Subjektívny faktor exaktného pozorovania fyzikálnych javov

Autor: František Cudziš | 15.2.2018 o 10:29 | Karma článku: 2,31 | Prečítané:  156x

A. Einstein ilustroval priekopnícke myšlienky pri formulovaní svojich relativistických koncepcií príkladmi, ktoré jeho nasledovníci len opakujú. Pozrime sa teraz na príklad, ktorý poukazuje na istú zradnosť pozorovania fyz. javov.

    Tento príklad som vymyslel ako pomerne "voľnú" (ale aj tak dosť výstižnú) alegóriu, aby som pomocou nej porovnal dôležitý rozdiel medzi tzv. relativistickým a tzv. koncepčným prístupom k pozorovaniu niektorých fyzikálnych javov, vyplývajúci z ich podstaty.

    Pojmom "relativistický prístup" označujem taký spôsob, ktorým pozorovateľ  vyhodnocuje zaznamenané (namerané) výsledky pozorovania s použitím predstáv nejakých relativistických koncepcií.
    Pojmom "koncepčný prístup" označujem taký spôsob, ktorým sa pozorovateľ snaží pristupovať k pozorovaniu fyzikálnych javov v zmysle zásad tzv. koncepčnej fyziky, vychádzajúcej z predstáv tzv. teórie kozmodriftu. Výsledky pozorovania sa ním nie len vyhodnocujú, ale aj systematizujú takým spôsobom, aby boli kompatibilné s "torzom" klasických fyzikálnych predpokladov, zásad a poznatkov, ktoré "odolali" nástupu relativistickej fyziky a úspešne v tejto ére relativizmu pretrvávajú.

    Pod pojmom "subjektívny faktor pozorovania" daného fyzikálneho javu treba rozumieť všetky špecifické, objektívne fyzikálne faktory, uplatňujúce sa pri tomto pozorovaní (vrátane použitej metódy). Môže sa jednať o súbor podmienok a vplyvov, (v prípade niektorých) pre pozorovateľa často neznámych alebo len čiastočne známych. V závislosti od výberu pozorovacej metódy môže tento súbor zásadným spôsobom ovplyvniť (obmedziť) možnosti objektívneho vyhodnotenia nameraných hodnôt, a tým aj mieru objektívnosti konečných záverov.   
    Subjektívny faktor exaktného pozorovania je subjektívny nie vzhľadom na osobu pozorovateľa, ale vzhľadom na výber zvolenej metódy pozorovania.
    V prípade nedostatočného nadhľadu nad danou problematikou (predmetom skúmania pozorovaním), vždy existuje neistota, či - kedy - a do akej miery ovplyňujú toto pozorovanie neznáme objektívne faktory. Teda výber vhodnej metódy na exaktné pozorovanie je veľmi dôležitý.
    [Ako vo všetkých vedách aj vo fyzike, v priebehu historického vývoja jej predstáv až podnes, vždy pretrvával a pretrváva nedostatočný nadhľad nad mnohými oblasťami poznania, ktorými sa zaoberá.  Miera tejto nedostatočnosti priamo súvisí s "úrovňou" aktuálnej paradigmy.
    Vo fyzikálnych a technických vedách, aby sa mohli zúžitkovať teoretické poznatky aj pragmaticky a čo najskôr po ich získaní, nemožno čakať na ich úplnú a "definitívnu" systematizáciu. Kompromisom medzi ideálnym a aktuálnym reálnym stavom poznania je potom stav, ktorý toto zúžitkovanie poznania umožňuje pomocou tzv. "inžinierskeho prístupu" vo fyzike.]

    Z uvedeného logicky vyplýva, že ak majú byť závery vyvodené z výsledkov pozorovania daného fyzikálneho javu objektívne, bolo by ideálne subjektívny faktor tohto pozorovania úplne eliminovať. Ak to nie je možné, treba mať - v záujme potrebnej korekcie záverov z pozorovania - o vplyve subjektívneho faktora konkrétneho pozorovania aspoň dostatočnú predstavu.
    Ak je možnosť výberu medzi viacerými pozorovacími metódami, treba uprednostniť kvôli uvažovanému vplyvu tú najoptimálnejšiu.

    Na ilustráciu vyššie uvedeného nech poslúži tento príklad. -

    
    Pozorovanie štyroch stromov na horizonte  
        
    Pozorovateľ sa nachádza na rovine, na voľnom priestranstve, ktorým preteká široká rieka. Za ňou, na druhom brehu, sa rozkladá súvislým les v pozadí. Na opačnej strane od pozorovateľa sa nachádza kopec, z ktorého ešte vystupujú strmo do výšky rozoklané skalné bralá.
    Sponad súvislej siluety stromov nech - na rôznych miestach horizontu - výraznejšie vyčnievajú štyri stromy.

