Svar:
1 Ja. I kvantmekaniken sker processer som inte styrs av annat än "ren slump". Med hjälp av den kvantmekaniska teorin kan man beräkna de olika saker som kan hända och med vilka sannolikheter de inträffar. Vad som "i verkligheten" sker "styrs" av slumpen.

Läs: Pagels: "Den kosmiska löken" tar upp teorin för mätningar i kvantmekaniken och behandlar de olika synsätt som finns på kvantmekanikens verklighetssyn.

2 Nej. Vad man menar med en "TOE" är en teori som förenar alla krafter mellan partiklar och även beskriver alla partiklar som finns. Personligen tror jag vi är ganska långt från en sådan teori idag och jag tror kanske inte ens den är möjlig.

3 Nej. En sådan teori skulle endast beskriva partiklarna och deras växelverkan. Det är en extrem reduktionistisk syn att man ur partikelfysiken skulle kunna härleda "allt". Detta är min personliga syn på fysikens möjligheter. Vad som kan komma fram i långt perspektiv vet vi inget om.

4 Svår fråga. Det är väl snarare tvärtom. I fysiken väljer vi att studera de aspekter hos naturen som låter sig beskrivas rationellt med matematik. Men det är förvånande hur bra abstrakt matematik är som hjälpmedel i den fysikaliska beskrivningen av naturen.
1997-03-20

Svar:
Hej Jonas! Ja, det är inte lätt! Försök med
Maxwells ekvationer, dom säger allt om elektromagnetisk strålning. Skämt åsodo :-), detta är ett problem. Vi måste acceptera två fakta vad gäller fysik och även annan naturvetenskap:

Djupare förståelse för många fenomen kräver goda kunskaper i matematik och fysik.

På en fundamental nivå förstår vi ingenting. Ingen vet t.ex. varför två massor attraherar varandra, varför elektromagnetisk strålning finns eller varför elektronens massa är vad den är.

När det gäller att undervisa i fysik tycker jag att man skall följa nedanstående punkter: alltså börja med naturvetenskapens grundvalar experiment och observationer och inte alltför tidigt teoretisera för mycket. Fysikundervisning utartar alltför ofta i att lösa tillrättalagda problem genom att sätta in värden i en formel. Problemet reduceras då ofta till ett meningslöst gissande vilken formel man skall använda. Det är bättre att koncentrera sig på experiment, och om man skall räkna så skall det vara verklighetsförankrade s.k. kontextrika problem - dvs sådana man ställs inför i verkligheten, se länk 1.

Glöm inte att fysik är en experimentell vetenskap! Albert Einstein (som för de flesta är urtypen av en teoretisk fysiker) har sagt:

"In the matter of physics, the first lessons should contain nothing but what is experimental and interesting to see.
A pretty experiment is in itself often more valuable than twenty formulae extracted from our minds; it is particularly important that a young mind that has yet to find its way about in the world of phenomena should be spared from formulae altogether. In his physics they play exactly the same weird and fearful part as the figures of dates in Universal History."

Den franske matematikern Henri Poincaré hävdade att arbetet med fysik var som att driva ett bibliotek:

"Den experimentella fysiken svarar för förvärven, och det är bara den ensam som kan berika biblioteket. Den matematiska fysiken ska ordna katalogen. Biblioteket blir inte rikare om katalogen är lätt att hitta i, men läsaren kan utnyttja dess rikedomar bättre. Och genom att visa bibliotekarien på luckorna i samlingarna, kan resurserna användas klokt, vilket är helt avgörande, då resurserna alltid är bristfälliga."

För elektromagnetisk strålning är en möjlig utgångspunkt att beskriva användningen av och faran med strålning av olika våglängder, se fråga [15570]. Fråga [13590] ger en starkt förenklad model av vad elektromagnetisk strålning är. Vad gäller experiment med elektromagnetisk strålning är det lättast att begränsa sig till de typer vi kan uppfatta med sinnerna, dvs ljus och värmestrålning.

Nu tillbaka till lite allmänt om fysikens väsen:

1 Experimentera, observera

Detta är grunden för all naturvetenskap. Observationer i modern mening gjordes först av dansken Tycho Brahe (se Tycho_Brahe)under slutet av 1500-talet. Han mätte framför allt planeten Mars' bana. Italienaren Galileo Galilei (se Galileo_Galilei) fortsatte 1609 observationerna av stjärnhimlen med det nyuppfunna teleskopet, men han utförde även många andra experiment framför allt i mekanik.

2 Se släktskap mellan olika fysikaliska fenomen

För många grenar av fysiken, som kan tyckas mycket olika, visar det sig att tolkningen av fenomen ofta har stora likheter. Teoretiska modeller från ett område kan ofta överföras med mindre modifikationer till ett annat. Alla mikroskopiska system (storlek atom och nedåt) styrs i princip av en enda ekvation, schrödingerekvationen.

3 Enkla modeller

För att föreställa sig ett fysikaliskt fenomen använder man sig ofta av enkla modeller. Bohr-atomen, med elektroner som rör sig i banor kring atomkärnan, beskriver en liten del av verkligheten och har därför ett visst värde. Man får emellertid inte övertolka förenklade modeller - modellen är inte verkligheten även om vissa modeller beskriver mätbara värden mycket väl.

