Introduktion til naturvidenskabelig metodik

Viden/Videnskab Hvad er viden?

Spørgsmålet om ”tro” eller ”viden” Det grundlæggende spørgsmål for videnskab er spørgsmålet om: Hvor grænsen ligger mellem det vi VED og det vi blot TROR eller FORMODER Det vi tror eller formoder kan være forkert Det kan være udtryk for fordomme og fejltagelser Viden derimod kan ikke være forkert Videnskab skal give os viden Derfor skal den først og fremmest sikre os mod at blive forført af: vor tro vore fordomme og forudfattede meninger

Spørgsmålet om ”tro” eller ”viden” Måden hvorpå videnskaben gør dette er ved: Anvendelse af videnskabelig metode Det vil sige: Metoder der systematisk sikre: at vi undgår fordomme at det vi siger er fuldstændig pålideligt Det der IKKE er metodisk begrundet er TVIVLSOMT og derfor ikke VIDEN

Den naturvidenskabelige metode Man iagttager et fænomen for at indsamle empirisk (erfaringsmæssig) viden i form af kvalitative eller kvantitative data Man opbygger derpå en model, der kan fortolke og forklare hvorfor det observerede fænomen fremtræder som det gør. Modellen er en formodning om en forklaring og bruges som arbejdsgrundlag (hypotese) Man tester hypotesen. En hypotese der viser sig at have et generelt gyldighedsområde kaldes for en teori Man formulerer, d.v.s. at man nøje beskriver alle metoder og resultater fra de 3 foregående faser. Alle faser skal kunne reproduceres Den naturvidenskabelige metode kan beskrives som en formuleret fremgangsmåde med flg. 4 faser. Disse fire faser vil se nærmere på senere i kurset.

Naturvidenskabelig metode

Videnskab og ikke-videnskab

Astronomi og astrologi

Dannelse af hypoteser Deduktive hypoteser: Induktive hypoteser: Deduktion er at slutte fra det generelle til det specielle.. Deduktioner anvendes til forudsigelse af nye iagttagelser på baggrund af generelle teorier Eks 1: Forudsigelse af solformørkelser på baggrund af Newtons generelle love for planeters bevægelse Eks 2.: Opdagelse af Pluto på baggrund på baggrund af uregelmæssigheder i Uranus’s bane Induktive hypoteser: Induktion er at slutte fra det specielle til det generelle d.v.s. generalisere Induktioner formuleres for at tolke eller forklare en iagttagelse Eks. Fra ”denne svane er hvid” til ”svaner er hvide”

Faldgruber - falsk falsifikation - falsk verifikation

Naturvidenskabelig metodik Induktion Deduktion

Erkendelsescirklen

Hypotesetest Hypoteser må opfattes som spekulative og foreløbige formodninger eller gæt Det er ikke muligt alene på basis af oprindelige observationer at afgøre om den er gyldig eller sandsynlig Hypoteser må testes ved om de kan bekræftes ved forskellige forsøg (verifikation) Lige så vigtigt er det at de udsættes for ”knald eller fald” tests, der på alle måder prøver at forkaste hypotesen (falsifikation) Naturvidenskab er ”troløs”: Man kan kun sige at en hypotese eller teori er det bedste bud på en sammenhæng – indtil en bedre viser sig

Konkrete eksempler på anvendelse af naturvidenskabelig metodik

Hypoteseformulering - prøv selv Du har en sød og opmærksom kæreste, som siger at han elsker dig. Gennem den senere tid er han begyndt at ændre adfærd Han har ikke blomster med til dig hver dag, og han sender ikke kysse SMS-er mere. Han er blevet helt vild med golf og kommer senere og senere hjem. Jeg fatter ikke, hvordan man kan spille golf i bælgmørke Formuler en mulig hypotese, som forklarer hans adfærdsændring Prøv at designe en test, der kan verificere eller falsificere din hypotese

Hypotesedannelse – prøv selv observation af frøers farve

Hypotesedannelse – prøv selv

Hypotesedannelse - seksualitet hos mænd og kvinder

Deduktion Eksempel: Opdagelsen af Neptun og Pluto - fra det generelle til det specielle Kepler: Planeter bevæger sig i ellipseformede baner omkring solen. Newton: - En planets bane er bestemt af: massetiltrækningen mellem planeten og solen, samt de meget mindre bidrag fra de øvrige planeters masse jfr. Newtons love. URANUS: Baneforløbet afviger fra det teoretisk beregnede baneforløb To muligheder: Newtons love gælder ikke En endnu ikke opdaget planet er via sin massetiltrækning årsag til afvigelserne.

