Videnskabsteori og etik for fysikere

Videnskabsteori og etik for fysikere

Niels Bohr Institutet

Kurt Møller Pedersen

Mandag, den 28. april 2008

Kuhns videnskabsudvikling

Paradigme → normalvidenskab → anomalier → krise → revolution

→ nyt paradigme →





Før paradigmet

Intet fælles grundlag

Området skal opbygges fra grunden

Ingen observationsstandarder

Derfor

bliver factindsamling en tilfældig aktivitetvælger man data, som er lige for håndenser man ikke detaljerer det moradser man ukritisk





ParadigmetEt paradigme er en verdensanskuelse, et grundsynspunkt, en række love og holdninger, anerkendte eksempler på faktisk videnskabelig praksis eller modeller, der er fælles for udøvere af en bestemt naturvidenskabelig disciplin. Et paradigme skaber et fagligt fællesskab, hvor medlemmerne af en gruppe løser gåder på den samme måde. De har fælles symboler, tror på bestemte modeller og værdier og kan henvise til fælles videnskabelige forbilleder og myter, som de tilegner sig under deres uddannelse. Et paradigme må foruden at rumme forslag til hvilke problemer, der er relevante og hvilke metoder, man skal benytte sig af, også have følgende to karakteristika:

Det må være så tilstrækkeligt enestående til at trække en stabil gruppe af tilhængere væk fra konkurrerende videnskabelige aktiviteter.

Derudover må paradigmet være tilstrækkeligt åbent til at disse tilhængere kan finde nye opgaver at løse, opgaver det er spændende og udfordrende at beskæftige sig med.





Paradigmet giver anledning til

Normalforskning

UdvælgelseVurderingKritik

fordi

debatten mellem de forskellige skoler ophører

videnskabsfolkene opmuntres gennem ”puzzle-solving” til mere nøjagtige, frugtbare, esoteriske og krævende opgaver og undersøgelser.

den førende gruppe kan forfølge udvalgte emner i stor detalje.





Med paradigmet opstår

specialtidsskrifter

akademier

standarduddannelser

lærebøger

inden for rammerne af normalvidenskab





Normalvidenskab

Normalvidenskab består i at aktualisere det løfte, som ligger i paradigmet, og det gøres ved

at arbejde med de facts, teorier, metoder, som paradigmet har påvist er særligt interessante,

at forøge overensstemmelsen mellem facts og paradigmets forudsigelser,

at artikulere paradigmets indhold

Videnskabsmanden er forpligtet overfor paradigmets program.





Rationalisme

René Descartes 1596 - 1650• Descartes åbenbaring den 10. november 1619

• Descartes fandt en metode, der førte til sand viden:

• ”Målet for vore studier bør være at styre vores forstand i retning af solide og sande slutninger vedrørende alt som den beskæftiger sig med.”

• ”Ved metode forstår jeg sikre og lette regler, som er sådan, at den som følger dem nøjagtigt aldrig vil tage det, som er falskt for sandt, og uden at bruge unødige mentale anstrengelser vil altid, skridt for skridt, nå frem til sand viden.”

• Den metodiske tvivl

• Guds eksistens.

• Da Gud eksisterer er han sikkerhed for, at alt hvad vi tænker klart og tydeligt er sandt.





Grundlaget for rationalistisk erkendelse er Intuition

”Ved intuition forstår jeg, ikke en tilfældig tro på sanserne, men derimod en forestilling hos et rent og opmærksomt sind, så let og tydeligt, at med hensyn til det vi forstår, er der ingen tvivl tilbage, og det udspringer alene af fornuften.”

De klare og distinkte ideer eller naturæ simplices

De klare og distinkte ideer er tankens mindste bestanddele, således at man ikke yderligere kan analysere sin tanke. De inddeles i tre klasser:

•De intellektuelle: F. eks. ”det at vide noget”, eller ”det at slutte”

•De materielle: ”Udstrækning, bevægelse, hvile, figur.”

•De fælles: ”Eksistens, enhed, varighed.”

Det betyder f.eks. at man umiddelbart ved, hvad det vil sige, at noget f.eks. er i hvile eller i bevægelse.





Den rationalistiske deduktion

”Mange ting vides med sikkerhed, selvom de ikke i sig selv er åbenlyse, men fordi de er deduceret fra sande og kendte principper gennem en kontinuert og uafbrudt tankefølge.”

