Annerledstenkerne og kunnskapsveksten - om kreativitet i vitenskap. Eksempler fra vitenskapshistorien. Av Per Arne Bjørkum Unversitetet i Stavanger

Transkript

1 Annerledstenkerne og kunnskapsveksten - om kreativitet i vitenskap Eksempler fra vitenskapshistorien Kilde NTVA, Bergen Av Per Arne Bjørkum Unversitetet i Stavanger Tenk nytt! 1

2 Eksempel på Ohm s 2

3 Kreativitet Alle ønsker nytenkning men man hater nytenkeren Vitenskapen er kollektivt avhengig av at noen tenker (radikalt) nytt, men når noen gjør det Den etablerte kunnskapsstrukturen 3

4 Den etablerte kunnskapsstrukturen eksempel fra virkeligheten Classification: Statoil internal Status: Draft 7? Classification: Statoil internal Status: Draft 8 4

5 Behovet for logisk orden er det største hinder for nytenking Det nye må passe inn i det som er, dvs. den etablerte kunnskapsstrukturen 9 Einstein: a theory is invented and Invention is not the product of logical thought, even though the final product is tied to a logical structure Einstein, Autobiographische Skitzze, 1956 (8 pages, an additional to his Autobiographical Notes, 1953) 10 5

6 En metafor. Grønn Verden? 11 6

7 Galilei og hans oppgjør med Aristoteles = sant = virkelig Alle oppfatninger og handlemåter er fra et logisk synspunkt godt begrunnet (også de vi har forlatt) logikk Antagelser/verdier Kulturen? logikk Antagelser/verdier Kulturen 14 Det metafysiske (ideologiske/religiøse) grunnlaget 7

8 Metafor: Kunnskapsøya. Metafor: Kunnskapsøya Den etablerte kunnskapsstrukturen er godt beskyttet. 8

9 Den etablerte kunnskapen og filteret filter Logikk Info Info Teoriens filter bestemmer hva vi ser Info Info Det er teorien - en bruker som bestemmer hva vi kan observere/se/ser (Popper; Einstein) Metafysikk 9

10 Om den vitenskapelige metoden og nytenkning Det finnes ingen vitenskapelig metode for å finne i opp noe nytt, kun for å teste det man forslår/hypotese/ teori.. Her kommer det kreative elementet inn.. noe underformidlet? Elementer som inngår i en teori.. Einstein. Det begynner med erfaring og slutter med erfaring Einstein teori erfaring teori Classification: Statoil internal Status: Draft 20 10

11 Einsteins beskrivelse av hvordan man bygger teorier (BREV TIL EN VENN april/mai 1952) G. Holtons The Advancement of Science, and Its Burdens, 1998, p ) Strukturen, dvs. byggverket, elementene og deres relasjoner, i en vitenskapelig teori er fornuftens (hjernes) verk. Classification: Statoil Einstein internal Status: Draft 21 Einsteins beskrivelse av hvordan man bygger teorier (BREV TIL EN VENN april/mai 1952) Antagelser :begreper og definisjoner utledninger Utsagn Erfaring(empiri) Classification: Statoil internal Status: Draft 22 11

12 Einsteins beskrivelse av hvordan man bygger teorier (BREV TIL EN VENN april/mai 1952) Antagelser :begreper og definisjoner A-logisk steg? utledninger Utsagn Erfaring(empiri) Classification: Statoil internal Status: Draft 23 Atom Elektron, Masse Trykk Hastighet Akselerasjon Gravitasjon Rommet Proton (partikkel) Nøytrino Ioner Luft Viskositet Strøm Motstant Varme Energikvant EM-bølge Foton Elektromagnetisme Kvarker Superstrenger Ether Krystallinske skall Episirkler/cycler Naturlig tilholdssted Universets sentrum Classification: Statoil internal Status: Draft Hvordan oppstår begreper?. Kule Stein Hus Vann Begreper nær det vi sanser Noen begreper er forlatt selv om det var nyttige i sin tid 24 12

