Transcript Naturvidenskabelig metode PPT

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
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
•
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
E rken de lse scirkle n
I nd try k og
e rf aring e r
U d le d e ls e o g e v t.
I nd sam ling og
T e st af tæ nk b are
sam m e nf atn in g
k on se k ve n se r
af o b s e rvation e r
G e ne ralis e rin g
I f o rm af te se r
DEDU KTIO N
IN DU KTIO N
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
Flogiston teorien
Observation
• Ved forbrænding
forsvinder næsten alt det
der brænder
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
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
Religion
Nedbrydningsproceser og
stofkredsløb
Indeholder vi alle atomer,
der har siddet i Ramses 2
(død 1224 f.Kr.)?
Genopstandelse?
Reinkarnation?
Adskillelse af sjæl og krop?
Hvordan kan man
undersøge stofkredsløb
med naturvidenskabelig
metodik?
Anvendelse af humanistiske
metoder
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