1-Fiziğin Doğası ve Bilimsel Düşünce
FİZİĞİN DOĞASI
Fizik, madde-enerji arasındaki etkileşim ile evrendeki nesne, olay ve olguları inceleyerek bunlara akılcı açıklamalar getirmeye çalışan ve ulaştığı sonuçları teori ve kanunlarla ortaya koyan bir bilim dalıdır.
FİZİĞİN ALT ALANLARI
Mekanik : Cisimlerin nasıl hareket ettiklerini ve nasıl etkileştiklerini inceler.
Manyetizma : Dünya’nın manyetik alanını, manyetik maddelerden ve elektrik akımından oluşan manyetik alanları inceler.
Elektrik : Maddenin yapısında bulunan elektron ve protonun yükleri ile bunların neden olduğu elektriksel alan ve elektriksel kuvveti inceler.
Elektrik ve Manyetizma alt alanları birleştirilerek “ELEKTROMANYETİZMA” ismiyle de ifade edilmektedir.
Optik : Işıkla ilgili olayları inceler. Işığın saydam ortamlardaki davranışını araştırır.
Katıhal Fiziği : Yoğun haldeki maddelerin, elektriksel, manyetik, optik ve esneklik özelliklerini inceler.
Termodinamik : Enerjinin madde içinde nasıl yayıldığını ve nasıl iletildiğini inceler.
Atom Fiziği : Atomların yapısını oluşturan unsurların birbirleriyle olan etkileşimini inceler.
Çekirdek Fiziği (Nükleer Fizik) : Atom çekirdeğinin yapısını ve kararsız çekirdeklerin nasıl ışıma yaptıklarını inceler.
Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği : Yüksek sıcaklıktaki maddelerin ve plazmanın yapısını-davranışını inceler.
BİLİMSEL DÜŞÜNCE VE PARADİGMA
Bilimsel gelişmelerin, içinde bulundukları çağın genel görüşlerinin gölgesinde ortaya çıktığı ve dönemin genel kabullerinden bağımsız olmadığı kabul edilir.
Bir dönemin genel kabul görmüş, döneme hakim olan bilimsel yaklaşıma PARADİGMA denir.
Mesela (1) Batlamyus’un evren teorisi, Dünyanın merkezde olduğunu, Güneşin ise Dünyanın etrafında döndüğünü kabul eden bir teoriydi. Bu yaklaşım yüzyıllar boyunca doğru kabul edilmiş ve tüm bilimsel incelemeler, gökyüzü araştırmaları bu PARADİGMA doğrultusunda yapılmıştır. Ancak 16.yy da Kopernik (Copernicus), Güneşi merkeze alan ve Dünyanın, Güneş etrafında döndüğü yeni bir yaklaşım geliştirdi. Bu yaklaşım ile daha önce açıklanamayan bazı gök olayları rahatlıkla açıklanabildi. Böylece Batlamyus’un Dünya merkezli yaklaşımı terkedildi. Böylelikle bilim dünyasında bir PARADİGMA değişimi (paradigma kayması) yaşanmış oldu.
Yine (2) Klasik Fizik ile Modern Fizik arasında da bir PARADİGMA farkı vardır. Klasik fizik anlayışında her bilimsel olay kesin olarak ölçülebilir kabul edildiği halde modern fizikte olaylar hakkında ancak çok yaklaşık ölçümler yapılabileceği, kesin bir ölçümün hiçbir zaman mümkün olmayacağı (Heisenberg belirsizlik ilkesi) kabul edilmiştir.
Buna göre modern bilim anlayışında daha sonra değiştirilemeyecek hiçbir kanun (yasa), teori (kuram) yoktur.
Yani bilimsel kanunlar (yasalar), bilimsel teoriler (kuramlar) zaman içinde değişebilir, yanlış oldukları ortaya konulabilir ve terkedilebilir. Modern bilimde MUTLAK doğru yoktur.
BİLİMSEL ÇALIŞMA YÖNTEMİ
Fizik bilimiyle uğraşan bilim insanları kanun ve teorilere ulaşırken bilimsel çalışma yöntemi olarak bilinen bir yol izlerler. İyi bir bilimsel çalışma yönteminde aşağıdaki gibi bir yol izlenir.
1. Problemin Tespiti: Bilimsel bir çalışmada en başta problemin tespiti ve çalışmanın konusu belirlenir.
2. Veri Toplama : Bilimsel problemle ilgili gerçekler (veriler) nitel ve nicel gözlemler yapılarak toplanır.
Nitel gözlem : Sadece duyu organları kullanılarak kesin sonuç (sayı) ortaya koymadan yapılan gözlemlerdir.
hava bugün fazla sıcak, arkadaşın çok uzun boylu, bu taş oldukça ağır……… gibi
Nicel gözlem : Duyu organları ile birlikte ölçü aletleri kullanarak kesin sonuçlar elde edilen gözlemlerdir.
bugün hava sıcaklığı 23 santigrad derece, arkadaşının boyu 172 cm, bu taşın ağırlığı 26 newton…….. gibi
3. Hipotez : Veriler toplandıktan sonraki aşamada problemle ilgili geçici çözümler önerilir. Hipotezler, bilimsel bir problemin çözümünde bilimsel verilere dayalı olarak kurulan geçici çözüm yolu veya deneysel olarak test edilmesi gereken durumlarla ilgili ileri sürülen geçici açıklamalardır.