    Pozorovateľ sa môže dozvedieť o týchto vyčnievajúcich stromoch pozorovaním niečo viac napríklad tak, že bude vystupovať po úbočí kopca čoraz vyššie, aby ich lepšie videl ďalekohľadom.
    Predpokladajme, že je natoľko bystrý, že vypozoruje zaujímavú vec:
    Ony štyri stromy sa nachádzajú v lese práve na takých miestach, že ich vždy spája pomyselná elipsa, nech by pozorovateľ vystupoval sebevyššie k vrcholu kopca. Nech sa mu javí z každého bodu výstupu, že dĺžka hlavnej osi elipsy sa nemení, je vždy konštantná. Naproti tomu, dĺžka vedľajšej osi elipsy sa mení, a to v závislosti od výšky pozorovateľovho stanoviska nad rovinou.
    Vedľajšia os elipsy, nepozorovateľná z roviny, je tým dlhšia (a elipsa tým širšia), čím zvyššia pozorovateľ ony stromy pozoruje.
    Predpokladajme, že sa mu podarí vyvodiť teóriu, ktorá bude v zhode s pozorovaním (z každého stanoviska na trase výstupu). Jej matematický aparát dokáže tento vzťah vyjadriť úplne presne.
    Bude to - svojím spôsobom - relativistická teória, čím je myslené, že vyjadruje vzťah medzi premennými veličinami, a to medzi (okamžitou) výškou pozorovacieho stanoviska nad rovinou a medzi veľkosťou vedľajšej osi predmetnej elipsy.

    Možnosti pozorovania lesa za riekou sú však obmedzené výškou vrcholu nad rovinou. Pozorovaná dĺžka vedľajšej osi elipsy preto leží v (hodnotovom) intervale od nuly po určité maximum.
    Konštantný jav tu, pre pozorovateľa, predstavuje (z kvalitatívneho hľadiska) - eliptický tvar, ktorý je (kvantitatívne, z rozmerového hľadiska) závislý od okamžitej výšky pozorovateľa nad rovinou.  
    Iným podstatným momentom uvedeného postupu je fakt, že výsledok pozorovania je viazaný na polohu pozorovacieho stanoviska (osobu pozorovateľa), ktorá nutne musí byť premenlivá - či už pri získavaní (kvantitatívnych) údajov pre ich teoretické spracovanie alebo pri opakovanom overovaní správnosti vyvodenej teórie.
 
    Existuje aj iná možnosť pozorovania oných štyroch stromov.
No pozorovateľa, majúceho síce k tomu potrebné vedomosti, vykonať pozorovacie merania inou metódou proste nenapadne.
    S trochou nadsázky predpokladajme, že "takto nejako" by postupoval pozorovateľ Einstein.


    INÁ MOŽNOSŤ POZOROVANIA

    Vyvodiť nejaké logické vzťahy medzi pozorovanými stromami možno aj bez toho, aby pozorovateľ opustil rovinu a snažil sa z výšky získať nadhľad nad priestorovým usporiadaním lesa, z ktorého vyčnievajú ony štyri stromy. (Za účelom ďalšieho výkladu, označme ich písmenami A, B, C a D.)
    Stačia k tomu základné trigonometrické poznatky.

    Pozorovateľ si, v prvom kroku, zvolí dve rôzne pozorovacie miesta - označme ich ako body P a Q - a zmeria ich vzdialenosť PQ.
    V druhom kroku zistí azimuty jednotlivých stromov, pozorované z bodov P a Q. Azimutmi sú myslené namerané uhly medzi smermi, v ktorých sa javia polohy pozorovaných stromov vzhľadom na spojnicu PQ.
    V treťom kroku, na základe uskutočnených meraní, zhotoví geometrický (planimetrický) náčrt situácie, ktorý z nich vyplýva.
    Jedna zo situačných možností je zobrazená na obr.1.

    Polohy stromov A, B, C a D predstavujú vrcholy nepravidelného štvoruholníka, obr.2,  ktorého tvar sa skúsenému pozorovateľovi javí nápadný.

