Ünite 2: Gözlem Deney ve Ölçme

Gözlem

Gözlem, bir gözlem önermesinin ifade ettiği bilgiye erişmeyi sağlayabilen bir fiziksel yöntem biçimidir. Gözlemle sınanan gözlem önermesi, gözlem sonucunda dogrulanırsa, bu önermenin karışladığı bir olgu bulunur.

Gözlem önermesi doğrulanmazsa, önermenin değili olan bir olgu bulunur. Gözleme Yol Açan Soru Çeşitleri; Her gözlemin, doğaya sorulduğu söylenebilen bir soruyu yanıtlamayı amaçlayan bir işlem olduğunu söyleyebiliriz. Bu sorular başlıca beş çeşide ayrılabilir. Gözlemler de, karşılıkları olduğu soruların çeşidine koşut olarak beş çeşide ayrılabilirler. Gözlemler de, karşılıkları oldukları soruların çeşidine koşut olarak beş çeşide ayrılabilirler.

  1. t anında (zamanında) ve u yerinde (uzay bölgesinde) F nesne-dizgesi türünden bir nesne dizgesi var mı?
  2. a nesne dizgesi t zamanında u bölgesinde bulunuyor mu?
  3. t zaman anında u yerinde bulunan a nesne dizgesi, F özelliğini taşıyor mu?
  4. t zaman anında u yerindeki a nesne dizgesi, F belirlenebilir özelliğinin değeeri olan hangi belirlenmiş özelliği taşır?
  5. a nesne dizgesinde u yerinde ve [t1, t2] zaman aralarında hangi F-olayı meydana geliyor?

Gözlemin Yapısı ve İşlevleri; Gözlemin yapısını oluşturan öğeler, gözlemleyenler ve gözlemlenenler olmak üzere ikiye ayrılabilir.

  1. Gözlemleyenler:
    • Gözlemci
    • Gözlem aygıtı.
  2. Gözlemlenenler:
    • Gözlemlenen a nesne dizgesi
    • Gözlemlemenin yapıldığı t zaman anı veya zaman aralığı
    • Gözlemlenen u yeri (uzay noktası veya bölgesi
    • Dolaysız olarak gözlemlenen gözlem verileri
    • Dolaylı olarak gözlemlenen gözlem sonucu

Herhangi bir gözlemin amacı, bu gözleme yol açan sorunun olanaklı yanıtlarından birini doğrulamaktır. Gözlemin doğruladığı olanaklı yanıtı doğru kılan olguya gözlem sonucu diyoruz.

Gözlemcinin genellikle gözlem sonucunu dolaysız olarak gözlemlemesi olanaksızdır. Bu türlü gözlemlerde, gözlemci gözlem sonucunu, dolaysız olarak gözlemlediği gözlem verisi aracılığıyla dolaylı olarak gözlemler. Gözlemci Neptün’ü, Neptün’ün teleskopta oluşan görüntüsü aracılığıyla gözlemler.

Gözlem sonucunun doğru kıldığı olanaklı yanıt, gözlemin doğruladığı gözlem önermesidir. Bu türlü gözlemlere sağlam denilir. Sağlam gözlemlerin yanı sıra, aldatıcı denilen gözlemlerin de bulunduğunu belirtmek gerekir.

Gözlemci, yaptığı gözlemin sağlam olduğunu saptamak için dolaylı olarak gözlemlediği durumun bir olgu olup olmadığına bakamaz. Nitekim böyle bir şey ancak bir gözlemle yapılabilir. Böylece bir kısır döngü ortaya çıkar. Bu döngüden kurtulmak için gözlemin güvenirliliğini, gözlemin normal koşullar altında yapılmasının ölçütlerine dayanarak tanımlamak gerekir.

Gözlem Kavramına İlişkin Sorunlar; Gözlem kavramına ilişkin bilim felsefesinde birbiriyle ilişkili metodolojik, ontolojik ve epistemolojik sorunlarla karşılaşıyoruz. Bu sorunlar ise (a) bilimsel gerçekçilik görüşünü savunanlar ile (b) bu görüşe karşı çıkan pozitivist ve deneyci görüşleri, kısaca gerçekçilik-karşıtlığı görüşünü, savunanlar arasında tartışlmalara yol açmıştır. Başlıca sorunlar şunlardır.

