tutkielma.pdf, 350 kB - Helsinki.fi

suuksista tulee suureita ja ominaisuuksien välisistä riippuvuuksista lakeja. Lait ovatsuureiden välisiä relaatioita, jotka voidaan ilmaista matemaattisesti.Tämän tason kokeellisuus on suureen arvojen mittaamista suureen käyttöalueenmäärittämiseksi ja kontrolloituja kokeita lakien löytämiseksi. Tämän tason teoria onlakien matemaattisen esityksen luomista. Matemaattinen esitys kehittyy mittaustulostentaulukoinnin ja graafisen esityksen kautta suureiden välisiksi algebrallisiksi relaatioiksi.Se tekee mahdolliseksi kvantitatiiviset suure-ennusteet, joita kokeellisesti testaamallalöydetään lain pätevyysalue. Pätevyysalueen löytäminen tekee laista valmiin käsitteen.[5, s. 163 – 166]Käsitehierarkian ylimmälle tasolle, kvantitatiivisen selittämisen eli teorian tasolle,johtaa strukturoinnin prosessi. Perushahmotus ja esikvantifiointi loivat jo malleja ilmiöidensyistä ja seurauksista. Strukturoinnissa mielikuvat täsmentyvät ilmiöaluetta selittäviksiperusmalleiksi ja kausaalisuhteita esittäviksi peruslaeiksi. Teoria on jo ymmärretyntäsmennettyä esittämistä. Teoriassa ilmiötä esittävät suureet ja lait kytkeytyvät fysiikanyhtenäiseen tietorakenteeseen. [5, s. 166 – 168]Myös teoriat muodostavat yleistyviä, abstrahoituvia rakenteita. Esimerkiksi suhteellisuusteoriasekä selittää klassisen mekaniikan että osoittaa sen pätevyysalueen rajat.Samalla se ennustaa uusia säännönmukaisuuksia: ajan hidastumisen kappaleen edetessälähes valon nopeudella, valon taipumisen painovoimakentässä, gravitaatioaallot jne.Hahmottavan käsitteenmuodostuksen prosessi luo fysiikan käsitteiden ja käsitetasojenhierarkkisen rakenteen. Fysiikan tietoa ei voi erottaa sen luomisen prosessista.Voidaan sanoa, että fysiikan tieto ei ole tuote: se on prosessi. [5, s. 169]2.3 Suureet prosesseinaFysiikan käsitteenmuodostus perustuu suureisiin. Luonnonilmiöistä kokeellisestisaatu tieto ilmaistaan suureiden avulla. Teoriat käsittelevät suureiden välisiä riippuvuuksia.Sen tähden suureiden merkityksen ymmärtäminen on fysiikan oppimisenavainkysymys. Ei ole yhdentekevää, kuinka suureet otetaan käyttöön tai määritellään.Suureille ei voi antaa lyhyitä ja tyhjentäviä määritelmiä. Suureen määrittelemiseksion selvitettävä sen koko syntyprosessi, joka etenee portaittain fysiikan käsitteellistentasojen mukaan (vertaa kuvaan 2.2.). [5, s. 181 – 184]1. Suureen empiirinen merkitys syntyy ennen suuretta. Kvalitatiivisella tasollahahmotetaan suureen esittämä ominaisuus. Samoin selvitetään ne oliot ja ilmiöt, joillatällainen ominaisuus on, ja se miten ominaisuus liittyy niihin. Esikvantifioinnissa ominaisuuteenliitetään komparatiivisia hahmoja, voimakkuuden vaihtelua, pysyvyyttä,muuttumista ja riippuvuuksia.Esimerkiksi tällä tasolla havaitaan erilaisia aineita vertailemalla, että niiden tiiviysasteetvaihtelevat. Litra hiekkaa painaa enemmän kuin litra vettä. Kilogramma rautaavie pienemmän tilan kuin kilogramma puuta.2. Kvantifiointi tekee ominaisuudesta suureen. Se nojautuu kokeeseen, jossa ominaisuusilmenee mahdollisimman pelkistettynä ja invarianttina. Kvantifiointi vaatii ainarajauksia ja idealisointia. Nämä löytyvät perushahmotuksen ja esikvantifioinnin myötä.Koe todentaa suureen määrittelylain ja ilmaisee samalla, kuinka suure voidaan mitata jakuinka sille voidaan valita yksikkö. Määrittelylaki on joidenkin muuttujien välinen riip-7