Analys och presentation av fysikexperiment - Fysikum

8 KAPITEL 1. INLEDNING
kunskap om den genom att observera den.
Detta är det enda antagande som fungerar i det dagliga livet, och det leder
ocks˚a direkt till den empiriska vetenskapen: Vi observerar verkligheten och
beskriver v˚ara observationer p˚a ett s˚a enkelt sätt som möjligt. Den ”naturvetenskapliga
metoden” är mycket naturlig!
Skillnaden mellan den naturvetenskapliga metoden och v˚art sätt att hantera
fakta om världen i v˚art dagliga liv ligger framför allt i att vetenskap är en kollektiv
verksamhet. Det gäller att samla in data och beskriva dem s˚a att andra kan
först˚a exakt vad de beskriver, ocks˚a l˚angt efter˚at. Det gäller att förfina andras
instrument och mäta saker som intresserar andra. Det gäller att formulera sina
hypoteser s˚a att de kan testas av andra. Dessutom är experiment inom fysiken
numera oftast stora projekt med m˚anga deltagande fysiker (ibland flera tusen).
I korthet ser den naturvetenskapliga metoden ut s˚a här:
1: Nya experimentella observationer görs. Resultaten kan inte förklaras av
existerande modeller eller teorier.
2: Nya teorier läggs fram. De m˚aste stämma överens med alla data, inte bara
de nya.
3: Fenomen och samband som dyker upp i teorierna identifieras.
4: Experiment designas och genomförs för att avgöra om förutsägelserna
stämmer.
5: De teorier som ger felaktiga förutsägelser förkastas. D˚a ingen ˚aterst˚ar är
vi tillbaka vid punkt 1. Om n˚agon teori överlever f˚ar vi g˚a tillbaka till 3
eller 4.
Lägg märke till att vi aldrig kommer att n˚a fram till en slutgiltig teori s˚a länge
vi följer detta schema.
En teori som inte ger n˚agra förutsägelser som kan testas kan aldrig förkastas.
Ett viktigt kriterium, som uppställdes av Karl Popper, är därför att teorin skall
vara falsifierbar, ˚atminstone i princip. Det räcker inte med att man listar alla
mätresultat eller kommer med p˚ast˚aenden om skeenden som inte p˚averkar vad
vi kan observera. ˚A andra sidan är det inte alltid klart om en teori kommer att
kunna testas inom rimlig tid, eller om den kommer att kunna utvecklas till en
testbar teori. I allmänhet är dock en teori som kan ges en kompakt formulering
byggd p˚a enkla principer mer kraftfull när det gäller att göra nya förutsägelser
än en med m˚anga parametrar som kan ges olika värden.
I praktiken är processen inte heller s˚a välordnad som ovanst˚aende schema
kan ge intryck av. Det kan ta l˚ang tid att utföra beräkningar och först˚a konsekvenserna
för vissa teorier, och att experiment är under uppbyggnad hindrar
först˚as inte utvecklingen av nya teorier. Teoribygget kan ocks˚a ske p˚a olika plan,
där fenomenologiska modeller med m˚anga parametrar kan f˚as att beskriva en
del data mycket väl medan teorier byggda p˚a fundamentala antaganden ännu
inte gör det.
Ämnet här är emellertid inte teori utan experiment. Detta kompendium
beskriver hur man analyserar mätdata och presenterar dem i en skriftlig rapport.
Kapitel 2 behandlar rapportskrivning, medan de följande kapitlen beskriver
databehandlingen.