Metodologia de cercetare stiintifica a fizicii

Metodologia de cercetare stiintifica a fizicii

Fizica avand denumirea provenita din limba greaca (physis = natura) este stiinta naturii care studiaza structura materiei, proprietatile si legile de miscare cele mai simple ale sale (mecanice, electromagnetice, termice, atomice, nucleare), precum si transformarea reciproca a acestor forme de miscare.

Aceste forme simple de miscare a materiei, participa intotdeauna si la forme superioare mai complexe organizate ( de ex: biologice, sociale), astfel incat se poate spune ca fizica a stat inca de la descoperirea primelor sale legi, la baza intregii cercetari stiintifice. Acest lucru a fost ilustrat atat de dezvoltarea istorica a fizicii din secolele precedente, cat mai ales de dezvoltarile din toate domeniile stiintifice in sec. XX, care au aratat ca si alte domenii ale stiintei cum ar fi chimia, biologia sau in ultimii ani chiar stiintele socilae sau economice fac apel in cadrul explicarii fenomenelor specifice, la metode si modele preluate din fizica.

Esenta fizicii consta in stabilirea unor legi fizice pe baza observatiilor si experimentelor stiintifice. Aceste legi exprima legaturi intre fenomene si legaturi cauzale avand ca efect descrierea desfasurarii fenomenelor si explicatia lor. Daca observatia se refera la studiul fenomenului in conditiile sale naturale, nealterate de observator, experimentul stiintific consta in reproducerea fenomenului in conditii de laborator, care incearca reproducerea cat mai fidela a conditiilor naturale. Experimentul are un rol fundamental in metodologia de cercetare in fizica, deoarece el permite observarea atenta a tuturor detaliilor unui fenomen, ofera posibilitatea reproductibilitatii acestuia in scopul descoperirii si enuntarii corecte a legilor ce-l descriu. Enuntul corect al unor astfel de legi a fost un proces istoric deosebit de laborios ce a urmat in mare masura dezvoltarea istorica a societatii in general, fiind posibil doar la un anumit nivel de cunoastere pe de o parte, iar pe de alta parte la un anumit nivel de dezvoltare tehnologica care a permis construirea aparaturii adecvate studiul fenomenelor. De exemplu, daca primele legi din mecanica au fost enuntate in sec. XVII (legile lui Kepler 1609, 1619), legea atractiei universale a lui Newton (1687), legea inertiei lui Galilei (1632), enuntul unor legi ce stau la baza fizicii moderne a fost posibil doar la inceputul sec. XX (principiile teoriei relativitatii restranse a lui Einstein 1905, principiile mecanicii cuantice 1925).

Cercetarea stiintifica in fizica are doua componente existentiale. cea teoretica si cea practica. Aceste doua componente sunt intro stransa interdependenta, in sensul ca daca practica este care furnizeaza intrebarile si constituie scopul final al cercetarii, constituind totoidata si criteriul de adevar pentru evaluarea teoriei, teoria explica fenomenele preluate din practica si ofera in final legi aplicabile in practica. Teoria utilizeaza in descrierea fenomenelor fizice un numar mic de axiome sau ipoteze fundamentale numite postulate sau principii si un set de notiuni numite marimi fizice. Atat definirea marimilor fizice cat si enuntarea axiomelor se face pornind de la observatii experimentale. Pe baza lor teoria deduc expresia legilor fizicii, care la randul lor pentru a fi acceptatew, trebuiesc confruntate din nou cu experimentul sau practica. In general, atat definirea marimilor fizice si a legilor in care acestea opereaza, cat si teoriile pe care le descriu au un caracter de dezvoltare istorica. In permanenta, urmare a descoperirilor noi din practica, ele sufera un proces de acumulare cantitativa ce la un moment dat conduce la un salt calitativ, materializat prin enuntarea unei teorii noi, care de obicei respecta un principiu de corespondenta cu vechea teorie din care provine, in sensul ca vechea teorie reprezinta un caz particular al noii teorii, calitativ distincte (de ex: Mecanica nerelativista este un caz particular al mecanicii relativiste valabil la viteze mult mai mici decat viteza luminii v<<c sau legile pot fi transmise in aproximatia c→ ∞, mecanica newtoniana este valabila ca aproximatie a mecanicii cuantice doar la limita

