Videnskabsteori og etik for fysikere

Videnskabsteori og etik for fysikere

Niels Bohr Institutet

Kurt Møller Pedersen

Onsdag, den 28.. maj 2008

Videnskabelige kontroverser


Niels Bohr Institutet: Videnskabelige kontroverser



•Hvad er en videnskabelig kontrovers?

•Om de uendeligt små størrelser. En kontrovers i matematikkens historie.

•Om spontan livsgeneration: Pasteur versus Pouchet.

•Diskussionen mellem Bohr og Einstein


Niels Bohr Institutet: Videnskabelig kontrovers



Definition af videnskab:

• Normann Cambell (1921): ”Science is the study of those judgements concerning which universal agreement can be obtained.

• Karl Popper (1934): Udsagn, der kan testes.

• Thomas Kuhn (1962): Aktiviteter i et forskersamfund, styret af et paradigme.

Definition af en videnskabelig kontrovers:

En videnskabelig kontrovers er en offentlig og hårdnakket opretholdt diskussion mellem videnskabsmænd. Hver side argumenterer for, at de har ret og at modstanderen tager fejl.

Man tror på, at sagen kan afgøres på et videnskabeligt grundlag.


Niels Bohr Institutet: Videnskabelig kontrovers



Karakteristika ved en videnskabelig kontrovers

•Der er tale om en trossag, et udsagn om viden.

•Begge parter tager den alvorligt

•Det er en historisk begivenhed, der har en begyndelse og en slutning

•Den slutter i en eller anden praktisk forstand, når den ene part i bred almindelighed antages at have mistet al sin styrke.

•Det er en menneskelig foreteelse, en social episode.

•Individuelle følelser, ønsker, sociale institutioner og menneskelige omstændigheder er involveret i forståelsen af videnskabelige kontroverser.

•Det er ikke en abstrakt uenighed: For at forstå den må man kende de involverede mennesker, deres baggrund, evner, ofte deres følelser og ønsker.

•Den ene part i en kontrovers behøver ikke bestå af videnskabsfolk. (Neo.Darwinisme)









De uendeligt små størrelser

hxfhxfxf

h

)()(lim)('0

hxfhxfxf

h

)()(lim)('0


Niels Bohr Institutet: Uendeligt små størrelser



Infinitesimaler:

En størrelse, der er større end 0, men mindre end enhver positiv, endelig størrelse.

Geometrisk:

Illustreres ved et liniestykke, der halveres, halvdelen halveres igen osv. Hvis vi kunne halvere vort liniestykke uendeligt mange gange, ville vi til sidst nåp frem til et liniestykke med infinitesimal længde.

Aritmetisk:

Den størrelse, som fremkommer ved at dividere en endelig størrelse med en uendeligt stor størrelse, vil være et infinitesimal.





Leibniz’ differentialregning (1675-1676)

Det kræves, at når to størrelser kun adskiller sig med en uendeligt lille størrelse, kan man uden forskel tage den ene for den anden. Eller (hvad der er det samme) at en størrelse, som kun er forøget eller formindsket med en anden størrelse, der er uendeligt mindre end den selv, kan betragtes som forblivende sig selv.

Differentialregningen offentliggjort 1684 i Acta Eruditorum

Integralregningen offentliggjort i 1686 i Acta Eruditorum





z y w x vd z y w x dvdz dy dw dx dv

( )

Leibniz’ afhandling om differentialregning. Oktober 1684.

d xv xdv vdx( )





George Berkeley’s kritik af infinitesimalregningen (1734)

Berkeley skriver:

Dvs. de [Leibniz og hans tilhængere] betragter størrelser, som er uendeligt mindre end den mindste størrelse, som kan skelnes og andre, som er uendeligt mindre end disse uendeligt små størrelser, og igen andre, som er uendeligt mindre end de foregående infinitesimaler og så videre, uden ende eller grænse. Til en sådan grad, at vi må kunne rumme en uendelig række af infinitesimaler, hvor hver er uendeligt mindre end den foregående og uendeligt større end den følgende.

Men den, som kan fordøje en anden eller tredje fluxion, en anden eller tredje differens, synes jeg ikke behøver blive svimmel over nogen del af guddommeligheden.





Berkeley igen:

Du vil måske sige, at konklusionerne er sande, og derfor må principperne og metoderne, fra hvilke de er udledte, også være det. Men denne omvendte måde at bevise dine principper v.hj.a. dine konklusioner, [...] er i modstrid med logikkens regler. At konklusionen er sand, vil ikke bevise sandheden af formen eller indholdet af følgeslutningen, idet udledningen kan have været forkert eller antagelserne falske, og konklusionen alligevel sand, dog ikke i kraft af en sådan udledning eller af sådanne antagelser. Jeg vil sige, at i enhver anden videnskab beviser mænd deres konklusioner v.hj.a. deres principper og ikke deres principper v.hj.a. deres konklusioner.

Det kan ikke kaldes videnskab, når De famler i blinde og når frem til sandheden uden at vide hvordan eller med hvilke midler.






Niels Bohr Institutet: Spontan generation



Kontroversen om spontan generation

Felix-Archimède Pouchet (1800 – 1872)

Direktør for Musée d’histoire naturelle i Rouen

Heterogenese-teorien:

Under passende betingelser kan nye, levende organismer opstå i organisk stof. De nye organismer har ikke forældre. Der opstår kun mikroorganismer på denne måde. De passende betingelser er luft (ilt), vand og lys.