    Nemá však PRIAMU možnosť overiť si svoje podozrenie.
    Slovné spojenie "nemá priamu možnosť" v konečnom dôsledku znamená, že neexistuje žiadna možnosť overiť pravdivosť jeho intuitívneho predpokladu exaktným experimentálnym spôsobom.
    Existuje však NEPRIAMA možnosť verifikácie predpokladu.
    Hoci je to "len" možnosť, dospieť k správnemu úsudku (ohľadom špeciálnosti resp. všeobecnosti tvaru nepravidelného trojuholníka, ktorého vrcholmi sú stromy A, B, C a D) NA ZÁKLADE TEORETICKÝCH POZNATKOV, jej význam je pre riešenie danej úlohy - pre diskusiu k jeho výsledku - práve preto nepomerne väčší ako akákoľvek konkrétna  experimentálna možnosť.
    Teoretické poznatky vo všeobecnosti sú totiž výsledkom (generalizáciou) ANALYTICKÝCH POSTUPOV a ako také ELIMINUJÚ CHYBY vo výsledkoch experimentálnych meraní.
    Miera eliminácie chýb nemusí byť (a často ani nie je) úplná. Závisí totiž od úrovne aktuálnej paradigmy, teda od momentálneho stavu objektívneho poznania. V tomto prípade je však potreba eliminácie chýb nulová.

    Na základe vykonaných meraní, možno zistiť okrem polohy jednotlivých stromov (vzhľadom na spojnicu PQ) aj ich vzájomné vzdialenosti, t.j. vzdialenosti AB, AC, AD, BC, BD a CD.
    A pozorovateľa, v tomto druhom prípade, napadlo, že všetky štyri stromy sa môžu nachádzať na kružnici, opísanej štvoruholníku ABCD.
    Ak je to pravda, musí platiť:

    AB.CD + BC.AD  =  AC.BD            (1)

    V prípade, že vzťah (1) sa ukáže - s prijateľnou (resp. stanovenou) mierou presnosti - splnený, možno považovať intuitívny predpoklad pozorovateľa za správny.

    Na celej veci je ZÁSADNÉ, že otázku či štvoruholníku (je úplne jedno či pravidelnému alebo nepravidelnému) možno alebo nemožno opísať kružnicu, MOŽNO ROZHODNÚŤ bez akýchkoľvek doplňujúcich informácií k riešeniu problému.
    Chýbajúci rozhľad z výšky, najlepšie pohľad na štvoruholník ABCD priamo zhora, dostatočne - dalo by sa povedať v miere vrchovatej - nahrádza grafické zobrazenie výsledkov na papieri, na ktoré sa pozorovateľ môže takýmto želaným spôsobom kedykoľvek pozrieť. Síce vidí len "model" objektívnej situácie, ktorá je mu iným spôsobom nedostupná, ale to úplne postačuje na ISTOTU, že jeho predstavy o realite SÚ SPRÁVNE.
    To je len jeden z príkladov sily (teoretického) poznania, jednoznačne korešpondujúceho s objektívnou realitou.

    Tento prístup je názorným príkladom, o čo sa snaží tzv. koncepčná fyzika. -
    Takto "nejako podobne" bude postupovať každý rozhľadený koncepčný fyzik.
    Bude sa snažiť systematizovať (začleňovať) poznatky, podľa možnosti získané metódami neovplyvnenými žiadnym "subjektívnym faktorom", do uceleného a vnútorne konzistentného systému, systému so značným svetonázorovým významom. A rozhľad, ktorý takto získa, možno bude pôsobiť až synergicky. Každopádne ho však dokonalejšie pripraví na ďalší výskum.

    Treba dôsledne rozlišovať medzi takýmto poznaním a vedou, ktorej "sila" závisí aj od jej momentálnej úrovne aj od povahy chýb, ktoré (vždy, nechtiac) obsahuje, a to v dôsledku omylov - spôsobených napríklad nesprávnym vyhodnotením experimentov zásadného významu niekedy v minulosti. Z toho totiž pre vedu nechtiac plynú, v procese (dialekticky zákonitého) historického vývoja jej paradigmy, neželané omyly - so závažnými dôsledkami do budúcna.
    Omyly v poznaní pretrvávajú od nepamäti a veda je od toho veda, že sa snaží od nich očisťovať tak, že ich postupne prekonáva a ich dôsledky v poznaní eliminuje. Veda tak svojou paradigmou síce stále speje k dokonalejšiemu pochopeniu objektívnej reality (sveta), ale tento želateľný vývoj môže byť omylmi skomplikovaný na dlhú dobu.  


