GÄSTKRÖNIKA: Konkreta experiment trumfar alltid teoretiska spekulationer

Betrakta de två repstegarna i figur 1 nedan! Den ena släpps i tomma luften och den andra släpps över ett bord. Vilken kommer att falla snabbast? 2017 var detta ett av problemen i IYPT, International Young Physicists’ Tournament, en fysiktävling där gymnasielever i 34 länder under ett år arbetar med att lösa 17 forskningsinspirerade problem.

FIGUR 1. Vilken faller snabbast?

Frågan kan tyckas banal, men de flesta, inklusive jag själv, som grubblar på det brukar komma fram till att den fria stegen borde falla snabbare. Det finns trots allt inget som blockerar dess väg. Döm om min förvåning när en av mina elever en eftermiddag påstod det direkt omvända, att tiden för repstegen över bordet att falla lika långt som den fria repstegen, var märkbart kortare. Konfunderad vände jag mig till eleven och frågade just den fråga vi alltid har i bakhuvudet: ”Hur vet du det?

Även om det inte var någon skillnad, skulle man nämligen ändå – av ren slump på grund av de många oförutsägbara felkällor som finns i den här typen av experiment – vänta sig att den ena stegen föll snabbare än den andra. Att acceptera det direkt utan vidare undersökning skulle vara att gå på alltför anekdotisk bevisföring.

Utmaningen låg i att den uppmätta skillnaden bara var 22 millisekunder, och att det fanns många störande faktorer som skulle kunna påverka resultatet. Strategin, som jag och eleven planerade, blev att upprepa experimentet 10 gånger och jämföra skillnaden mellan medelvärdena. Det skulle vara betydligt mer pålitligt än en enskild observation. Med hjälp av statistikteori blev det då även möjligt att uttala sig om sannolikheten för var det sanna värdet fanns, genom att ringa in ett intervall där vi med 95 procents sannolikhet skulle finna rätt svar.

Figur 2 visar resultatet av de upprepade försöken. Som synes rådde det nu inte längre några tvivel: Stegen som föll mot bordet tog definitivt kortare tid på sig, och vi hade nu fått tydlig evidens för att så var fallet. Under de kommande dagarna fann vi också den teoretiska förklaringen; att stegpinnarna i studsen mot golvet började rotera och drog med sig resten av stegen nedåt.

FIGUR 2. Sammanställning av resultaten för de två fallande stegarna.

Historien utgör en intressant fysikanekdot, men den rymmer flera ganska viktiga budskap kring att granska vetenskap i allmänhet:

  • Var alltid skeptisk mot enskilda anekdoter som inte baseras på kontrollerade försök.
  • Om någon påstår något: Vilken information och data bygger de påståendet på?
  • Konkreta experiment trumfar alltid teoretiska spekulationer.

Framför allt den sista poängen är viktig. Fysik har inte blivit den hörnpelare av naturvetenskapen som den är i dag för att den är bäst på att ge långa komplicerade förklaringar, utan för att den kunnat visa överensstämmelse mellan teori och experiment. När du hör om nya forskningsrön, fråga dig därför alltid vilka konkreta experiment som ligger till grund för dessa. De finns ofta med i forskarnas vetenskapliga artikel, snarare än i den sammanfattning som man ofta ser i sitt flöde, så leta upp originalkällan!

Nästa gång du ställer frågan ”Hur vet du det?”, glöm inte att också fråga vilken empiri det bygger på!

/Jakob Lavröd, forskningsansvarig IYPT Sweden


IYPT Sweden arbetar för att gymnasieelever med särskilt intresse för och begåvning inom fysik och teknik ska få möjlighet att syssla med forskning inom fysik. Varje år får eleverna möta problem som handlar om allt från att bygga termomagnetiska motorer till att avgöra hur många såpbubblor man kan blåsa. Framför allt får de uppleva hur vetenskaplig precision kan introduceras för att ta sådana frågeställningar till nästa nivå genom handledning av mentorer: Ingenjörer, fysiker och forskare som arbetar ideellt för att hjälpa fram nästa forskningsgeneration.

Läs mer om VAs medlemsorganisation IYPT SWEDEN – unga fysikers världstävling här.


Lägg till en kommentar