a nyolcegységnyinél kisebb sebességgel fognak mozogni: ugyanakkor a két összekötött k együttesen �nagyobb, mint az els , amely nyolcegységnyi sebességgel mozgott: ezek �szerint a nagyobb k lassabban mozog, mint a kisebb, ami ellentmond az Ön �alapfeltevésének.

(Galilei: Matematikai érvelések és bizonyítások, 77-78. o.)

Hogyan esnek a testek?


Gondolatkísérletek� A képzelet eszköze a megismerésre: tanulunk egy hipotetikus

gondolatmenet következményeib l.�� Igen gyakori a tudomány történetében: Galilei pl. szinte csak

gondolatkísérletekkel alapozta meg a modern mechanikát (ez pl. talán meggy z bb, mint a pisai toronyból dobált testek�)� �

� A gondolatkísérletek sokkal kevésbé a modern kor sajátosságai, mint a rendes kísérletek: tökéletesen beleférnek a töprengve-passzívan megismer szemléletbe � (vita contemplativa), mint az aktívan-beavatkozva megismer be (� vita activa)

� Egy képzelt konkrét szituáció következményeit kutatjuk.� Mi a gondolatkísérletek szerepe a tudományban?� Hogyan viszonyulnak a valódi kísérletekhez?� Mennyire a tudomány sajátossága a használatuk?� Létfontosságúak vagy nélkülözhet k a tudományban? �


De sajnos nem elég a karosszékben ülni!� Bár van olyan gondolatkísérlet, ami ismeretgyarapító, a legtöbb ilyen

agyszülemény nem ilyen� Tipikusan indirekt érvelések � általában valamilyen nézet tarthatatlanságát

mutatják be, az abból levezethet abszurd vagy ellentmondó konklúziók alapján.�� Már az ókori görögök is�� na jó ez egy római példa: Lucretius, De Rerum Natura

� Ha a világegyetemnek van határa, akkor azt megdobhatjuk egy lándzsával. Ha a lándzsa átszakítja, akkor van mögötte valami, tehát nem valódi határ. Ha visszapattan róla, akkor a fal szilárd, tehát vastagsága van, tehát van valami a feltételezett határ mögött, ami tehát nem valódi határ. Vagyis a világegyetem végtelen

� Fenti két példa: elmélettesztel szerep: rámutat egy elképzelés vagy elmélet �problematikusságára a következmények által → igen gyakran indirekt érv

� Az elvetett elképzelést másikkal helyettesít(het)i: hulló testek sebessége egyenl (� �) vagy a világegyetem végtelen (∅ )


Marconi 2� Marconi mégis megpróbálta� Eredmény: sikeres kapcsolat a két kontinens között!� Ami még furcsább: sokkal jobb a vétel éjjel mint nappal!!� Az eredmény annyira hihetetlen volt, hogy sokáig kétségbe vonták, ma sem

tudjuk pontosan, hogy már 1901-ben vagy csak kés bb sikerült az els üzenetet � �továbbítani

� Ebben az esetben a Marconival szemben szkeptikusok gondolatkísérlettel cáfolták meg a jelenség létezését � de nem lett igazuk.


Marconi 3

� Hogy létezik ionoszféra ami visszaveri a hullámokat? Erre senki sem gondolhatott� Appleton kés bb(1947) Nobel díjat kapott az F réteg kísérleti megfigyeléséért (1924), s t, � �

a felfedezés a radar feltalálásában is szerepet játszott� Int példa ez: a gondolatkísérletnél nem tudunk ismeretlen hatásokat figyelembe venni!�


Gondolatkísérlet és meggy zés�

�Hogy világossá tegyem, miként m ködik szerintem a természetes �kiválasztódás, engedélyt kell kérnem egy-két képzelt illusztráció el adására. �Vegyük a farkas esetét, amely számos zsákmányra vadászik, némelyikre ügyességével, másokra erejével, megint másokra fürgeségével; és tegyük fel, hogy a legfürgébb zsákmány, mondjuk a szarvas, a vidék valamely változása miatt számban felszaporodott, mégpedig abban az évszakban, amikor a farkas kiváltképpen élelem híján van. Ilyen körülmények között nem látok okot a kételkedésre abban, hogy a leggyorsabb és legkarcsúbb farkasok rendelkeznének a legjobb eséllyel a túlélésre, és így fennmaradnának és kiválasztódnának. [�] Ha mármost a legkisebb bels viselkedés- vagy �felépítésbeli változás el nyhöz juttatna egy farkas egyedet, neki lenne a legjobb �esélye a túlélésre és az utódhagyásra. Néhány kölyke valószín leg örökölné a �kérdéses viselkedést vagy felépítést, és a folyamat ismétl désével egy új fajta �jöhetne létre, amely vagy helyettesítené a farkas eredeti formáját, vagy együtt élhetne vele.�


� Darwin (A fajok eredete)� Nem tudunk meg újat: az elmélet ett l függetlenül született (a �

mesterséges szelekció analógiájára)� Nem teszteltük az elméletet: nem cáfoljuk (vagy esetleg

meger sítjük?)�� Funkció: az olvasó meggy zése � → tiszta retorika (?)

� a korban nincs lehet ség a természetes szelekció megfigyelésére�� mivel az elmélet bizonyos elemei nem �szabad szemmel� láthatók, ma

is támadások: kreácionizmus, intelligens tervezettség

Click to add title


Kísérleti (?) fizika � Simon Stevin (17. sz. eleje): Mi legyen W és

W� aránya, hogy a két súly egyensúlyban maradjon?

� Modellezzük lánccal! De a lánc nem lehet örökmozgó, tehát egyensúlyban van.

� De az alsó rész eleve egyensúlyban van, tehát elhanyagolható,

� és a szögek nem számítanak,� vagyis az egyensúly az egyes oldalaknál lév �

súlyok számától függ.� Tehát W/ W� a megfelel oldalak hosszának �

arányával egyenl . �


A kísérletek egyik f formája � a gondolatkísérlet?� � Ernst Mach: A mechanika tudománya, 1883: itt bukkan fel el ször �

a fogalom (Gedankenexperiment). Az el bbi példa Mach egyik �kedvenc példája

� Empirista értelmezés: a gondolatkísérlet a tapasztalatból felszedett �ösztönös ismeretek� tudatosítására szolgál→ empirikus tudás b vítésének eszköze�

� Pierre Duhem: mivel a gondolatkísérletek nem valóságos (és sokszor nem is megvalósítható) szituációkról szólnak, semmit sem tesznek hozzá a tapasztalati tudásunkhoz, és a tudományban nincs helyük

� 1990-es évek: a tud.fil. és tud.tört. Egy csapásra ráharap a fogalomra � ma fontos, vitatott terület

� Jól láthatóan ez a kísérlet GYARAPÍTJA ismereteinket!


Gondolatkísérletek tulajdonságai� Olcsó, biztonságos� Bármikor elvégezhet�� Ne feledjük: sokszor nincs is lehet ségünk a valós kísérlet elvégzése (nem �

tudunk fénysebességgel utazni, nincs egy bolygónyi forró plazmánk, stb.)� Nagyon jó kérdéseket vethet fel� Kiválaszthatjuk segítségével azon kísérleteket amelyeket ténylegesen is

érdemes elvégezni


De hol a határ?� Sokszor nem is olyan könny eldönteni, hogy valódi-e egy kísérlet �

vagy sem!

Simplicio: Tehát te nemcsak hogy százszor nem, de egyetlenegyszer sem végezted el a próbát, és mégis egyszer en bizonyos vagy az �eredményben? Visszatérek a hitetlenségemhez és kezdeti meggy z désemhez, hogy a f bb szerz k, akik hivatkoznak rá, � � � �végrehajtották a kísérletet, éspedig az általuk el adott �eredménnyel.

Salviati: Kísérlet nélkül is bizonyos vagyok benne, hogy az eredmény az lesz, amit én mondtam, mert annak kell lennie. S t, tovább �megyek, te magad is éppoly jól tudod, hogy a kísérlet eredménye nem lehet más, még ha azt képzeled, vagy azt szeretnéd is hinni, hogy nem tudod�

(Galilei: Párbeszédek, 91. o.)