    Porovnanie použitých metód

    Závery, vyplývajúce z porovnania dvoch tu popísaných postupov pri riešení jednej a tej istej úlohy, sú - predovšetkým z hľadiska problematiky "subjektívneho faktora (všeobecne) metódy" -  veľmi poučné.
    Zhodnotenie použitia metódy, využívajúcej trigonometrický postup pri riešení vytýčenej úlohy, je veľmi jednoduché:
    Je to postup, neovplyvnený (resp. neovplyvniteľný) žiadnym "subjektívnym faktorom pozorovania" (odhliadnuc od prípustnej miery chýb pri meraní a pri výpočtoch, v dôsledku zaokruhľovania hodnôt).
Táto metóda, napoly praktická a napoly teoretická, je jednoduchá z hľadiska realizácie meraní (v rovine) a použiteľná "z diaľky". Vedie k zaručene správnym a jednoznačným  výsledkom, a to bez potreby (napríklad) vizuálneho overenia na mieste, ktorého sa výsledky týkajú. Je všestranne výhodná.
    Priam sa núka povedať, že je symbolickým predobrazom tzv. koncepčnej fyziky.

    [Najpodstatnejšie však je, že je to konkrétna ukážka toho, že principiálne je možné úspešne bádať v oblasti, do ktorej bezprostredne nevidíme ani tam nemáme prístup, a to na základe poznatkov, získaných a spoľahlivo overených v nám prístupných oblastiach.
    Toto môže byť dôrazná odpoveď na námietky kriklúňov, dožadujúcich sa experimentálne získaných dôkazov v prospech nejakých nových predpokladov a tvrdení vo fyzike. - Dôkazy, a predovšetkým pri systematizácii už známych čiastkových poznatkov do konzistentného celku, nemusia nutne vychádzať z experimentu, ale môžu byť aj teoretickej  povahy. Ich cena totiž spočíva v nájdení (a teoretickom zdôvodnení) súvislostí tam, kde ich doteraz nikto nevidel ani nevedel postrehnúť. A tiež v tom, že tým synergicky zvyšuje hodnotu doterajšieho stavu poznania a vytvára lepšie predpoklady pre úspech pri ďalšom vedeckom bádaní.
    Toto je pravé poslanie tzv. koncepčnej fyziky.]

    Naproti tomu metóda, využívajúca pri riešení úlohy pozorovania z rôznej výšky nad rovinou, je takpovediac ťažkopádnejšia. Označím ju pojmom "projekčná metóda".
    Pozorovateľ síce môže dôjsť k záveru, že štvoruholníku ABCD možno opísať kružnicu, ale už je preňho podstatne ťažšie dostatočne presne určiť napríklad jej polomer alebo vzdialenosť jej stredu od svojej pozície, ktorá sa stále mení.
    [Napríklad využije ako pozorovaciu pomôcku plochý kruhový terčík vhodných rozmerov, natáča ho pri každom pozorovaní do potrebného smeru a nachyľuje ho do takého sklonu, aby mu cez (eliptický) obrys terčíka súčasne a v rovnakej miere prečnievali všetky štyri pozorované stromy. Na základe faktu, že sa mu to opakovane darí, usúdi, že tieto stromy rastú na obvode nejakej kružnice. Ale bez vymerania nejakého vhodného polygónu na svahu kopca je presné určenie polomeru predmetnej kružice a polohy jej stredu nemožné.]


    Tento príklad som "einsteinovsky" vymyslel predovšetkým preto, aby vynikli dva momenty, na ktoré chcem upozorniť.
    Obidva momenty súvisia s uvažovanou tzv. projekčnou metódou a, v zmysle ladenia tohto článku, ich obidva možno označiť za subjektívne faktory pozorovania.

    Prvý moment:
    Pri použití projekčnej metóde sa pozorovateľovi (na obr. v polohe P) javí obraz pozorovaného objektu deformovaný. - Ak by napríklad predmet pozorovania predstavoval kruh, pozorovateľ ho (za daných okolností) vždy môže vnímať len ako elipsu. Príčinou tejto deformácie je v tomto prípade projekcia pozorovaného objektu, ležiaceho v horizontálnej rovine, na pozorovateľovu vizuálnu sféru, a to spôsobom závisiacim od výšky pozorovateľa P nad touto rovinou.  

    Druhý moment:
    Možnosť pozorovateľa vystupovať pri svojom pozorovaní do výšky je limitovaná pomernou výškou vrcholu kopca.