Un alt aspect esential al metodei fizicii de cercetare a naturii, o constituie faptul ca toate legile fizice au si o componenta cantitativa, in sensul ca ele oferarelatii intre marimi fizice ce pot fi masurate prin valori numerice. In acest sens, cercetarea in fizica este indisolubil legata de utilizarea aparatului matematic. Aparatul matematic permite enuntarea unor legi cantitative care de multe ori, in special in fizica moderna, ar fi imposibil de urmarit doar pe cale intuitiva. Un exemplu in acest sens este oferit de mecanica cuantica, unde distinctia intre fenomen si obiectulcu care el se observa este imposibil de realizat si prin urmare, observatia nu poate fi privita in sensul conceptului introdus in mecanica clasica. In cazul interactiunilor la nivel atomic este imposibila unificarea multelor observatiilor intro imagine unica, in sensul determinist al fizicii clasice. Aici se face apel la legi statice, legi esential inerte matematice tsi prin operarea ca acestea pot fi date doar prevederi statice ale teoriei ce pot fi confruntate cu experienta.

Metodologia de cercetare stiintifica poate fi concretizata in lumina afirmatiilor precedente, de triada: experienta→rationament teoretic→experienta. Prima confruntare a cercetarii cu experienta este cea a observatiei experimentale asupra fenomenului in studiu. Informatia obtinuta prin observatie este apoi supusa prelucrarii in cadrul rationamentului teoretic, in scopul explicarii fenomenului. Rationamentul teoretic sre intotdeauna doua componente: modelare teoretica si teoria propriu zisa. Orice teorie este dezvoltata in cadrul unei model care aproximeaza in masura adecvata dsecrierii fenomenului in studiu realitatea, astfel incat sa poata fi dezvoltate consideratiile teoretice propriu-zise, ce implica in mod obisnuit utilizarea aparatului matematic (concluziile si practicile rationamentului teoretic trebuiesc supuse intotdeauna partii de validare prin confruntarea lor cu experienta. Orice model reprezinta in sine o conceptie idealista asupra realitatii . El surprinde doar aspectele esentiale ale fenomenului astfel incat sa poata fi aplicate operatiile matematice necesare explicarii cantitative a observatiilor experimentale. Din observatia interconexiunilor cerute de triada metodei de cercetare stiintifica in fizica rezulta ca in descrierea fenomenelor, un rol foarte important este jucat de partea de modelare din cadrul rationamentului teoretic. Modelul este intotdeauna sugerat, in prima instanta, de observatia experimentala iar alegerea sa este determinanta asupra corectitudinii teoriei la proba sa de foc, verificarea prin compararea cu experienta. Atunci cand acestea esueaza se impun ajustari ale modelului sau cateodata chiar renuntarea la un anumit model si inlocuirea lui cu un altul.

In esenta raporturile dintre componentele triadei cecetarii stiintifice sunt in permanenta reglate de doua principii care si-au dovedit pe deplin valabilitatea in fizica macroscopica: principiul cauzabilitatii si principiul sau criteriul adevarului. Principiul cauzabilitatii este un principiu obiectiv in fizica macroscopica, independent de observatia efectuata asupra unui fenomen si respectarea sa conduce la introducerea unei legi de asediu de tip cauza-efect intre toate experimentele unui fenomen fizic. Respectarea acestui principiu este o conditie esentiala n corectitudinea rationamentului teoretic prin care se explica observatiile experimentale. Principiul sau criteriul adevarului ofera criteriul de valabilitae al unui rationament teoretic (model - teoria matematica) si acesta este oferit intotdeauna de confruntarea concluziilor si prezicerilor rationamentului, cu experienta.