Pytanie 31. Teorie efektywne i teoria ostateczna – G. Kane.
Teoria efektywna

Teoria ostateczna (podstawowa)



Posiada dane wejściowe – stałe fizyczne
zmierzone w eksperymentach



Opiera się na innych teoriach
efektywnych, uporządkowanych wg
malejącej skali odległości



Dane wejściowe na jednym poziomie
teorii efektywnej są wielkościami
wyjaśnianymi na niższym poziomie skali
odległości



Na swoim poziomie teoria efektywna
dostarcza wiedzy odpowiadającej na
pytanie „w jaki sposób?” oraz opisu, nt
funkcjonowania badanych obiektów.
Dla teorii ponad nią dostarcza częśd lub
wszystkie parametry wejściowe,
dostarczając wiedzy „dlaczego?”. *Kane+



Z teorii ostatecznej da się wyprowadzid
wszystkie teorie efektywne.



Teoria podstawowa wyjaśnia
podstawowe prawa natury -
pochodzenie czasoprzestrzeni, fizyczny
sens oraz liczbę wymiarów. *Kane
„Supersymetria”+



Dane wejściowe teorii efektywnych
byłyby wyliczane z równao teorii
ostatecznej.



Teoria ostateczna to pytanie o istotę.

Pytanie 32. Funkcja eksperymentu – weryfikacja, potwierdzenie, falsyfikacja.
a) Eksperyment:

1. Naturalny – obserwacja bez ingerencji obserwatora (obserwacja zapośredniona – potrzebny przyrząd

do obserwacji)

2. Klasyczny – świadoma ingerencja w naturę i analiza wyniku („eksperyment jest pytaniem jakie fizyk

stawia przyrodzie” – I. Kant)

b) Eksperyment w fizyce:



Przyrządy



Pomiary



dokładnośd pomiaru



powtarzalnośd eksperymentu

c) wyniki eksperymentu – prognoza, weryfikacja, potwierdzenie, falsyfikacja, czyli:

1. Odkrycie czegoś nowego
2. Potwierdzenie / obalenie teorii
3. Rozsądzenie pomiędzy różnymi teoriami
4. Empiryczna podstawa naszej wiedzy.

//dodatkowo: czytaj pytanie 35.

Pytanie 33. Co to jest artefakt empiryczny?
Artefakt empiryczny to obiekt (lub zjawisko) wynikający z obserwacji lub pomiaru, który ma źródło w
ukrytych lub niespodziewanych przyczynach, niebędących przedmiotem badao.
Artefaktem takim jest np. próżnia.

Pytanie 34. Historia idei próżni.
a) Idea próżni – doskonale pusta przestrzeo, brak materii.

1. Arystoteles – natura „boi” się próżni – próżnia nie istnieje
2. Kłopoty z wypompowywaniem wody z kopalni (pompa – wsad techniczny)
3. E. Torricelli – waga powietrza
4. Wynalazek barometru rtęciowego
5. Na górze słupek rtęci niższy niż u podnóża (Paskal do szwagra)
6. Pompa Boyla.

b) Nowa idea próżni – próżnia kwantowa – brak materii, ale nie energii.

1. Próżnia wypełniona energią elektromagnetyczną (co to do diabła jest energia elektromagnetyczna?!)
2. Usunąd tą energię, to oziębid przestrzeo do temperatury zera bezwzględnego
3. Nieusuwalna energia podstawowego poziomu kwantowego (energia stanu podstawowego pomimo

braku jakichkolwiek cząstek – paradoks)

4. Niezerowe fluktuacje pola elektromagnetycznego i kwantyzacja pola

a. Efekt Casimira – ciśnienie cząstek wirtualnych
b. Przesunięcie Lamba
c. Polaryzacja próżni

Próżnia kwantowa to pudełko, z którego nie wszystko da się wyjąd.

Pytanie 35. Omów wybraną „filozofię faktu”.
a) Fakty



Wyniki eksperymentu



Niepodważalna i niezależna (od jakichkolwiek teorii) baza empiryczna fizyki



Znad prawdę to znad fakty



Nauka to wiedza o faktach - „Wszyscy od Bacona powtarzają, że prawdziwym poznaniem jest tylko
takie, które opiera się na obserwowanych faktach”



Nauka to nie tylko zbiór faktów, ale także systematycznie powtarzających się relacji pomiędzy
faktami (Comte - definicja praw przyrody)

b) rozumienie faktu w różnych ujęciach filozoficznych



Pozytywizm – fakt oderwany od teorii



Konwencjonalizm – każdy fakt przesiąknięty teorią, nie ma „nagich” faktów



Neopozytywizm – fakt stwierdzeniem empirycznej natury, zdaniem bazowym



Hanson, Feyerabend – fakty teoretyzowane (nie istnieje neutralny język obserwacyjny)

c) podsumowanie



Nie istnieją „nagie” fakty



Pomiędzy składową teoretyczną a empiryczną istnieje sprzężenie zwrotne



Teoria określa co i jak mierzyd, jak zbudowad aparaturę, jak interpretowad wyniki



Istnieje związek pomiędzy teorią a faktem, wynikającym z eksperymentu, ale nie likwiduje on ich
odmienności



Bez eksperymentu nie mamy teorii, bez teorii eksperymentu

Pytanie 36. Psychologiczne doświadczenie przestrzeni.