De mit csinál egy �valódi� kísérlet, amit a g.k. nem tud?� Klasszikus tudományfilozófiában a kísérleteket általában

�elmélettesztelésre� használják.� A valódi megfigyelések / kísérletek ott fontosak, ahol

� TESZTELNI / ELLEN RIZNI szeretnénk valamit (vagyis van elméletünk, de �nem tudjuk, mennyire megbízható)

� De ezen felül ott is, ahol� MÉRNI szeretnénk valamit (vagyis esetlegesen sok érték van) � ez igen

triviálisnak t nik, de mégis komoly problémákat jelent � lásd kés bb� �� FELFEDEZNI akarunk valamit, amit még nem tudunk (ahol pl. még

fogalmaink sincsenek) � kezdjük egy kis történelemmel


Megfigyelések (kísérletek) a 17. sz. el tt is voltak, de �jelent ségük kisebb�� Hagyományos tudománytörténetekben a �techné� szféráját kevéssé vizsgálják. Itt

nyilvánvalóan rengeteg �kísérlet� (pigmentkeverés, habarcskészítés, fegyvergyártás, metallurgia, stb.)

� Klasszikus (görög) tudományban kevés, �vegyes� matematikai területeken alig (de pl. Ptolemaiosznál igen: fénytörési törvény)

� a beavatkozás nem a �természetet� ismeri meg, hanem a �mesterséget� (Arisztotelész)� Biológiában sok megfigyelés, orvostudományban felfogástól függ en:�� I.e. 3. sz. - Alexandriában Herophilosz és Erazisztratosz elkezdenek boncolni

� kivégzés módja: boncolás�� H: agy és idegrendszer vizsgálata, a dura és pia mater, petefészkek, érz - és mozgatóidegek, �

szem rétegei, vénák és artériák elkülönítése, szívbillenty k�

� Életm ködések alapja négy er� �� máj: tápláló, szív: melegít , agy: gondolkodó, ideg: érz� �


A kísérleti szemlélet térnyerése� 17. század � Francis Bacon hatása

�a retorikában hangsúlyozzák az ókortól eltér szemléletet: �a jelenségek feltárása, a �természet kínpadra vonása�: a megismerés aktív (�tudás és hatalom egy és ugyanaz�)

�a mágikus tradíció esetleges hatása (Yates)�az experimentum szó mint kísérlet és az experientia szó,

mint tapasztalat elválik�a létrejöv akadémiák egyik f céljuknak a természeti � �

jelenségek kísérleti feltárását tartják. �A modern értelemben vett kísérletezés itt jelenik meg!


Click to add title

� Gross és munkatársai a Philosophical Transactions 1700 el tti �cikkeit vizsgálják:� a megfigyelések (36%), � mechanikai magyarázatok (27%) � kísérleti eredmények ismertetése (15%)� a jelenségek matematikai magyarázata (6%) (Gross, Harmon és Reidy

2000).

� A francia lapokban némileg nagyobb a matematikai munkák aránya


Az �arisztoteliánus� kísérletez k�� A Liège-i angol jezsuita kollégium munkáját összefoglaló

1685-ös Florus Anglo-Bavaricus � �A filozófia oktatásában a professzorok nem csak a

peripatetikus iskola doktrínáit tanítják három éven keresztül, hanem többen szorgoskodnak azon, hogy a természet titkait kísérleteken keresztül tárják fel, hogy diákjaink azon tudásterületeket is megismerjék, amelyeket, különösen Angliában, igen nagyra értékelnek. � Nem hiányzik az algebra, az oszthatatlanok módszerének, vagy az apolloniusi kúpszeletek vizsgálata� Általánosságban elmondható, hogy nincs olyan, akár fizikai akár matematikai felfedezése a Királyi Társaságnak, amelyet II. Károly alapított Londonban, amely ne lenne megvizsgálva és továbbfejlesztve kollégiumunkban� (Reilly 1962: 225).


A tizennyolcadik század� Szalonokban Európa-szerte kísérleteket mutatnak be� Stabilizált jelenségek, megbízható leírások� A kémia � �leveg k� felfedezése, majd Lavoisier révén a �

modern kémia kialakulása �pontos kvantitatív viszonyok vizsgálata�szemben az adeptuselmélettel a kísérlet �hozzáférhet � �

mindenki számára aki elég képzett�növekv igény az ipar fel l� �


Charles Du Fay 1698 � 1739(Charles François de Cisternay du Fay)� 1730 körül kísérleteket kezd az elektromossággal

�a terület zavaros, nincs kialakult terminológia. Kb. ennyit tudtak (nem mai terminológiával, ami f ként kés bbi, hadászati � �kifejezésekb l jön):�

� Egyes anyagok dörzsölésre elektrizálódnak, mások nem� Esetenként tárgyak érintésre átadják az �elektromosságot�,

máskor nem� Az elektromosság id nként vonzásként, id nként � �

taszításként jelent meg.� Néha hirtelen váltás következett be a vonzás/taszítás

tekintetében


A kísérletek� Különböz anyagok, formák, h mérséklet, szín, páratartalom, � �

légnyomás� Az anyagok érinthették egymást, közel lehettek, távol, harmadik

testtel összekötve� Az eredmények merész következtetésre vezettek: a fémeken kívül

minden anyag dörzsöléssel elektromossá tehet , és a lángon kívül �minden anyaghoz lehet elektromosságot juttatni.


