Forskningsmetodik 07 lektion 1 Per Olof Hulth Hulth@physto.se Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Introduktion Aktuell information om kursen ges på kursens hemsida: http://www.physto.se/hulth/undervisning/forskningsmetodik/HT07/forskningsmetodik-07.html Kursen har också en kursfaktasida: http://www.physto.se/studentexpedition/kursfakta/kursfakta.php?kurs=FK1002 Kurslitteratur: Bennet, Briggs, Triola: Statistical Reasoning for Everyday Life. ISBN 0-201-77128-4 Kursen är ett samarbete mellan Fysikum (SU) och Karolinska Institutet Kursen behandlar: Vetenskapsfilosofi Etik Medicinsk statistik Medicinsk apparatur Mätvärdesbehandling & Statistik Klinisk forskningsmetodik Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Vad är Vetenskap? Vetenskap är det systematiska sökandet efter sådan kunskap som inte beror på den enskilde individen, utan som envar skulle kunna återfinna eller kontrollera.* Grundläggande premiss: Det existerar en objektiv sanning Denna är gemensam för alla observatörer Den är reproducerbar *Från föreningen Vetenskap och Folkbildning (www.folkvett.nu) Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Vår förståelse av världen går framåt genom att: Kompilera och syntetisera nya data. Bygga modeller och teorier. Göra förutsägelser och testa dessa. Att “bara” samla på sig nya data leder i sig inte framåt, men kan vara en förutsättningn för framsteg. Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Årtusendets uppfinning ”Den vetenskapliga metoden” Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Den naturvetenskapliga metoden Observera något i universum Skapa en teori som beskriver vad du observerat Låt teorin förutsäga effekter du ännu ej observerat Testa om du observerar dessa (möjlighet att falsifera!) Modifiera teorin enligt vad du observerat Gå till 3 På detta sätt ökar vi vår kunskap!! Kursen Forskningsmetodik handlar om hur man på bästa sätt skall erhålla korrekta observationer!! Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Ptolemaios världsbild (ca år 150) Planet Jorden Solen Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Ptolemaios världsbild (ca år 150) Stämde inte då man mätte planeternas rörelse på himlen! Planet Jorden Epicykler Solen Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Ptolemaios världsbild (ca år 150) Bättre mätning av planetrörelsen krävde mera korrektion! Planet Jorden Epicykler Solen Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Kepler antog att planeterna rör sig I eliptiska banor runt solen Keplers världsbild Kepler antog att planeterna rör sig I eliptiska banor runt solen Planet Jorden Solen Newton upptäckte rörelselagarna och kunde härleda Keplers lagar! Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Uranus upptäcktes av Wiliam Herschel 1781 Den sjunde planeten! Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Avvikelser från förväntade resultat Är det bra? Tex Uranus bana avvek från vad Newtons mekanik förutsåg Fel på Newton eller något annat. Tex en annan planet? Svar Neptunus! Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Avvikelser från förväntade resultat Är det bra? Merkurius bana avviker också från Newtons mekanik (lite!) En ny planet? Vulcan? Svar Einsteins allmänna relativitetsteori! Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