Deduktion: Opdagelsen af Neptun og Pluto

Induktiv hypotesedannelse - fra det specielle til det generelle Observation Malkepiger har næsten altid fin, glat hud Malkepiger blev sjældent ramt af koppeinfektioner Kvæg kunne få koppeinfektioner, som ikke smittede mennesker Hypotese Kokoppe-puds (infektionsmaterie) beskytter mennesker mod koppeinfektion Hypotesetest Man poder mennesker med puds fra kokoppe infektioner og undersøger om podede bliver syge Generel teori om vaccination Podning med specifikke antigener aktiverer immunforsvaret mod en given infektionssygdom

Kopper (smallpox)

Den første vaccine - materie fra kokoppe blærer

Vaccination

Induktiv hypotesedannelse Kan du ved at observere forløbet af fodboldkampe slutte dig til de generelle spilleregler for fodbold?

Penicilin – et antibiotikum

Antibiotikaresistens Observation Flere og flere infektioner kan ikke behandles med almindelig antibiotika Der anvendes store mængder antibiotika – også præventivt uden sygdom Hypotese Bakterier er blevet modstandsdygtige mod antibiotika (resistens) Hypotesetest Mistænkelige mikrober udspredes på agarplader med antibiotikatabletter Generel teori: Udbredt anvendelse af antibiotika selekterer de mikrober som ved mutationer har opnået modstandsdygtighed. Men som ikke ville kunne klare sig i konkurrencen med normale mikrober

Antibiotika og antibiotikaresistens

Hvordan fik elefanten sin lange snabel?

Lamarck og Darwin - to hypoteser

To hypoteser Jorden er flad Jorden er rund Hvordan vil du udføre et eksperiment der verificerer (bekræfter) eller falcificerer (forkaster) de to hypoteser?

Higgs partikel Fysikere opererer med en universel teori – standardmodellen, der forklarer næsten alle fysiske fænomener Den forklarer dog ikke, hvorfor stof har en masse. For at forklare at stof vejer noget, er man nødt til at udvide standardmodellen med tilstedeværelsen af en ny elementarpartikel (ny hypotese) Nu går den vilde jagt på Higgs partikel Hvis man ikke finder denne partikel må man formulere endnu en ny hypotese

Acceleratoren i CERN

Detektion af elementarpartikler

Generel teori: Ved kemiske reaktioner bevares stoffer og masse Flogiston teorien Hypotese Ild er en form for materie på lige fod med vand, luft og jord og medvirker tab af masse Hypotese falsifikation Ved vejning af restproduktet efter forbrænding af Mg viser det sig at forbrændings produktet vejer mere end det magnesium, som brændes af Observation Ved forbrænding forsvinder næsten alt det der brænder Generel teori: Ved kemiske reaktioner bevares stoffer og masse 2Mg + O2  2MgO

Flogiston teorien blev forkastet (falsificeret)

Eksempler på AT-projekter

Hvilken mikrobe var årsag til pesten i Middelalderen? Biologi Den nuværende byldepest skyldes en bakterie med rotter og deres lopper som mellemværter og kan karakteriseres med biologiske metoder. Hypotese: Middelalderens pest skyldes samme mikrobe Problem: Der findes ikke levende mikrober fra Middelalderen, så biologiske metoder kan ikke anvendes. Historie Ved hjælp af historiefagets metodik (kildeanalyse) undersøges kirkebøger. Analyse af pestdødsfald beskrevet i kirkebøger viser et helt andet og mere smitsomt infektionsmønster end den nuværende byldepest Island var i Middelalderen hærget af pest, men der findes ikke spor efter den sorte rotte på Island Ny hypotese: Middelalderens pest må skyldes en anden mikrobe i stil med den nuværende Ebola Bemærk: Begge fakulteter er nødvendige for at kunne besvare problemformuleringen

AT 2008: Fremtiden – visioner og forudsigelser Når jeg dør, genopstår jeg, men hvordan? Naturvidenskab Nedbrydningsproceser og stofkredsløb Indeholder vi alle atomer, der har siddet i Ramses 2 (død 1224 f.Kr.)? Hvordan kan man undersøge stofkredsløb med naturvidenskabelig metodik? Religion Genopstandelse? Reinkarnation? Adskillelse af sjæl og krop? Anvendelse af humanistiske metoder

Evolutionsteorier variation og selektion AT 2008: Fremtiden – visioner og forudsigelser Vil menneskets evolution fortsætte i fremtiden? Naturvidenskab Evolutionsteorier variation og selektion Hvad har drevet evolutionen af mennesket indtil nu Hvilke miljøfaktorer vil påvirke menneskets fremtidige evolution? Humaniora (dansk) Analyse af filmen Waterworld Humanistisk metodik Se trailer til Waterworld