Forskningsmetodik 07 lektion 1

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

2. Introduktion Aktuell information om kursen ges på kursens hemsida: http://www.physto.se/hulth/undervisning/forskningsmetodik/HT07/forskningsmetodik-07.htmlKursen 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 Forskningsmetodik HT 2007

3. 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) Forskningsmetodik HT 2007

4. 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. Forskningsmetodik HT 2007

5. Årtusendets uppfinning ”Den vetenskapliga metoden” Forskningsmetodik HT 2007

6. 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!! Forskningsmetodik HT 2007

7. Ptolemaios världsbild (ca år 150) Planet Jorden Solen Forskningsmetodik HT 2007

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

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

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

11. Uranus upptäcktes av Wiliam Herschel 1781 Den sjunde planeten! Forskningsmetodik HT 2007

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

13. Avvikelser från förväntade resultatÄr det bra? • Merkurius bana avviker också från Newtons mekanik (lite!) • En ny planet? Vulcan? • Svar Einsteins allmänna relativitetsteori! Forskningsmetodik HT 2007

14. ”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±0.30Uppmärksamheten blev enorm, denna händelse blev startpunkten för Einsteins status som vetenskaplig galjonsfigur. Forskningsmetodik HT 2007

15. Ett annat exempel:kvantelektrodynamiken • Dirac sammanförde realtivitetsteorinoch kvantmekanikentill 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! Forskningsmetodik HT 2007

16. Exempel: Big Bang • 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! Forskningsmetodik HT 2007

17. 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) Forskningsmetodik HT 2007

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

19. 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 Forskningsmetodik HT 2007

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

21. “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. Forskningsmetodik HT 2007

22. Occam’s razor • "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… Forskningsmetodik HT 2007

23. Behandling av lunginflammation på 1800 talet • ”Lunginflammation beror på obalans mellan kroppsvätskorna” • Behandling • Åderlåtning • Kräkmedel Forskningsmetodik HT 2007

24. 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 Forskningsmetodik HT 2007

25. 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 Forskningsmetodik HT 2007

26. Observera… Forskningsmetodik HT 2007

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

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

29. Count the number of hits by the white group • Did you see the gorilla? Forskningsmetodik HT 2007