  1. Metodolojik Sorunlar
  2. Ontolojik Sorunlar
  3. Epistemolojik Sorunlar

Deney

Deney, koşulları deneycinin müdahalesi sonucunda belirlenmiş olan bir gözlemdir.Deneyci, deneyi yapan bilim insanıdır. Deney, gözlem gibi doğaya sorulan bir soruyu yanıtlamak amacıyla yapılan bir işlem sayılabilir.

Deneye Yol Açan Soru Çeşitleri; Deneye yol açan her sorunun bir hipotezden kaynaklandığını ve böyle bir hipotezi sınamaya yönelik olduğunu belirtmek gerekir. Söz konusu hipotez önceden pekiştirilmiş olabilir. O zaman da deney hipotezin pekiştirilme derecesini büyütmeyi amaçlayabilir ya da salt öğretim için yapılabilir.

Deneye İlişkin Koşullu Gözlem Önermesi; Bir deneye ilişkin deney-koşulu önermesinin yanlış olması, deneycinin müdahalesinin amacının gerçekleşmemesi demektir. Böyle olunca deneyin başarısız olduğunu söyleyebiliriz. Öte yandan deney-koşulu önermesi doğru olursa, deneyin başarısız-olmayan bir deney olduğunu söyleyebiliriz.

Ölçme

Ölçme, gözleme ya da deneye konu olan nesnedizgelerinin niceliklerine sayısal değer verme işlemidir. Bu nedenle önce nesne dizgelerinin nicelikleri ve bu niceliklerin değerlerinin incelenmesi gerekir.

Nesne Dizgelerinin Nicelikleri ve Niceliklerin Değerleri; Nesne dizgelerinin belirlenebilir özellikleri altındaki belirlenmiş özellikleridir. Çoğu kez aynı belirlenebilirin değerleri arasında bir sıralama bağıntısı bulunur. Böyle bir sıralama bağıntısı ya bir benzerlik derecesine ya da bir büyüklük derecesine dayanır. Örneğin renk belirlene bilirinin değerleri arasında renk benzerliğine dayanan bir sıralama bağıntısı vardır. Bu sıralamada kırmızı tonlar turuncu tonlara, turuncu tonlar sarı tonlara, sarı tonlar yeşil tonlara, yeşil tonlar mavi tonlara, mavi tonlar mor tonlara, mor tonlar ise kırmızı tonlara benzer. Böylece renk benzerliği sıralamasının bir daire biçiminde olduğunu görüyoruz. Bundan dolayı bu gibi sıralamalara dairesel sıralama denir. Bağıntı yansımalıdır, çünkü her renk tonu kendine benzer. Bağıntı bakışımlıdır, çünkü bir renk tonu ikincisine benzerse, ikincisi de birincisine benzer. Bağıntı geçişli değildir, çünkü bir renk tonu ikincisine, ikincisi üçüncüsüne benzerse, birincisi üçüncüsüne benzemeyebilir. Nitekim mavi tonlar mor tonlara, mor tonlar kırmızı tonlara benzemesine karşın, mavi tonlar kırmızı tonlara hiç benzemez. Ama ardı ardına gelen renk tonları birbirine benzediğinden bir sıralama bağıntısı oluştururlar.

Bilim felsefesinde, gerçekçi ontolojik görüşün (gerçekçiliğin) yanı sıra adcı adıyla anılan gerçekçilik karşıtı ontolojik görüş de vardır. Bu görüş özellikle mantıkçı deneycilerde (logical empiricists) 20. Yüzyılın ilk yarısında egemen olmuştur. Benzer bir görüşün gerçekçilik-karşıtlığı (anti-realism) adıyla günümüz bilim felsefesinde savunucuları vardır.

Ölçek Fonksiyonları; Dönüştürme fonksiyonlarının türüne göre dört çeşit ölçekten söz edilir.