1. Psychologiczne doświadczenie przestrzeni bezpośrednio wiąże się ze zmysłami. (H. Poincare „Nauka

i hipoteza”)

2. Rozróżnienie przestrzeni wobec zmysłów

a. Przestrzeo dotykowa (kształty, faktury)
b. Przestrzeo motoryczna (ruch)
c. Przestrzeo wzrokowa (kolory)
d. Przestrzeo wyobrażeniowa

Pytanie 37. Fenomenologiczne doświadczenie przestrzeni.

1. Fenomenologiczne doświadczenie przestrzeni jest związane z jakością estetyczną. (Otto F. Bollnow

„Mensch Und Raum”, Hanna Buczyoska - Garewicz „Miejsca, strony, okolice”)

2. Rozróżnienie przestrzeni:

a. Przestrzeo „z sensem” – przytulna, swojska, obca, dom, własne łóżko itp.
b. Przestrzeo „przeżyta - ciasno, przestronnie, miejsca zapamiętane, urokliwy widok, groza

przepaści itp.

c. Przestrzeo sakralna, sfera profanum

3. Struktura przestrzeni – próg, granica, wejście do świątyni

4. Przestrzenne metaforyzacje – siła doświadczenia przestrzeni (piekło, niebo, „gdzie jesteś?” – pytanie

Boga w Genesis)

5. Wspólne elementy doświadczenia:

a. Ciągłośd
b. Homogenicznośd
c. Izotropowośd, itp.

6. Elementy dające się ująd jakościowo:

a. Odległośd (daleko, blisko)
b. Krzywizna (krzywo, prosto)
c. Wymiary przestrzenne (w przód, w tył, w prawo, w lewo)

Pytanie 38. Model metryczny przestrzeni.

1. Zmierzyd to znaczy porównad wielkośd z wzorcową jednostką wzorcową.
2. Metryka d(A, B) to dwuargumentowa funkcja; (X,d) jest przestrzenią metryczną.
3. Płaszczyzna jako obiekt matematyczny jest rozmaitością punktów
4. Własności metryki:

a. d(A,B) ≥ 0 (odległośd zawsze nieujemna)
b. d(A,B) = d(B,A) (odległośd z pktu A do B jest taka sama jak z B do A)
c. d(A,B) ≤ d(A,C) + d(B,C) (reguła trójkąta)

5. Przykłady metryk:

a. Metryka Manhattan – poruszanie się po siatce
b. Metryka typowa na płaszczyźnie – długośd prostej łączącej dwa punkty
c. Metryka Hamminga – odległośd między ciągami binarnymi trójelementowymi jest równa

liczbie miejsc na których elementy różnią się między sobą (np. 110 i 111 – odległośd 1)

6. Wnioski:

a. Metryka pozwala lepiej zrozumied ideę określania odległości
b. Model metryczny nie pozwala zrozumied idei przesunięcia.

Pytanie 39. Model liniowy.

1. Istnieje operacja przesunięcia (grupa – obiekt matematyczny – łącznośd, element neutralny i

odwrotny):

a. Przesunięcie zerowe – przemieszczany pkt nie zmienia swego położenia
b. Dla każdego przesunięcia istnieje przesunięcie odwrotne
c. Wynik dodawania trzech przemieszczeo nie zależy od kolejności złożeo

2. Przykład przestrzeni liniowej (tzw. jeż):

a. Zbiór wektorów na płaszczyźnie zaczepionych w punkcie
b. Dodawanie wg reguły równoległoboku
c. Skalowanie mnożeniem przez liczbę
d. Brak pojęd punktu, kąta, długości, odległości

3. Przesunięcie reprezentowane przez wektor.
4. Przestrzeo liniowa pozwala zrozumied ideę przemieszczenia i związaną z nią matematyczną strukturę

Pytanie 40. Model euklidesowy.

1. Pomysł Kartezjusza – wprowadzamy układ współrzędnych – algebraizacja geometrii (Kartezjusz

„Rozprawa o metodzie”)

2. Każdy punkt płaszczyzny opisany jest parą liczb (x,y)
3. Ustalając początek układu współrzędnych ustalamy jednoznaczne odwzorowanie pomiędzy

wektorami

4. Przestrzeo euklidesowa = przestrzeo liniowa + przestrzeo metryczna + iloczyn skalarny