İyi bir hipotezin özellikleri:
İncelenen probleme bir ölçüde cevap verebilmelidir.
Deneylerle test edilebilmelidir.
Eldeki tüm verileri içermelidir.
Gerektiğinde hipotez değiştirilebilmelidir.
4. Tahmin : Hipoteze dayalı olarak ortaya konulan mantıklı sonuçlara tahmin denir. Tahminler yapılarak hipotez test edilir. Tahmin cümleleri genel olarak “eğer” ifadesiyle başlar.
….eğer ……..olursa, ……..olur.
5. Kontrollü Deney : Çalışmaya etki eden faktörlerden birini değiştirip diğerlerini sabit tutarak deneyler yapılmasına kontrollü deney denir. Deneyler hipotezi desteklemezse yeni hipotez kurulur.
Kontrollü deneyin değişkenleri
Kontrol Değişkeni (Sabit tutulan değişken): Deneyde büyüklüğü değiştirilmeyen değişkendir.
Bağımsız değişken: Deneyde büyüklüğü ilk olarak değiştirilen değişkendir. Nasıl ve ne kadar değişeceği tamamen deney yapan kişinin kararına bağlı olan değişkendir.
Bağımlı değişken: Deneyde bağımsız değişkenin değişmesiyle değişen değişkendir. Büyüklüğü dolaylı olarak değişir.
Bir kontrollü deney örneği:
Özdeş lamba ve pillerle Şekil-I, Şekil-II ve Şekil-III deki devreler kurulur.
Anahtarlar kapatıldığında K, L ve M lambalarının parlaklığı K < L < M olduğu gözlenir.
Bu deneyle, devredeki pil sayısının artırılmasıyla lamba parlaklığının arttığı ve sayısı artan üreteçlerle (pil) lambalara daha fazla elektrik enerjisi verildiği sonucuna ulaşılır.
Bu deneyde ;
Bağımsız değişken ……………pil sayısı
Bağımlı değişken ………………lamba parlaklığı
Kontrol değişkeni ise …………lamba sayısı olmuştur.
Bu deneyin hipotez cümlesi şöyle olabilir:
“Bir elektrik devresine düz bağlı pil sayısı arttıkça lamba parlaklığı da artar.”
Bir hipotez, kontrollü deneylerle doğrulanamamış ise hipotez yeniden ele alınıp gerçeklerle daha uyumlu başka bir hipotez kurulur.
Deneylerle doğrulanmış bir hipotez için ise şu 3 durum geçerli olur.
1- Hipotez, doğruluğu kabul edilmiş bir bilgi olarak bilim dünyasında değerlendirilir. Bu haliyle hipotez ıspatlanmış olur ama başka bir bilgi türüne dönüşmez. Yine bilim dünyasınca kabul görmüş bir bilgi türü olarak kalır.
2- Hipotez, tekil bir problemi kesin olarak çözmüş ve bu çözümü formül ile ifade etmiş ise KANUN (YASA) halini alır.
Kanun (Yasa) nedir?
Doğruluğu deneylerle kanıtlanmış varsayım (hipotez) veya gözlemlerle doğrulanan doğa olayları hakkında yapılan genellemeler KANUN (Yasa) olarak tanımlanır. Başka bir ifadeyle, elde edilen bilimsel bilgiler, test edilip farklı durumlar için doğrulanırsa yasa olur. Yasalar, aynı şartlarda yapılan deney ve gözlemlerle aynı sonucu veren bilimsel bilgilerdir. Ancak zaman zaman istisnaî durumlar olabilir. Bu gibi durumlarda yasa olarak tanımlanan bilimsel bilgilerde değişiklikler veya düzeltmeler yapılmalıdır. Kütle Çekim Kanunu, Termodinamik Yasası gibi
3- Hipotez, çok sayıda deneylerle, farklı bilim insanları tarafından ıspatlandıktan sonra bir TEORİYE katkıda bulunmuş ise bu teoriye dahil olur. Böylece hipotez bir teoriye karışmış olur.
Bir tek hipotez kendi başına teori haline gelmez ancak kurulu bir teoriye katkı sunabilir. Teoriler pek çok farklı hipotez ve kanunların bir arada kullanılmasıyla ortaya çıkan bilimsel bilgi türleridir.
Teori (Kuram) nedir?
Gözlenen doğa olayları ile ilgili yapılan genellemelerin birleştirilmiş açıklamaları veya bilimsel bilginin kapsamlı açıklaması TEORİ (Kuram) olarak tanımlanabilir. Bilimsel teoriler, doğa olayları ile ilgili olayları anlamak için bilgileri derinlemesine irdeler. Yeni bilgilerin mevcut bilgilere eklenmesi durumunda yeni analizler veya sentezler yaparak savunduğu bilgileri oluşturur. İzafiyet Teorisi, Hücre Teorisi ve Işık Teorisi buna örnektir.
NOT: Teori ve kanunlar arasında ilişki vardır ancak deneysel kanıtların artması teorileri kanun hâline getirmez. Kanun ve teori bilginin farklı türleridir. Bir TEORİ hiçbir zaman KANUN şekline dönüşmez.
Sonuç olarak 3 tür bilimsel bilginin varlığı kabul edilebilir.
1-Hipotez
2-Kanun(yasa)
3-Teori(kuram)
Bir cevap yazın