Vonzások és taszítások�De mit l vonzották egy ideig egymást az anyagok, majd �

kezdték hirtelen taszítani? �közös mintázat: vonzás � kontaktus � taszítás �de harmadik tárgyak ezek a testek vagy vonzottak, vagy

taszítottak � nem lehetett megjósolni!

�Merész feltételezés: beszéljünk két elektromosságról!�üveg és gyanta alapú elektromosság


Az eredmény� Kísérletek százait lehetett értelmezni� �létrehozták� a fogalmat, holott ma teljesen �természetesnek� t nik�� Du Fay nem �felfedezte� a kétfajta elektromosságot, hanem hipotézisként

használta, hogy magyarázni tudjon vele jelenségeket � 1734 "A Discourse concerning Electricity" from Philosophical Transactions: a sors

utamba vetett egy másik princípiumot, amely új fényt vet az elektromosság tárgyára�� A kísérlettel nem elméletet próbált tesztelni, hanem szabályszer séget feltárni, �

stabilizálni jelenségeket, stb.


De hogyan lehet villamossá tenni a folyadékokat?� Akkoriban mindent megpróbáltak, és megnézték mi

történik� Prof. Musschenbroek 1745-ben a Leideni Egyetemen a

vizet szerette volna feltölteni, ezért egy forgó üveggömbb l villamosságot vezetett egy puskacsövön át �a kezében tartott, vízzel töltött palackba.

� Azután megpróbált a puskacs b l szikrákat csiholni. Mi � �történt?*

� Muessenbroek olyan eszközt talált fel, amelynek a m ködési elvét nem értette (hiszen akkoriban még üveg �és gyanta alapú villamosságról beszéltek!)**


Franklin� A leideni palackkal történ kísérletezése során egyre er sebb lett Franklinben a � �

gyanú, hogy amikor a palackot kisütik, az ellentétes villamos töltések egyszer en kiegyenlítik egymást.�

� Azt írja barátjának, Collisonnak 1947-ben: �Mi értelme lenne tehát, ha továbbra is �üvegvillamosságr l� és �gyantavillamosságról� beszélnénk? Mennyiségekr l és eloszlásokról, � �mondjuk egyszer en: matematikáról van itt szó, pluszról és minuszról. Ezért úgy gondolom, sokkal �közelebb járnánk az igazsághoz, ha a jöv ben pozitív és negatív el jel villamosságról beszélnénk. � � �Én ezt a kifejezést használom ezentúl, és remélem, hogy a tudósok is elfogadják majd�

� Történt viszont egy baki: az áram folyását épp fordítva képzelte el mint ahogyan ténylegesen történik. Ezért a mai napig is a jelölt áramirány az áramköri rajzokon mindig ellentétes a ténylegessel. :( (részletekért: Greguss, 1985)

� A leideni kísérlettel lényegében vaktában felfedeztek valami teljesen ismeretlen jelenséget. Franklin magyarázni szerette volna ezt, ezért megalkotta a negatív és pozitív töltések elméletét. Azt is sejtette, hogy a villámok gyakorlatilag hatalmas elektromos kisülések.

� Utóbbi elméletét azután ellen rizni akarta, ezért egy újabb kísérletet talált ki.�


Franklin 2� Egy sárkányrepül t készített, csúcsára fémt t � �

er sített, a zsinór végére pedig kulcsot kötött�� A következ viharban kiment sárkányt �

eregetni, csuklóját a zsinórhoz közelítette és sikerült egy szikrát megfigyelnie

� Musschenbroek-nek nem volt határozott el feltevése kísérletével kapcsolatban: �felfedez típusú kísérlet�

� Franklinnek pontos elvárása volt a kísérlet kimenetelével kapcsolatban: elmélettesztel �kísérlet


Kapcsolat az elektromosság és a mágnesesség között

Descartes Mechanikus magyarázata a mágnesességre


Ampère 1. Kísérlet, mint feltárás / felfedezés� 1820 júliusa � Oersted ismerteti az elektromos és

mágneses er közt felfedezett kapcsolatot�� galvánelemre kötött vezet kitéríti a mágnest t � �

helyzetéb l � hogyan is pontosan?�� Európa szerte lázas kísérletezés � mi is a jelenség?