4 Begränsa antalet grundläggande lagar

Olika fysikaliska lagar och teorier har olika dignitet eller status. Keplers lagar för planeternas rörelse kan t.ex. härledas från Newtons gravitationslag. Denna senare får därmed en högre status. På samma sätt beskriver Maxwells ekvationer (se ovan) det mesta som har att göra med elektricitet och magnetism, inklusive elektromagnetisk strålning. På så sätt kan vi beskriva världen med ett rimligt antal fundamentala lagar.

Följden Nicolaus Copernicus (idén att jorden kretsade kring solen), Tycho Brahe (noggranna observationer av planeternas rörelser), Galileo Galilei (mekanikförsök och observationer av astronomiska objekt med teleskop), Johannes Kepler (lagar för planetrörelsen) och Isaac Newton (universella gravitationslagen och Newtons rörelselagar) brukar framställas som början till ett modernt arbetssätt i vetenskapen. Detta brukar kallas den vetenskapliga revolutionen (Scientific Revolution, History_of_physicsScientific_Revolution).

Om man följer ovanstående punkter och bara går så långt som elevernas begreppsbild och andra färdigheter tillåter uppkommer inte problemet att läraren egentligen känner att han/hon inte förstår fenomenet fullständigt. Läraren får trösta sig med att det gör ingen!

Några nyckelord i frågelådan som är relevanta för naturvetenskaplig metod:

  vetenskaplig metod

  fysik

  fysikalisk modell

  fysik, förståelse av

  fysik, nytta med

  pseudovetenskap

  parapsykologi

  astrologi
/Peter E 2008-02-12

Svar:
Hej Pelle!

Trevligt att du tycker om fysik! Bara att du har en positiv attityd till fysikämnet är en god början! Fysik är egentligen inte svårt - problemet är nog att det omfattar så mycket. Det är många begrepp, definitioner och lagar man måste ta till sig, men man skall inte överdriva nyttan av att kunna en massa formler utantill - det är bättre att göra fomelsamlingen till sin vän.

Fysiken blir emellertid lättare med tiden - man börjar så småningom se att det finns ett mycket begränsat antal grundläggande lagar. Det är emellertid inte så lätt att tillämpa dessa eftersom fysikaliska system ofta är mycket komplexa. Man får då arbeta med förenklade fysikaliska modeller, se fysikalisk modell. Ofta kan man inte få fram en analytisk lösning (en enkel formel), utan man måste arbeta med parametriseringar och datorsimuleringar.

Ett problem som jag stöter på ofta är att man säger att fysik är svårt för att man inte kan "förklara" naturlagarna. Varför attraherar t.ex. två massor varandra. Vi kan beskriva fenomenet utmärkt med Newtons gravitationslag eller om vi så vill med Einsteins allmänna relativitetsteori, men i djupare mening begriper vi ingenting :-), se fysik, förståelse av.

När man kommit förbi gymnasiefysiken (som måste försöka täcka det mesta av det viktigaste av den klassiska fysiken) är fysik mycket mer intressant. Dels har man olika inriktningar (t.ex. elementarpartikelfysik, atomfysik, kärnfysik, fasta tillståndets fysik) och dels kan man alltefter talang välja teoretisk inriktning, experimentell inriktning eller tillämpningar. De senare kan antingen vara andra naturvetenskaper (biologi, geologi etc) eller rent tekniska tillämpningar t.ex. att framställa miljövänliga lampor.

Det är ett problem med den traditionella fysikundervisningen att den oftast följer den historiska utvecklingen. Det betyder att i början får man bara studera klassisk fysik, t.ex. mekanik och ellära. Detta upplevs av många som tråkigt, så fysiken får ett oförtjänt dåligt rykte. Det vore bättre om man på ett tidigt stadium kunde blanda in nutida fysik (se fråga [14232] för definitioner av begreppen).

Man måste vänja sig vid att fysik är något annat än matematik. I matematik utgår man från ett antal axiom och bygger en struktur från dessa. I fysik utgår man från resultatet av experiment och observationer och försöker se samband, ofta med användning av matematik (delar av matematiken har faktiskt utvecklats för att lösa fysikaliska problem) och förenklade modeller. För mig är just förmågan att modellera komplicerade system en typisk egenskap en bra fysiker skall ha.

Här finns några frågor som är relevanta: fysik, nytta med, forskningskarriär,
vetenskaplig metod och fysik. Wikipedia-artiklarna
Physics och Fysik är mycket bra.

Det är svårt att ge konkreta råd vad du skall göra för att få bra betyg, men om du klarar matematik och kemi så borde det inte vara något problem. I övrigt tycker jag du skall välja en del av fysiken för specialstudier, men samtidigt läsa populärvetenskapliga böcker och artiklar om all naturvetenskap. Forskning i dag är ofta gränsöverskridande, alltså forskning som involverar mer än ett klassiskt ämne. Lycka till i dina studier!
/Peter E 2009-09-29