Pouchet (1859): Hétérogénie ou traité de la génération spontanée

En uudforsket kraft, en plastisk kraft, der er i stand til at organisere molekylerne og give dem en slags vitalitet, der skaber et nyt væsen. Naturphilosophie & Lamarck

Spontan generation skaber ikke en voksen organisme, men deres æg.

Den første spontane generation var guddommelig

”... men hvorfor skulle Gud ikke genoptage sit værk senere?

Pouchet benægter en senere abiogenetisk generation, men opretholdt en heterogenetisk generation, idet kun organiske molekyler havde plastisk kraft.

Den plastiske kraft findes i organiske stoffer, i hvilke spontan generation kan finde sted, men kun som udifferentierede æg, der vokser til uendeligt små organismer.

Pouchet viste, at der opstod organismer i hø, der havde været kogt under et låg af kviksølv, og som derefter var tilført kunstigt frembragt oxygen.









Louis Pasteur (1822 – 1895)

Professor i kemi i Strassbourg (1849) og i Lille (1854)

Direktør ved École normale (1857)

Professor ved Sorbonne (1867)

Direktør for Institut Pasteur (1888 – 1895)

Bakterie-teorien:

Mikroorganismer opstår altid fra forældre af samme art. Bakterier findes i stor antal næsten overalt – i støv, i luft, i vand – og derfor kan bakterieteorien forklare fremkomsten af mikroorganismer i forskellige næringssubstrater.





Pasteur 1860:

Gærprocesser afhænger af aktive, levende mikroorganismer

Disse organismer er specifikke for den gærproces, der finder sted. Nogle frembringer alkohol, andre mælkesyre. Det betyder, at kun hvis de opstår ved en sædvanlig reproduktion, kan de opretholde deres specifikke arvelige egenskaber.

Pasteur var således fra begyndelsen imod spontan generation.

Pasteur indvendte mod Pouchet, at kviksølvet indeholdt mikroorganismer, der voksede frem i høet, når der blev tilført oxygen. Luft indeholder levende organismer, og ikke et princip.

Pasteurs tale i l’Académie des sciences den 7. april 1864:

Hverken religion, eller filosofi, eller ateisme, eller materialisme, eller spiritualisme hører til her. Som videnskabsmand vedrører det mig ikke. Det er et spørgsmål om kendsgerninger. Jeg har undersøgt sagen uden forudindfattede meninger. Jeg er endda villig til at gå så vidt, at hvis eksperimenter havde tvunget mig dertil, ville ejg anerkende spontan generation.





Pouchet spekulerede i den tyske panteistiske naturfilosofis tradition. Han blev forbundet med materialisme og ateisme, selvom han selv understregede, at hans teori var i overensstemmelse med god kristen tro. Dristige filosofiske spekulationer om fossile arter i adskilte geologiske lag.

Pasteur eksperimenterede: Som hos Cuvier var sand videnskab at etablere hard facts. Videnskab skal beskæftige sig med begrænsede, problemer på en sober, forsigtig eksperimenterende måde. I mange menneskers bevidsthed var han knyttet til den katolske tro og konservative politiske strømnninger.






Niels Bohr Institutet: Bohr versus Einstein



Comptons forsøg med en strøm af elektroner, der bøjes af et lysbeam.





Hvad er så lys?

Hvad er lysfænomener?

Findes der noget objektivt uden for vore sanser.

Det virkelige uden for vore sanser kaldte Kant for ”DAS X”





Det var også Niels Bohrs problem: Den objektive eksistens af fænomener uafhængigt af vore observationer.

En observation frembringer det observerede fænomen

Vi taler her om observationer i atomare områder. Når en foton rammer en fotografisk film, kan vi se, hvor fotonen ramte: Filmen har observeret fotonen.

Når en elektron rammer en geigertæller, siger det klik, og tælleren har observeret en elektron.

Vi skal ikke bekymre os om fotonens eller elektronens egentlige eksistens. Vi kan blot beregne udfaldet af opstillingen.





Københavnerfortolkningen består af 3 hovedideer:

•Sandsynlighedsfortolkningen

•Heisenbergs usikkerhedsprincip

•Komplementaritetsprincippet





Sandsynlighedsfortolkningen:

Kvanteteorien i Bohrs fortolkning handler ikke om sandsynligheden af at finde en foton eller elektron et eller andet sted.

Det er den objektive sandsynlighed for at du med dit måleudstyr vil finde den.

”Fotoner, elektroner og atomer og elementarpartikler er i sig selv ikke virkelige. De udgør en verden af muligheder.”

”Det er forkert at tro, at fysikerens opgave er at finde ud af, hvordan naturen er. Fysikeren beskæftiger sig med, hvad vi kan sige om naturen.”





Heisenbergs usikkerhedsprincip

”Jo mere nøjagtigt, du måler et objekts position, jo mere uvis vil du være om dets fart.”

”Jo mere nøjagtigt, du måler et objekts fart, jo mere uvis vil du være om det position.”





Komplementaritetsprincippet

De to aspekter ved mikroskopiske objekter, deres partikelaspekt og deres bølgeaspekt, er komplementære, og en fuldstændig beskrivelse kræver begge modsigende aspekter, men vi kan skal kun betragte et aspekt ad gangen.





Verden ifølge Københavnerfortolkningen

•De eneste virkelig ting er resultaterne af eksperimenter udført af bevidste, makroskopiske iagttagere. Der findes ingen dybere bagved liggende virkelighed.

•Eksperimenter giver resultater i overensstemmelse med enten en bølgelignende opførsel eller en partikellignende opførsel, afhængig af eksperimentets design, men aldrig begge på samme tid.





Documents

Videnskabsteori og etik for fysikere