190. Metodologia badań fizycznych
Jak fizyka bada przyrodę?
Jakie są istotne cechy metodologii badań fizycznych?
Podstawowe założenie metodologiczne fizyki brzmi: wyjaśnienie zjawisk i obiektów prostszych jest konieczne dla wyjaśnienia obiektów złożonych (wiedza ta nie jest jednak wystarczająca).
Oznacza to określenie obiektu badań (ciała, układu ciał, zjawiska) poprzez jego opisanie i nazwanie.
Dalszym krokiem jest sformułowanie problemu (pytania) dotyczącego badanego obiektu.
Kolejnym elementem jest pomiar - po ustaleniu wielkości charakteryzujących obiekt (ciało, zjawisko, układ) i związanych z postawionym wcześniej problemem. Pomiar wykonywany jest zawsze z pewną ograniczoną dokładnością - inaczej mówimy o niepewności pomiaru.
Pomiar może być przeprowadzany w trakcie obserwacji lub doświadczenia (eksperymentu).
Tylko eksperyment może odpowiedzieć na pytania dotyczące przyczyn i skutków - obserwacja może jedynie podać korelację między wielkościami charakteryzującymi obiekt badań.
Dlatego też tak ważnym elementem metodologii badań fizycznych jest eksperyment.
Otrzymane dane ilościowe wymagają opracowania i sformułowania zależności między różnymi wielkościami. Jednoznaczne sformułowanie zależności między różnymi wielkościami wymaga na ogół wprowadzenia założeń upraszczających czyli idealizacji obiektu.
Potwierdzone dane eksperymentalne i obserwacyjne oraz wykryte zależności i prawidłowości umożliwiają zbudowanie logicznej struktury - czyli opracowanie modelu . Modele fizyczne składają się z założeń dotyczących obiektu (jego elementów i warunków brzegowych oraz w określonych chwilach czasu) oraz formuł matematycznych - formalnych zapisów prawidłowości - praw.
Ważnym elementem metodologii badań fizycznych jest publikowanie prac - wyników, opisów obiektów, danych pomiarowych, spodziewanych zależności (praw) i proponowanych modeli. Publikowanie może przybierać różne formy - może to być metoda seminaryjna, artykuł w prasie fachowej lub w internecie, publikacja książkowa lub wygłoszenie wyników w innej formie.
Elementy metodologii fizyki występują także w nauce szkolnej. Wiele elementów metodologii jest wspólnych dla nauk przyrodniczych i społecznych. Specyfiką fizyki jest badanie prostych (często możliwie najprostszych) elementów - obiektów przyrodniczych w wyizolowanych warunkach.
Fizyka zakłada, że nie można opisać układu złożonego bez znajomości elementów tego układu i równocześnie mówi, że ze znajomości prostych elementów układu nie można jednoznacznie wnioskować o tym, jaki jest układ złożony (ze znajomości praw fizyki nie wynika budowa żaby, ale znając budowę i funkcje elementów żaby można wnioskować na podstawie praw fizyki o procesach w niej przebiegających).
Na zakończenie pewna anegdota – a właściwie przypadek, tzw. case.
W pewnej pracowni informatycznej od pewnego czasu zaczęły samoistnie restartować komputery.
Co spowodowało tę niecodzienną przygodę?
Okazało się, że komputerom było za gorąco.
Owszem, wszystkie miały sprawne wentylatory. Ponadto w pomieszczeniu działała wentylacja.
Co więc było przyczyną bezpośrednią?
Po dokładnych oględzinach opiekun sali doszedł do wniosku, że wentylatory musiały mieszać coraz gorętsze powietrze.
Dlaczego?
Komputery (jednostki centralne) umieszczone były w stołach ustawionych przy ścianach i stosunkowo szczelnie zabudowane. Wentylatory mogły tylko mieszać coraz cieplejsze powietrze.
Obudowy wykonane z płyt MDF są świetnym izolatorem cieplnym. Zatrzymywały więc przepływ ciepła i same się grzały.
Co to ma wspólnego z fizyką?
Co to ma wspólnego z dynamiką?
Co to ma wspólnego z kinematyką ruchu prostoliniowego?
Przecież o tym jak umieścić komputery każdy informatyk wie!
Tyle, że opisana historyjka nie jest zmyślona. To fakt przedstawiony przez jednego z użytkowników tej pracowni.
Badanie zestawu komputerowego za pomocą zmysłów (bez myślenia o przekazywanych treściach) przez przeciętnego człowieka wykażą, że komputer to maszyna, która:
– wydziela światło;
– wydziela ciepło;
– wydziela dźwięk.
Skąd się to bierze i jakie są tych zjawisk skutki?
I tu kryje sie nie tylko potoczna wiedza informatyczna ale też i fizyka.
190.6-2008.03.27
kontakt