�más más szöget mérnek�nem �vonzás� vagy �taszítás� � hanem mi?�a mágnest máshogy viselkedik a drót alatt, mint felett��magyarázható mindez vonzó, központi er k jelenlétével �

(Laplace fizikája)?


Ampère - Mi is történik?� André Marie Ampère � nem elkötelezett Laplace felfogása iránt

� �romantikus fizika�, nem mindent a newtoni felfogásnak megfelel �fordított négyzetes úttörvényben akar megadni

� néhány hónap alatt új fogalmak, új jelenségek, új m szerek, új �kísérleti módszerek: az �elektrodimanika� születése � 1826 az írott munka megjelenése, de az elmélet f vonalai három hét �

alatt megvannak

� Ampère lázas kísérletekkel tölt el három hetet � matematikus, nem gyakorlott kísérletez�

� Kezdetben � másokhoz hasonlóan bonyolult magyarázgatás a jelenségleírás

� a �reciprok hatást� keresi � ha a galvanikus áram megmozgatja a mágnest, akkor a mágnes is a vezetéket?

� ki akarja küszöbölni a Föld mágnesességének hatását


Az �asztatikus t �� a földmágnesesség kiküszöbölése

� A kísérleti helyzet egyszer sítése!�� galvánelem erejének és

polaritásának változtatása� a t anyaga és hossza, �� a t és a drót helyzete: alatta, felette, �

mellette, függ legesen, vízszintesen�� változók� keresése

� Mit l fordul el a t és merre?� �� Empirikus szabályszer ségek �

keresése


A galvánelem hatása� Maga a galvánelem is kimozdítja a t t�

� fel kellett tételeznie, hogy itt is folyik �áram�, de nem a rézt l a cink pólus �felé, hanem fordítva.

� Pár nappal kés bb már egy folyamatos körforgásról beszél�� Mindezeket a fogalmakat azért alkotta, hogy kezelhet vé váljanak a �

jelenségek� �ha � akkor� jelleg szabályszer ségek� �

� Itt is és Du Fay esetében - a kísérlet célja a világ szabályszer ségeinek feltárása, sem nem a mérés, sem nem az �elmélettesztelés � el ször rá kell jönni arra, hogy mi a jelenség � �utána lehet majd tesztelni � ld. következ példa�


Ampère 2. A kísérlet mint elmélettesztelés� Ampère kialakította az elméleti magyarázatot is

�a magnetizmus oka: kis, körkörös áramkörök a mágneses testekben (akár matematikailag is tárgyalhatóvá válik!!!)

�ez esetben körkörös áramok egymásra is kellene, hogy hassanak, nem csak a mágnesre!

� Ez a helyzet jellemz en más, mint az el z két példa: � � �van egy elmélet, de valószín leg nem könny a � �jelenséget mérni (hiszen akkor már ismert volna)�Kísérletet nem annyira feltárásra használjuk, hanem, hogy

döntsön: jól gondoljuk-e vagy sem, hogy hogyan van a világ (kérdés, hogy mikor hisszük el, mit mond a világ- -lásd Duhem)


� Az áram hatására kimozdul a másik drót� nincs hatás � súrlódás?� hogyan oldható meg a jó vezetés + a

kevés súrlódás?

� Félhavi fizetésével megveszi Párizs leger sebb galvánelemét�� a m helyben m ködik, pár óra múlva � �

már bejelenti az Akadémián: egyértelm �bizonyítékot talált elmélete igazolására

� a megtervezett apparátust tökéletesítette, optimalizálás

� nem �ha akkor�, hanem �bizonyíték�.2008.02.05. Kutatásmódszertan38

Maxwell színelméleti kísérlete

� Newton óta jól ismert volt, hogy a fehér fény valójában a szívárvány színeinek összessége

� Azt is sejtették, hogy minden színt el lehet állítani �alapszínekb l�

� Azt azonban nem tudták, hogy melyek ezek és mennyi van bel lük �



� Maxwell elmélete szerint a kék a zöld és a vörös szín fény �vegyítésével a szivárvány bármely színét el lehet állítani�

� Elmélete teszteléséhez klasszikus elmélettesztel �kísérletet tervezett és kivitelezett



� Fogott egy színes gyapjúszalagot és kötött egy masnit bel le�� Ezután megkérte Suttont, a neves fényképészt, hogy csináljon

három különleges képet� kis üvegmedencékben festékkel piros, zöld illetve kék folyadékot

állított el�� ezeket azután a fényképez gép elé helyezve három képet �

készített� kapott tehát három negatívot, a kép három színkomponensének

megfelel en�



� A negatívokat lemásolta egy-egy üveglemezre, ezzel �kifordítva� azokat

� 1861 május 17-én el adást tartott a Királyi Akadémián�� Három lámpát alkalmazott, három különböz szín el tét-� � �

folyadékkal.� A megfelel lámpákkal a megfelel diákat egymásra vetítve � �

el állt a színes kép!�� Tehát az elméletet gyakorlatra tudta váltani és ragyogó

alkalmazást készített: a színes fényképezést� Az elmélet tehát jól vizsgázott és általánosan elfogadták.� Csakhogy volt egy kis gond...



� Régi filmekben lehet látni, hogy a hagyományos fényképeket vörös kamrában hívják el , mivel hogy a vörös fényre �gyakorlatilag nem érzékenyek a fotóanyagok

� Akkor hogy sikerülhetett mégis a kísérlet?� Az esemény századik évfordulóján elvégezték az egész

kísérletet korabeli eszközökkel újra� Maxwellnek szerencséje volt: a szalag ibolyántúli sugarakat is

visszavert így a láthatatlan ibolyántúli színek pótolták a vöröset


Néhány m szaki kísérlet: Repülés�� Egy korai gondolatkísérlet egy csapkodó

szárnyú repül szerkezetr l: Jean-� �Pierre Blanchard, 1781

� Egy valós kísérlet 1807-b l: Jakob �Degen csapkodó szárnyú gépe


Néhány m szaki kísérlet: Repülés�� Egy korai gondolatkísérlet egy csapkodó

szárnyú repül szerkezetr l: Jean-� �Pierre Blanchard, 1781

� Egy valós kísérlet 1807-b l: Jakob �Degen csapkodó szárnyú gépe


Repülés 2� Természetesen egyik szerkezet sem volt képes repülni. � Ezen kísérletek problémája az volt, hogy egy nagyratör célt t ztek ki, összetett � �

tervet készítettek, de még nem voltak meg a szükséges összetev k, a kell � �alapismeretek.

� George Cayley nem volt ennyire nagyratör :1799-ben ferde papírlapokat �er sített egy forgó korongra és a légellenállást vizsgálta�

� Sok év múlva már tudta, hogy mekkora felhajtóer re számíthat és �az egyensúly jelent ségét is �felismerte

� 1853-ban kocsisa kb. 450 métert repült kísérleti vitorlás gépével. Ez volt az els alkalom, hogy leveg nél � �nehezebb szerkezettel repültek

� Tanulság: az alapkutatást néha nem lehet megspórolni 2008.02.05. Kutatásmódszertan46

Repülés 3� Egy olyan gép terveit is elkészítette,

amely embert is szállíthatott volna, de nem volt a kivitelezésre pénz.

� Pénaud 1871-ben gumimotoros modellt készített amely könnyedén repült negyven métert


Repülés 4� Ma már tudjuk, hogy Pénaud nagy gépe sosem lett volna képes a repülésre két

ok miatt: egyrészt nem volt elég a motor teljesítménye (ezt Pénaud is tudta, de kénytelen volt az akkori csúcstechnikával számolni � a g zgéppel), másrészt �nem lett volna képes man verezni, csak egyenesen repülni. Erre a kis gép �sikeres kísérlete alapján nem jöhetett rá� A cs r kormányt csak Lilienthal � �fedezte fel 1894-ben.

� Tanulság: ha a kis lépték kísérlet sikeres, nem biztos, hogy a nagy is az lesz, �mert nem minden m ködik ugyanúgy élesben, nagyban.�

� A �lépték� nem csak a méretre, hanem a sebességre, magsságra, stb. is vonatkozhat:� Parsons 1889-ben a világon els ként g zturbinával akart hajócsavart � �

hajtani. Az addig bevált csavar azonban a nagy sebesség miatt gyakorlatilag lyukat fúrt a vízbe: kavitáció

� A hidrogénballon és h légballon-kísérletek nem m ködtek nagy � �magasságokon, mivel problémák jelentkeztek: hideg, oxigénhiány, stb.