Descartes’ metode består nu deri, at man skal analysere det problem eller fænomen, man vil forklare, så man når frem til de klare og distinkte ideer, der er involveret, og på hvilken måde, de skal benyttes. Derpå deducerer man skridt for skridt frem fra de klare og distinkte ideer til man når frem til en sand forståelse af fænomenet.Som i matematikken er der også i naturvidenskaberne tale om en vekselvirknning mellem opløsning i mindste bestanddele, en analyse, og en sammensætning af disse, en syntese. Eksempler på deduktioner fra klare og distinkte ideer: Da den eneste kraft, som findes, er bevægelse, kan vi slutte, at den er konstant, og derfor er bevægelsesmængden i verden konstant. Ved et isoleret stød er bevægelsesmængden bevaret. Der findes intet vakuum!





Descartes’ udledelse af brydningsloven

ir nvv

rviv ri sinsin

nvv

ri

i

r sinsin





Empirisme

Francis Bacon 1561 - 1626

”There are and can be only two ways of searching into and discovering the truth. The one flies from the senses and particulars to the most general axioms, and from these principles, the truth of which it takes for settled and immovable, proceeds to judgement and to the discovery of middle axioms. And this way is now in faschion. The other derives axioms from the senses and particulars, rising by a gradual and unbroken ascent, so that it arrives at the most general axioms last of all. This is the true way, but as yet untried.

And when this process shall have come into use, then at last we see the dawn of a solid hope.”





Vacuum forsøg: Torricelli og Pascal





David Hume 1711 – 1776

Årsagsrelationen: Kun ved hjælp af årsagsrelationen kan vi vide noget om, hvad der ligger ud over det, vi i øjeblikket erfarer.

Billiardeksempler

Induktionsproblemet

Skepticisme, vanen.

Påstand: Naturvidenskab er bygget på sand.

Svar: Tavshed!





Immanuel Kant 1724 – 1804

Anskuelsesformer Rum og Tid

Kategorier - Forstandsbegreber





Klasser af udsagn

A priori: Almengyldige og nødvendigt sande udsagn uafhængige af erfaringen

Alle mostre har en søster.

A posteriori: Udsagn, der er afhængige af erfaringen

Alle legemer har tyngde

Analytiske: Udsagn, hvor prædikatet ligger i subjektet

Alle ungkarle er ugifte

Syntetiske: Udsagn, hvor prædikatet ikke ligger i subjektet





syntetiske

analytiske

a priori a posteriori

Rationalisme

Descartes, Kant

Rationalisme

Descartes, Kant

Empirisme

Bacon, Hume

Alle Ingen





Ernst Mach 1838 – 1916

Afviser Kants

•Begreb ”Das Ding an sich”

•Det a priorisk-syntetiske grundlag

Anerkender Humes

•empirismegrundlag

•der bygger på sansedata

Afviser Humes

•årsag-virkning forklaring

•skepticisme

•idet videnskabernes opgave er at opstille relationer mellem sansedata på en sådan måde, at man opnår maksimal tankeøkonomi





For Ernst Mach er grundlaget for naturbeskrivelsenKendsgerninger = bevidste sanseiagttagelser = facts

Videnskabsmandens opgave er at finde sammenhænge mellem sansedata. Disse sammenhænge skal være

•så simple som muligt

•De besidder ingen ontologisk status

•De findes kun i vores forestillingsverden

•De er således subjektive

•De er derfor afhængige af sociale og kulturelle omstændigheder

•De har ingen objektiv status





Mach:

”En lov er kun fuldstændiggørelsen af vore erfaringer og kan kun anvendes så længe vore erfaringer forbliver de samme [...] Det som er konstant, loven, er et forankringspunkt for os og eksisterer ikke uden for vores tankeverden.”





Den logiske positivisme

•er vendt mod filosofisk spekulation

•Virkeligheden er sansninger. Genstande ”an sich” findes ikke. Her opstår et problem med at forstå atomer, elementarpartikler, relativitetsteorien

•Verifikationsprincippet anvendes alene om syntetiske udsagn: Metafysiske påstande er udsagn, der ikke handler om sansningen; man kan ikke afgøre, om de er sande eller falske. Positivisterne hævdede derfor, at de er meningsløse





Positivisme:1. Verifikation. Om et meningsfuldt udsagn skal det på en eller anden måde være

muligt at afgøre, om det er sandt eller falskt.

2. Sansedata. Hvad vi kan se, føle, røre etc. Udgør det bedste grundlag for vores viden. Matematik er undtaget.

3. Imod årsager. Der findes i naturen ikke årsager, der ligger over den konstante følge af den ene begivenhed efter den anden.

4. Modstand mod forklaringer. Dette hælnger sammen med modstanden mod årsagsforklaringer. Forklaringer kan måske være en hjælp til at organisere fænomener, men de giver ingen dybere forståelse af fænomenerne.

5. Modstand mod teoretiske størrelser. Positivister vilel f.eks. Ikke slutte til elektronens eksistens fra dens kausale virkninger, fordi de netop er imod at bruge årsager og forklaringer.