13 Atom Elektron, Masse Trykk Hastighet Akselerasjon Gravitasjon Rommet Proton (partikkel) Nøytrino Ioner Luft Viskositet Strøm Motstant Varme Energikvant EM-bølge Foton Elektromagnetisme Kvarker Superstrenger Kule Stein Hus Vann Hvordan oppstår begreper?. Ether Krystallinske skall Episirkler/cycler Naturlig Classification: tilholdssted Statoil Universets internal sentrum Status: Draft Det Vitenskapelige Instinkt Einstein 25 Konseptenes/begrepenes opprinnelse «Konseptene/begrepene/ordene som oppstår i våre tanker og i våre uttrykksformer er alle, logisk sett, fri dannelse av tanker som verken kan oppnås gjennom induktiv tenkning eller gjennom observasjoner.» Einstein, Ideas and Opinions, 1954 Classification: Statoil internal Status: Draft 26 13

14 Einsteins beskrivelse av hvordan man bygger teorier (BREV TIL EN VENN april/mai 1952) Antagelser, begreper, definisjoner? Personlig filter utledninger Utsagn Erfaring(empiri) Metafysikk, filosofi og personlige Classification: Statoil preferanser internal Status: Draft G. Holtons The Advancement of Science, and Its Burdens, 1998, p ). 27 Konseptenes illegitime autoritet «Konsepter som har vist seg nyttige for å holde orden på ting, kan lett få så stor autoritet over oss at vi glemmer deres jordiske opprinnelse og aksepterer dem som foranderlige fakta» Fordi de inngår i den logiske strukturen som er empirisk støttet fra Einsteins artikkel: Ernst Mach, 1916 Classification: Statoil internal Status: Draft 28 14

15 «Det genuint nye kan ikke avledes fra logikk, men bare gripes intuitivt» K. Popper. Popper var inspirert av Einstein Classification: Statoil internal Status: Draft 29 Retningen på den logiske strukturen Det er en logisk vei fra antagelsene, definisjonene og begrepene til utsag/observasjoner Ja Nei Det er ikke en logisk vei fra utsagn/observasjon Man kan ikke fra en feilslått observasjon via logisk analyse finne ut hvilke av antagelsene/definisjonene som er årsaken til at det ikke stemmer Det er hele settet av antagelser og definisjoner (samlet) som feiler!! Ja Logisk vei Nei Det er ikke en bi-implikasjon Classification: Statoil internal Status: Draft 30 15

16 The assumptions (and definitions) become logically related A 1 A 2 A 3 A n NB: The (initally) logically independent assumptions (and definitions) become logically related/connected in this part og the structure. P 1 P 2 P 3 E 1 E 2 E 3 E 4 Experience 31 If predictions turns out to not being supported by observations A 1 A 2 A 3 A n? NB: P 1 P 2 P 3 P 4 NO!???? E 1 E 2 E 3 E 4 Experience Da er det i utgangspunktet hele settet med antagelser som feiler 32 16

17 Galilei Han måtte ta oppgjør med en logisk (funderte og beskyttet) kunnskapsstruktur Sen-middelalderen var logikkens (rasjonalitetens) storhetstid Eksperimenter uten observasjoner Tankeeksperimenter var for dem like virkelig (og pålitelige) som eksperimenter er det for oss Det endelige oppgjøret med aristotelisk naturfilosofi Stevinius Galilei avgrenset problemet 17

18 myte Matematikk og fysikk ble koblet 18

19 Galilei kombinerte matematikk og fysikk men det var ikke i overensstemmelse med Aristoteles sin (logisk oppbygde) naturfilosofi fordi og dessuten så hvordan kunne de beskrive forandring? 19

20 Galilei rettet kikkerten mot Jupiter Der såg han noe. de fire månene. Galilei rette kikkerten mot stjernene 1610 NB: Galilei oppdaget mer enn 500 nye stjerner i et område rundt Orion (ca 2 grader) Melkeveien hadde et uendelig antall nye stjerne! Above, the Nebula of Orion (left) and the Nebula of Praesepe (right). Han observerte mange nye stjerner. Krise: Hvorfor hadde Gud skapt så mange stjerner som vi ikke kunne se med vår øyne? 20

21 Galilei rettet kikkerten mot månen og tegnet dette Foto av månen Galilei slik han tegnet månen i 1610 Krise! for aristotelikerne Månen var i følge Aristoteles perfekt kulerund (laget av eter)! 21