A Great Eastern� Cél: nagy hajó építése amit a

hullámok már meg sem mozdítanak és egyetlen szénrakománnyal át tudja szelni az óceánt

� Tervez : �Isambard Kingdom Brunel

� Tény:Minél nagyobb egy hajó, annál kevésbé van kitéve a hullámzásnak

� Terv:Olyan hajót készíteni, ami nagyobb a legnagyobb hullámnál


A Great Eastern


A Great Eastern� A 211 méter hosszú hajót 1858-ban bocsájtották a vízre, sok

küszködés után� Amit azonban nem lehetett el re látni: nem csak hogy továbbra �

is mozgott a hajó fel és le, de még billegett is.� Ismét egy �kísérlet� amely megmutatta, hogy sok elképzelést

nem lehet felskálázni nagyobb méretekre úgy, hogy m köd képes maradjon.� �


Még egy probléma� Vannak olyan kísérletek, illetve mérnöki alkotások, amelyeket egyátalán nem

lehet kicsiben elvégezni� Fúziós er m : ha a szükséges reakció csak száz milló Kelvin fok körül � �

jelentkezik, nem próbálkozhatunk �kicsiben�, például százezer Kelvinnel � nem kapunk arányosan kisebb eredményt

� rlift: vagy életnagyságban építjük meg, vagy sehogy, ezért kockázatos a �befektetés.

� Részecskegyorsítás: kicsiben ezt sem nem lehet


A nap-neutrínó kísérlet

� 2002: Raymond Davies ¼ Nobelt kap a napneutrínók detektálásáért� Probléma: az uralkodó csillagászati és asztrofizikai elméletek szerint a csillagok

(köztük a Nap) anyagot energiává alakít un. magfúzió útján (hasonlóképp, mint a hidrogén bombában történik)

� Ez az elmélet legalább olyan meghatározó és széles körben elfogadott a maga területén, mint a Darwini evolúció elmélet a biológusok körében

� De ha ennyire komolyan gondoljuk, tesztelni kéne! Kísérlet: 1967/68-tól� A feladat: a fúziós során kibocsátott neutrínók észlelése: igen bonyolult

apparátust kíván - A neutrínók ugyanis alig lépnek kölcsönhatásba az anyaggal, ezért ugyan gyorsan ideérkeznek a Nap közepéb l, tehát jó hírhozók az ott �történtek ügyében � elmondják mi történt 8 perccel korábban a Napban (míg a fénynek év milliókra van szüksége, hogy a Nap magjából kiszabaduljon)

� viszont itt meg nehéz észlelni ket�


� Legalább két dologra van szükség ahhoz, hogy a beérkez �napneutrínók alapján állást foglaljunk, vajon a legközelebbi csillagban, a Napban, folyik-e magfúzió:

� (1) tudni, hogy mennyi neutrínó várható a napból (err l vita van, �ráadásul az évek során mindig változott a bejósolt mennyiség)

� (2): Tudni kell ezeket detektálni millió m. ólmon tud keresztülmenni anélkül, hogy megállna, de klórral reakcióba lépve radioaktív argont hoz létre → alapreakció: �e + 37Cl � 37Ar + e�

Mivel a 37Ar elbomlik, 37Cl lesz bel le�→ gyorsan �ki kell söpörni� az argont


� Homestake kísérlet:egy bányában >100 tonna C2Cl4 (tetraklóretilén)

→ mivel a neutrinó gyengén kölcsönható részecske, ezért ekkora, azaz több mint száz tonna tömeg klórral való kölcsönhatásának �eredményeként csupán néhány 100!!! Ar-atom detektálható

AZ IGAZI BAJ, HOGY KÍSÉRLET SZERINT NINCS MEG AZ ELVÁRT, BEJÓSOLT NEUTRÍNÓ-MENNYISÉG!