6. Modstand mod metafysik. Man skal eliminere a) udsagn, der ikke kan testes, b) størrelser, der ikek kan observeres, c) årsagsrelationen, d) forklaringer.

7. Enhedsvidenskab!





Naturvidenskab: Metode

Der findes ingen særlig procedure eller metode til frembringelse af videnskabelige teorier.

Det er en skabende proces, som kræver

• Fantasi

• Inspiration, måske stammende fra ydre tilfældigheder

• Grundig indsigt i problemsituationen

Når vi alligevel ofte taler om en videnskabelig metode, mener vi en metode til

1. at vurdere en teori (Popper: Fysikkens autoritet. Kuhn: Metodologisk pluralisme)

2. begrunde en teori

3. Det er ikke en metode til at opdage en teori.





Naturvidenskab: Empiri

Naturvidenskab er en empirisk videnskab, der baserer sig på iagttagelse af naturen: Dagligdags erfaringer eller tilrettelagte eksperimenter.

Naturvidenskaberne udtaler sig imidlertid

1. Generelle termer, om generelle love og principper

2. Om størrelser, der unddrager sig iagttagelse: elektroner, neutroner eller menneskelige handlinger, som virkninger af ubevidste ønsker, der heller ikke kan iagttag es direkte.





Naturvidenskab: Fra det partikulære til det generelle

Videnskabsmanden udtaler sig om det ikke-observerbare. Det gør han på 4 måder:

1. Pr. induktion (indicier, cigaretrygning)

2. Pr. slutning til den bedste forklaring (atomer)

3. Årsagsforklaringer (Solen – nordlys)

4. Mønsterteorier (funktionelle forklaringer i biologien, organers placering, emergens)





Naturvidenskab: Usikkerhed og stridigheder

Induktionsproblemet kan ikke logisk begrundes, men det er vanskeligt at afvise dets gyldighed, for derved må vi forkaste alt tidligere forklaret, og det gør det vanskeligt at leve.

Tvivl med hensyn til den bedste forklaring er et vanskeligt problem for en filosofisk analyse. Det drejer sig om ikke-iagttagelige størrelser: atomer, kraftfelter, underbevidsthed. Vi har ingen grund til at tro på eksistensen af sådanne teoretiske størrelser for så vidt de blot er begrundede med henvisning til den bedste forklaring.

Her opstår striden mellem REALISTER og ANTIREALISTER





ANTIREALISME

Vi kan kun meningsfuldt tale om det, vi har sikker erkendelse af, dvs. så langt vor erkendelse rækker, dvs. så langt som vore sanser rækker

Man accepterer induktive slutninger som det vore sanser fortæller os. Positivisme.

Vi kan ikke begrunde, at f.eks. Atomer eksisterer. De hævdes endda ikke at eksistere. De kan ikke iagttages.

Antirealisten vil dog ikke forbyde brugen af ord som atomer eller molekyler. De kan have en nyttig funktion i vores sprog og tænkning. De sammenfatter på en bekvem måde vore umiddelbare observationer.

Copernikus’s teori var god til beregninger, men sagde intet om, hvordan verden egentlig var indrettet.

Mange antirealister forkaster dog teoretiske størrelser og årsagsforklaringer





MODERAT ANTIREALISME

Der findes noget konkret ude i virkeligheden, som teoretiske termer henviser til. Men det betvivles, at vore teorier giver nogen som helst viden om, hvad dette noget er i sig selv.

Videnskabernes historie viser, at teorierne ændrer sig.

Pr. induktion, anvendt på videnskaberne selv, kan vi kun forvente, at også i fremtiden vil vore teorier blive forkastet.

Den moderate anti-realist betragter videnskabernes postulater om virkelighedens byggestene som praktiske tankeredskaber, der støtter tanken og letter beregninger, men som næppe svarer til virkeligheden.

Teorier er adækvate, nyttige eller ønskværdige eller anvendelige, men ikke sande: INSTRUMENTALISME





REALISME

Videnskaberne og deres begreber giver et tilnærmelsesvist korrekt billede af verden.

Realisterne imødegår anti-realisternes induktionsargument: Vi nærmer os en sandere beskrivelse og forståelse af verden, og det kan ikke hævdes, at teorier vil ændres radikalt, simpelthen fordi vi har flere og flere data til rådighed. 90% af alle videnskabsmænd lever i dag.

Realisterne siger, at størrelser, begreber og processer, som beskrives ved korrekte teorier, eksisterer. Protoner, felter, sorte huller og tånegle eksisterer. Den svage vekselvirkning er lige så reel som kærlighed.

IF YOU CAN SPRAY THEM, THEY ARE REAL!

Realisme er ikke det samme som materialisme. Materialister kan være realister vedrørende atomer, men anti-realister vedrørende felter.





Documents

Videnskabsteori og etik for fysikere