Oran Ölçeği

Aralık Ölçeği

Sırasal Ölçek

Adlandırıcı Ölçek

Oran Ölçeği; Gerek Uzunluk, gerekse Zaman süresi, Kütle, Hız, Kuvvet, Enerji, Elektrik Yükü, vb. nicelikler oran ölçeğinde nicelikledir. Uzunlukların sayısal değerlerinin oranı , farklı ölçek fonksiyonlarından, dolayısıyla farklı uzunluk birimlerinden bağımsızdır. Bu nedenle Uzunluk niceliğinin oran ölçeğinde nicelik olduğu söylenir. Oran ölçeğinde olan niceliklerin değerleri toplanabilir. Bu koşula nicelik değerlerinin toplanabilirliği, toplanabilirlik koşulunu yerine getiren bir niceliğe de toplanabilir nicelik denir.Oran ölçeğinde olan tüm nicelikler toplanabilir niceliklerdir. Öte yandan niceliğin toplanabilir olması, onun oran ölçeğinde olmasını sağlar.

Aralık Ölçeği; Oran ölçeğinde olmayan Sıcaklık gibi nicelikler de vardır. Sıcaklık, aralık ölçeğinde bir niceliktir. Burada belirtilmesi gereken önemli bir nokta, sıcaklık Kelvin (K) birimi ile ölçüldüğünde, oran ölçeğinde bir niceliğe dönüşür. Oran ölçeğinin aralık ölçeğinden farkı, ölçülen niceliğin aralık ölçeğinin bütün özelliklerini yerine getirmesi dışında, bu niceliğin gerçek sıfır değerini alabilmesidir. Bir niceliğin “gerçek sıfır” değerini alması, niceliği ölçülen nesne dizgesinin o nicelikten tümüyle yoksun olduğu anlamına gelir. İşte Kelvin sıcaklık biriminde gerçek sıfır bulunur.

Sırasal Ölçek; Sertlik, Parlaklık, vb. belirlenebilir özelliklerin değerleri arasında doğrusal sıralama bulunmaktadır. Dolayısıyla bu özelliklere nicelik diyebiliriz. Ancak bu özellikler ne oran ölçeğinde ne de aralık ölçeğinde niceliklerdir. Bu niceliklerin, sırasal ölçek te nicelikler olduğu söylenir.

Adlandırıcı Ölçek; Gerçekçilik-karşıtı görüşte belli türden nesne dizgelerine beli kurallar gereği birer reel sayı tekabül ettiren her bire-bir fonksiyon geniş anlamda bir niceliktir. Örneğin bir okulun öğrencilerine okul numaraları, bir ülkenin vatandaşlarına kimlik numaralarının verilmesi bu gibi niceliklere örnektir. Bu numaralar isteğe bağlı değiştirilebilir, yeter ki aynı numara farklı nesnelere verilmesin ve farklı nesnelere aynı numara verilmesin. Dolayısıyla tüm bire-bir reel sayı fonksiyonları bu gibi niceliklere özgü dönüştürme fonksiyonları olur. Bu türlü niceliklerin adlandırıcı (nominal) ölçekte olduğu söylenir.

Niceliklerin Ölçülmesi

Şimdi ana konumuz olan nicelikleri ölçme işlemlerini inceleyelim. a bir nesne dizgesi, F ise a’nın (t zamanında ve u yerinde) taşıdığı bir nicelik, yani bir belirlenebilir niceliksel özellik olsun. F ’nin değerleri, bu belirlenebilirin altındaki belirlenmiş niceliksel özelliklerdir. Ölçme, a nesne dizgesinin t zamanında ve u yerinde F niceliğinin hangi değerini taşıdığını gözlem ve/veya deneyle saptanması demektir. Burada şu iki koşul yerine gelmelidir:

  1. t zamanı ve u yeri, taşınılan değerin tek olmasını sağlamalı.
  2. Ölçmeyi yapan bilim insanı (gözlemci veya deneyci) gözlem ve/veya deney sonucunu bir birim kullanarak belirtmelidir.

Gerçekçilik-karşıtlığı görüşünde “uzunluk” kavramı yerine “metre-olarak-uzunluk”, “desimetre-olarakuzunluk”, “santimetre-olarak uzunluk” gibi farklı kavramlar vardır. Bu görüşte, söz gelişi “5 m” ile “500 cm” özdeş değildir; ancak biri öbüründen uzunluğa özgü bir dönüştürme fonksiyonu yardımıyla türetilebilir. Gerçekçilik görüşünden ise daha önce belirtildiği gibi 5 m ile 500 cm özdeş varlıklar, yani özdeş nicelik değerleridir.