A Homestake-kísérlet:


� Eredmény: el ször semmi, majd kés bb kevesebb mint fele annyi neutrínó, � �mint amennyit várnánk

� Vajon el kell vetni az elméletet? De melyiket?1. Napreakciók elmélete2. neutrínók elmélete3. radioaktív bomlás elméletestb�

� Óriási viták: Hol lehet a hiba? Melyik tudományterület a hibás?� Magfizika? A magfizikusoknál, akik a Napban és a detektorban

végbemen atommag-reakciókat vizsgálják? �� Asztrofizika? Az asztrofizikusoknál, akik a Napban uralkodó viszonyok

leírására vállalkoznak? � Vegyészek, akik a detektorért felel sek? A radiokémikusoknál, akik az �

észlelési berendezés m ködési mechanizmusaival foglalkoznak? �� A neutrínófizikusoknál, akik a szabad neutrínók viselkedését kutatják?

Elmélet és tapasztalat ütközése


A napneutrínó-kutatásokban résztvev k diszciplináris megoszlása�


Elmélet és tapasztalat ütközése 2� Hibáztatási stratégiák:

• A kísérleteken nevelkedett magfizikusok fenntartásokkal viseltettek a megfigyelés-centrikus asztrofizikusokkal szemben.

• A tiszta megfigyelésekhez szokott asztrofizikusok fenntartásokkal viseltettek a �gyanús� extrapolációs rátákkal dolgozó magfizikusok iránt (hiszen a laboratóriumi körülmények er sen eltérnek a Nap belsejének viszonyaitól, �tehát �extrapolálni� kell az eredményeket).

• Mindkét terület képvisel i fenntartásokkal viseltettek az �alkímiai� zavarosságú �radiokémiai módszerek iránt.


� Nem a másik területre vonatkozó, tankönyvekben ismertetett alaptudást kérd jelezik meg, hanem az elfölött lév magas szint kutatói tudást és � � �gyakorlatot:

azokat a mesterségbeli gyakorlatra alapozott �ezoterikus� módszereket és eljárásokat, melyek csak az aktív kutatók számára ismertek és hozzáférhet k. �

� A másik terület képvisel i nem elméleti szinten nincsenek tisztában a terület �alapjaival, hanem, minthogy a mesterségbeli tudás szinten kívülállók, nem szerezhették meg a megfelel bizonyossághoz szükséges rutinszer , � �gyakorlatias, számos vonatkozásában explikálhatatlan tudást, ezért nem rendelkeznek azzal a speciális tudományos tudással, amellyel az adott terület tudásának bizonyosságát meg tudnák ítélni.

Elmélet és tapasztalat ütközése 3.


� A tudás bizonyosságának problémája ebben a szférában áll el , azaz ahol a �tudás komoly része rutinszer , gyakorlatias, explikálhatatlan elemeket foglal �magában.

� A kísérletben résztvev teljes kutatói közösségben nincs átfogó tudással és �bizonyossággal rendelkez tudós vagy csoport, a kérdéses szinten csak lokális �tudás és lokális, mindenkinek a sajét területére vonatkozó bizonyossága van.

� Az egyes területek függenek, az egész projekt sikerét tekintve pedig együttesen és kölcsönösen függenek egymástól, ún. episztemikus dependencia van: nem teljesül, hogy bárki képes a másik terület eredményeit, az alapul szolgáló módszereket, eljárásokat, számításokat áttekinteni és felülvizsgálni, hanem ki vannak szolgáltatva egymás eredményeinek, amelyet készen kapnak és amelyben meg kell, hogy bízzanak: az eredmények nem bárki számára hozzáférhet k, � nem bárki számára reprodukálhatók.

Elmélet és tapasztalat ütközése 4.


Eredmény:

� Kés bb újabb, más elveken m köd detektorokat is � � �építenek

� Fejl dnek a releváns elméletek�� A bejósolt értékek és a mért adatok közelednek�Hosszas egyezkedés vége: neutrínó-oszcillációs

elmélet� 35 évvel kés bb Nobel-díj�


Néhány tanulság

� A kísérletek túl bonyolultak ahhoz, hogy elméleteket teszteljenek: aluldetermináltság

� EGYES kísérletek magukban soha nem véglegesek, nem vetünk el egy kísérlet alapján elméleteket

� Elméletek és kísérletek nem válnak szét, hanem egy egységes tudás-hálót alkotnak

� A kísérletek szerves részei a tudásnak� A Jelenkor egy hasonló nagy kísérlete: Large Hardon Collider

Documents

tapasztalati adatokra épül (+ racionalitás, stb ) · 2008.02.05. 10 Kutatásmódszertan Marconi 3 Hogy létezik ionoszféra ami visszaveri a hullámokat? Erre senki sem gondolhatott