”Solförmörkelsen 1919” Einsteins allmänna relativitetsteori förutsäger att ljuset från en stjärna som passerar nära solen under en solförmökelse avböjs dubbelt så mycker som den klassiska teorin förutsäger, 1’’.74 relativt den klassiska förutsägelsen 0’’.86. Eddington, som inte ett ögonblick tvivlade på att relativitetsteorin var riktig, organiserade två expeditioner för att fotografera under en total solförmökelse 1919. Vid ett gemensamt möte med Royal Scociety och Royal Astronomical Society i London 6 november 1919 presenterades mätta värden från de två expeditioner som sänts ut som 1’’.98±0.30 och 1’’.61±0.30 Uppmärksamheten blev enorm, denna händelse blev startpunkten för Einsteins status som vetenskaplig galjonsfigur. Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Ett annat exempel: kvantelektrodynamiken Dirac sammanförde realtivitetsteorin och kvantmekaniken till kvantelektrodymaniken för att få kvantmekaniken ”relativistiskt invariant” Den nya teorin krävde att vissa partiklar hade spinn (redan observerat men ej förstått) Teorin förutsade också att det skulle finnas antipartiklar (elektronens antipartikel, positronen, hittades efter några år) Denna kunskap är grunden för de medicinska magnet och PET kamrorna! Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Exempel: Big Bang Förutsagt och observerat! Förutsagt och observerat! Galaxerna rör sig bort från oss, universum expanderar (1929)! Tidigare har universum varit mindre och mycket varmare! Förhållandet mellan lätta grundämnen i universum “Glöden”, mikrovågs-bakgrunden från 400000 år efter Big Bang Glöden skall ha små temperaturvariationer 1:100000 Förutsagt och observerat! Förutsagt och observerat! Förutsagt och observerat! 3 och 4 gav Nobelpris 2006! Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Auktoritetstro Det finns en person som sitter inne med sanningen och man får inte ifrågasätta denne. Exempel: Rudolf Steiner (Antroposofin, Waldorfskolor, biodynamik, ”andevetenskap”) Ron Hubbards (Scientologerna) Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Auktoritetstro Einstein? Knappast. Det är varje forskarstuderandes dröm att hitta något fel i allmänna realtivitetsteorin etc….. Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Vi vet idag att universum består av: 4 % av vår materia (atomer) 25 % ny typ av materia (”mörk materia”) 70 % av ”mörk energi” Flera oberoende observationer konfirmerar detta DVS vi vet inte vad 95 % av universum består av! I nuläget har vi ingen teori som kan beskriva detta! Vi kan beskriva universums utveckling från en bråkdels sekund efter Big Bang till dagens universum Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Richard Feynman Vetenskapens första princip är att man inte skall lura sig själv….. - och man är själv den lättaste personen att lura!! Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

“Blind analys” För att undvika att “lura” sig själv försöker man använda sk. Blind analys: En enkelblind analys är tex då deltagarna inte vet om de får en verksam medicin eller bara sockerpiller En dubbleblind analys har man då både deltagarna i experimentet och forskarna som genomför experimentet inte just då vet svaret. Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Occam’s razor Franciscan munk William of Ockham (ca. 1285-1349) "Pluralitas non est ponenda sine neccesitate" or "plurality should not be posited without necessity.” “Om man har två förklaringar, ta den enklaste” Franciscan munk William of Ockham (ca. 1285-1349) Tex Keplers planetbanor mot epicykler… Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Behandling av lunginflammation på 1800 talet ”Lunginflammation beror på obalans mellan kroppsvätskorna” Behandling Åderlåtning Kräkmedel Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Joseph Dietl Österikisk läkare gjorde en undersökning (1849) Delade upp patienterna i tre grupper: Behandling med åderlåtning Behandling med kräkmedel Ingen specifik behandling Resultat Åderlåtning 20,4% dog Kräkmedel 20,7 % dog Ingen specifik behandling 7 % dog Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Galileo Galilei (1564-1642) Är den som har fått äran av att vara den som bidragit mest till att etablera den experimentella metoden, i strid mot både den Aristoteliska traditionen och den katolska kyrkan. 1604 presenterade Galilei sina resultat om pendelrörelsen och om fallande kroppars rörelse. Resultaten för fallande kroppar fick Galilei fram genom att mäta hur långt en kula färdades längs en sluttande ränna under en given tidsrymd, han fann då att hastigheten är proportionell mot kvadraten på tiden. Experimentet är en klassiker av flera skäl, mer om det senare i kursen Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Observera… Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Count number of “F” FINISHED FILES ARE RESULT OF YEARS OF SCIENTIFIC STUDY COMBINED WITH THE EXPERIENCE OF YEARS Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Count number of “F” FINISHED FILES ARE RESULT OF YEARS OF SCIENTIFIC STUDY COMBINED WITH THE EXPERIENCE OF YEARS Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007

Count the number of hits by the white group Did you see the gorilla? Föreläsning 1 Forskningsmetodik HT 2007