22 Hvordan den aristoteliske naturfilosofien forsvarte seg... Aristotelikerne forsvarte seg med å anta at månen var bedekt av eter, i krystallinsk form, og denne var sfærisk/rund, men vi kunne ikke se det!! Derfor var månen perfekt rund. Egentlig. Usynlige eterskall Hvordan den aristoteliske naturfilosofien forsvarte seg... Aristotelikerne forsvarte seg med å anta at månen var bedekt av eter, i krystallinsk form, og denne var sfærisk/rund, men vi kunne ikke se det!! Derfor var månen perfekt rund. Egentlig. Usynlige eterskall Ad hoc Einstein: det er trolig alltig mulig å berge fundamentene i en teori ved å trekke inn nye antagelseren 22

23 Hva skulle de gjøre på hvis dette var rett? Aristotelikerne (naturfilosofene) Legemer i vann 23

24 Månen 1665?? Newton Månen Ferdig" 22 år senere 24

25 1665 Den unge Newton (23 år) fra a 3 /T 2 = konstant!! (Keplers 3. lov) til F α 1/r 2 Newton utledet matematisk at F α 1/r 2 Pluss a = mv 2 /r Newton 1665 (Uavhengig av Huygens - som hadde funnet ut det samme noen år tidligere) Men: hva med forklaringen? Analogies. Kepler: Harmony of the World, 1619 Musical harmonies Einstein (a letter in 1929) : God who reveals himself in the harmony of all that exsist 3.law a 3 /T 2 = constant!!... and the same for all planets!! 50 25

26 Kepler Det burde ha vært sirkler (hevdet Kepler helt til sin død) men Kepler = Ellipsebaner (1609) Galillei mente at ellipser var deformerte sirkler, og hva skulle naturen med det? Mentalt sett Myten om kreative mennesker. Kreative mennesker er ikke åpne for alt, de har meget sterke forventninger om hvordan verden BØR se ut 26

27 Einstein about preconceived opinions (metphysically justified) For if the researcher went about his work without any preconceived opinion, how could he be able to select out those facts from the immense abundance of the most complex experience, and just those which are simple enough to permit lawful connections and become evident? Einstein Autobiographical Notes, Newton presenterte sine resultater i Principia (1687) med Euklids matematikk, hvilket gjorde den nesten uleselig 2 Keplers lov: a 3 /T 2 = k impliserer at tiltrekningen er α 1/r

28 Newton Hypothesis, whether metaphysical or physical, whether of occult qualities or mechanical, have no place in experimental philosophy Principia, 2. utgave, 1713, General Scholium And to us it is enough that gravity does really exsist Newtons problemer med å forklare gravitasjon action at distance Han skriver i Principia.. At gravitasjon skulle være en indre egenskap ved materien på en slik måte at et legeme kan påvirke et annet på avstand via vakuum uten hjelp av noe som helst og gjennom hvilket deres oppførsel eller krefter kan formidles til hverandre, er for meg en så stor absurditet at jeg ikke tror noen mennesker som i filosofiske anliggender har evnen til å tenke kan hevde det ?/93? Brev til Bentley, Newton døde i den tro at eteren var årsak til gravitasjon 28

29 Newtons Force i Principia man skal betrakte force not from a physical but only from a mathematical point of view Definition 8 Newtons Prinicipa var en matematisk beskrivelse, ikke forklaring. Ref. Tittelen: Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ( "mathematical principles of natural philosophy" Newton spekulerte (privat): eteren (som Aristotles hadde innført) som forklaring på gravitasjon!! 1665 V Moon Etervind (kondensering av eter) eter V? Earth Eter-vind! 29

30 Newton og de to uavhengige bevegelsene til eteren!!! 1665 V Moon Earth V To typer eter-bevegelser (V, V) disse var helt uavhengige, og påvirket ikke hverandre. Noen av Newtons filosofiske refleksjoner om materien og gravitasjon 1664/65 mens han var student Det stoff (eteren) som er årsak til gravitasjon må passere gjennom alle porene i et legeme. 30

31 Problem! (som Newton var klar over) Hvis eteren kondenserte inn mot jorda, ville jo jorda etter hvert bli (over) fylt med eter, så hva skjedde etter at den hadde kommet ned til jorda? Løsning Det (eteren) må stige ned i en grovere konsistens enn det stiger opp. Det kan bevege seg saktere (oppover), eller det kan bare bevege seg utenpå og ikke gjennom hver pore. (1664/1665) For å unngå å utøve et nøytraliserende trykk tilbake når eteren forlot Jorda 31