    Možné súvislosti príkladu s relativistickými koncepciami vo fyzike

    Viem, môže sa to zdať pritiahnuté za vlasy, ale tento príklad je len alegória, ktorou chcem ilustrovať záverečné myšlienky tohto článku.
    Činím tak v zmysle zásad koncepčnej fyziky, konkrétne v záujme väčšej názornosti (tu prezentovaných myšlienok), tak dôležitej najmä pre širokú laickú verejnosť (ale nie len pre ňu).
    Urobím tieto myšlienkové skoky. -

    Po prvé.
    Pozorovanú projekčnú deformáciu kruhu na elipsu pripodobním relativistickej poučke pre skladanie pozorovaných (rovnobežných) rýchlostí "u" a "v" do výslednej rýchlosti "s". -

    Namiesto klasického súčtu týchto rýchlostí do (očakávanej) výslednice

    s  =  u + v

sa uplatňuje relativistická poučka

    s  =  (u + v)/(1 + u.v/c.c) ,

kde "c" predstavuje rýchlosť svetla vo vákuu.
    Rýchlosť svetla by tam "nemala čo hľadať", ak by sa "do deja" nedostala zásluhou Lorentzovej transformácie. Samotnú Lorentzovu transformáciu môžno chápať ako jednu časť subjektívneho faktora, ovplyvňujúcu - takto špecificky - priebeh javu, akým je skladanie rýchlostí čiastkových pohybov do rýchlosti výsledného pohybu.
    Pri troche fantázie, možno pravidlá tejto transformácie pripodobniť k pravidlám akejsi svojskej projekcie.
    A to že by malá byť aká projekcia?
    Nuž, napríklad to môže byť deformácia (v tomto prípade rýchlosti) v dôsledku projekcie rýchlosti pohybu v (objektívnom) kozmodriftovom priestore na rýchlosť pohybu v našom, dobre známom (relatívnom) pozorovateľnom priestore.
    Nie je to až taký bláznivý nápad, ako sa môže zdať na prvý pohľad.
    V článku, venovanom vysvetleniu príčin prekvapujúceho negatívneho výsledku Michelsonovho-Morleyovho experimentu, poukážem na význam kozmodriftového pohybu Zeme, ktorý, ak s ním nerátame, tiež predstavuje osobitý subjektívny faktor pri pozorovaní mnohých významných javov.      

    Po druhé.
    Druhú obraznú súčasť subjektívneho faktora, pri takom pozorovaní objektov, kde sa uplatňuje nejaký druh projekcie - v závislosti od konkrétnych podmienok pozorovania - predstavuje fakt, že možnosti pozorovania závisia od nejakej dôležitej okolnosti, ktorá tieto možnosti limituje.
    V uvedenom príklade je limitujúcim fakto(ro)m konečná výška kopca.
    A opäť, pri troške fantázie, možno tento fakt pripodobniť napríklad k preslávenému faktoru gama v špeciálnej teórii relativity, ktorý (z matematických príčin) limituje rýchlosť svetla. Objektívne fyzikálne dôvody pre tento prípad limitu nie sú známe, preto možno - minimálne z teoretických dôvodov - o limitovaní rýchlosti svetla pochybovať. Ako ukážem v nasledujúcich článkoch - oprávnene.  

 

 

 

    Do pozornosti stálym čitateľom mojich článkov:

    Vážení priatelia, v poslednej dobe dostávam do svoje e-mailovej schránky cufr@centrum.sk od facebooku zoznamy mien ľudí, ktorí by azda chceli so mnou komunikovať cez facebook. Za všetky ponuky na tento kontakt vám srdečne ďakujem, no (predbežne) zo - subjektívnych dôvodov - nechcem pobývať na facebooku, aj keď ponúka možnosť chatu. Preto každého, kto má záujem o nejaké doplňujúce informácie k mojim myšlienkam, alebo dokonca záujem o nejakú (aj jednorázovú) formu spolupráce so mnou, nateraz odkazujem na uvedený e-mailový kontakt. Dúfam, že vás to neurazí ani neodradí od vašich zámerov v súvislosti so mnou. Ďakujem vám za porozumenie.

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

DOMOV

Minister, ktorý robí zmeny a potom ich koriguje. Tomáš Drucker

Napriek istému sklamaniu nemálo odborníkov vraví, že Drucker by mohol byť najlepším ministrom zdravotníctva, akého Smer doteraz postavil.

KOMENTÁRE

Drucker je v polčase. Prečo má šancu vydržať ďalej

Kasting na nového ministra zdravotníctva sa tentoraz zrejme neuskutoční.


Už ste čítali?