32 Newton spekulerte i eterens mekaniske egenskaper, spesielt dens elastiske egenskaper. Eterens elastiske egenskap måtte være slik at den i forhold til sin tetthet må ha være større enn x elastisiteten til luft i forhold til sin tetthet. Spørsmål 18-22, i Opticks,1717 Begrepet gjensidig tiltrekning fikk Newton fra R. Hooke... 32

33 Hooke: the idea/concept of mutual attraction In 1674 Hooke published his findings (An Attempt to Prove the Motion of the Earth) based on a lecture to the Royal Society four years earlier), where he also clearly expresses the principle mutual attraction between all celestial bodies, i.e. he had also found Newton's third law (action equal reaction) intuitively, as Kepler also had. Hooke wrote: "All celestial bodies have attraction or gravitational force toward their own centres, so that they not only attract their own constituting parts and prevent them from flying away into pieces, as we can observe on the earth, but they also attract all other celestial bodies within their sphere of influence. Consequently it is not only the sun and the moon that attract the motion of the earth and the earth on them, but Mercury, Venus, through their forces of attraction also exercise influence on the earth's motion in the same way as the earth has significant influence on the motion of all these". Newton did not think in this way before 1679, and after he had exchanged letters with Hooke on the subject (Newton never admitted that he had been influenced by Hooke on this or other matters) 65 Inner space Robert Hooke Flea Loppe Micrographia

34 Hooke, 1665!!! Electron microscope image 67 Micrographia 1665 Newton hadde problemer med å forklare at planetene beveget seg i (ca.) ett plan, og at de hadde havnet der de hadde! Jorda 34

35 Newton, - og Guds rolle for å etablere planetene i bane (og der alle sammen beveget seg i (ca) ett plan!) I et brev til Bentley, 10.12, 1692, skriver han:..jeg svarer at bevegelsene som planetene nå har, ikke kan stamme fra en naturlig årsak alene, men var påvirket av en Intelligent agent/ aktør. og videre..det er heller ingen naturlig årsak som kunne gi planetene akkurat den hastighet i forhold til deres avstand fra sola (.), som var nødvendig for konsentriske baner. He is omnipresent mot virtually, only, but aslo substantially Principia, 2. utgave, 1713 Newtons forhold til Gud Newton betraktet seg selv som en av noen spesielt utvalgte personer (valgt av Gud) for å tolke og å forstå Bibelen. Newton regnet ut at verden ville gå under i

36 Vitenskapelige fakta?? Debatt: Bestrider du vitenskapelige fakta? Fakta er teori-ladet, og teorien er en midlertidig sannhet. og Det er teorien som bestemmer hva vi kan observere (Einstein) 36

37 Teoriens filter bestemmer hva vi ser Info Info Det er teorien - en bruker som bestemmer hva vi kan se/ser (Popper; Einstein) Metafysikk Eksempel Fra Jorda i ro verdens sentrum (uten å rotere) Til Sola i sentrum og ei Jord som roterte NB: Det var de samme observasjonene som lå til grunn for begge modellene, men fakta ble forskjellig!! 37

38 Kausale (årsak-virknings) relasjoner «Konsepter som vi må anse for essensielle, f.eks. kausale sammenhenger, kan ikke oppnås fra den informasjon som sansene gir oss» Einstein, Ideas and Opinions, Så hvordan og hvor oppstår de? Og hvilke vitenskapsteoretisk rolle spiller de? 38

39 Årsak-virkingsrelasjoner (kausale relasjoner) Det er teorien eller loven som redegjør for den logiske forbindelsen mellom årsak og virkning Objective Knowledge, 1973, Karl Popper Classification: Statoil internal Status: Draft 78 39

40 Årsak-virkingsrelasjoner (kausale relasjoner) A 1 A 2 A 3 A n NB: De kausale relasjoner blir etablert Logisk koblet U 1 U 2 U 3 E 1 E 2 E 3 E 4 Experience 79 40

41 Logiske sirkelargumentasjon. Logikken baserer seg på premissene/antagelsene (og konseptene), og de hentes fra teoriene som i sin tur bestemmer hva som blir fakta! Einstein, Popper NB Alle standpunkt er logiske og slik sett godt begrunnet. Einstein får det siste ordet: Invention is not the product of logical thought, even though the final product is tied to a logical structure Einstein, Autobiographische Skitzze, 1956 (8 pages, an additional to his Autobiographical Notes, 1953) 82 41

42 What you (think) you see is what you think Takk for oppmerksomheten 42