Ilmiah epistemologi: Bagaimana para ilmuwan mengetahui apa yang mereka ketahuiCarl J. Wenning, Spesialis Pendidikan Fisika, Jurusan Fisika, Illinois State University, Normal, IL61790-4560 wenning@phy.ilstu.edupenyelidikan ilmiah hanya satu pendekatan epistemologis pengetahuan. Penulis alamat beberapa caramengetahui ilmu pengetahuan dan kontras dengan pendekatan lain untuk pengetahuan untuk lebih memahamibagaimana para ilmuwan pada umumnya, dan fisikawan khususnya, datang untuk mengetahui hal-hal. Perhatian dalam artikel ini adalahdifokuskan pada proses induksi dan deduksi, observasi dan eksperimen, danpengembangan dan pengujian hipotesis dan teori. Bab ini menggunakan pendekatan praktis seorang fisikawan untukepistemologi dan menghindari pernyataan seperti "pengurangan transendental dari sintetik a priori" lebihkhas filsuf. Implikasi untuk mengajar fisika SMA disertakan. Artikel ini adalah salah satubeberapa bab diproduksi untuk buku Pengajaran Fisika High School, dan dimaksudkan untuk digunakan dalam tinggifisika program sekolah pendidikan guru di tingkat universitas.EpistemologiEpistemologi kekhawatiran itu sendiri dengan cara mengetahuidan bagaimana kita tahu. Kata ini berasal dari bahasa Yunanikata episteme dan logo - istilah mantan makna"Pengetahuan" dan istilah yang terakhir berarti "studi tentang".Oleh karena itu, kata dipecah ke dalam bahasa Inggris menyiratkan alam,sumber, dan keterbatasan pengetahuan. Dengan demikian studi, dariepistemologi historis telah berurusan dengan hal-hal berikutpertanyaan mendasar:• Apa adalah pengetahuan, dan apa yang kita maksudkan saat kitamengatakan bahwa kita tahu sesuatu?• Apakah sumber pengetahuan, dan bagaimana kitatahu apakah itu dapat dipercaya?• Apakah ruang lingkup pengetahuan, dan apa yang nyaketerbatasan?Memberikan jawaban atas pertanyaan ini telah

menjadifokus perhatian untuk waktu yang sangat lama. Lebih dari 2.000tahun yang lalu Socrates (c. 469 SM-399 SM), Plato (428 / 427SM - 348/347 SM), dan Aristoteles (384-322 SM) bergumuldengan berbagai jawaban atas pertanyaan-pertanyaan, tapi tidak pernahmampu mengatasinya. Paling-paling mereka hanya mampumemberikan "parsial" jawaban yang diserang waktu danlagi oleh filsuf kemudian seperti Descartes (1596 -1650), Hume (1711 -1776), dan Kant (1724-1804). Tidakbahkan raksasa ini filsafat mampu memberikanabadi jawaban atas pertanyaan-pertanyaan, dan, memang,diskusi terus ke hari ini. Bahkan lebihbaru-baru ini mengusulkan solusi untuk definisi pengetahuan -mendefinisikan pengetahuan sebagai keyakinan yang benar dibenarkan (lihat Chisholm,

1982) - telah gagal dalam terang argumen yang diusulkansebelumnya oleh Gettier (1962).Filsafat dan IlmuFilsafat sering berinteraksi dengan ilmu pengetahuan - terutamafisika - pada titik-titik banyak dan dengan cara yang tak terhitung jumlahnya. Ilmuwansering dihadapkan dengan pertanyaan, "Bagaimana Andatahu "Memberikan jawaban atas pertanyaan yang sering adalah?tidak mudah dan sering bergerak seperti diskusi ke lapangandari epistemologi ilmiah. Mengatasi hal ini subjek

dalam bab singkat merupakan tugas kelezatan besar karena, diAgar menghindari sepenuhnya dangkal, satu kuat harusmembatasi materi pelajaran yang satu menyentuh atas dankedalaman yang dituju. Penulis seperti Galileo,Newton, Bacon, Locke, Hume, Kant, Mach, Hertz,Poincaré, Lahir, Einstein, Plank, Popper, Kuhn, dan banyak,banyak orang lain telah menulis buku-buku tebal di area inifilsafat ilmu. Penulis ini telahselektif dalam memilih dari antara banyak topikditangani oleh penulis atas dasar yang akanpaling cocok untuk jurusan mengajar fisika, danmembahas topik ini pada tingkat yang konsisten dengan kebutuhan merekauntuk memahami. Sains guru perlu memahamijenis argumen yang digunakan dalam praktek ilmuwan sebenarnyamempertahankan materi pelajaran yang mereka klaim sebagai pengetahuan.Sains adalah lebih dari konglomerasi fakta, dan

pengajaran terdiri dari lebih dari sekadar terkait fakta-faktailmu pengetahuan. Sains adalah cara untuk mengetahui yang membutuhkan kuatfilsafat mendasari (baik secara sadar dicari darisadar belajar). Kita tidak bisa berasumsi bahwa siswayang memahami fakta, prinsip, hukum, dan teoriilmu tentu tahu proses dan merekafilosofis yang mendukung. Mereka tidak dapat dianggapbelajar filsafat ilmu dengan osmosis, haruslangsung diajarkan. Diharapkan bahwa calon fisikaguru akan, sebagai hasil dari membaca bab ini, lebih lengkapmemahami sifat dan dilema ilmu. Hal inidiharapkan bahwa pemahaman ini akan berdampak nyamengajar menjadi lebih baik. Penulis juga berharap bahwa inibab percikan kepentingan dalam pembaca untuk memperluas bahwa merekaakan menemukan jalan untuk membaca lebih luas dalam hal inidaerah kritis penting.Pengetahuan versus ImanKetika sejarawan mengatakan bahwa mereka tahu sesuatu, adalahmereka jenis pengetahuan sama dengan para ilmuwan ketikamereka mengatakan bahwa mereka tahu sesuatu? Apakah sosiolog berbicaradengan jaminan yang sama dengan para ilmuwan? Ketika teologmembuat proklamasi, adalah tingkat kepastian yang samaseperti yang seorang ilmuwan? Terus terang, jawaban untuk semua inipertanyaan dalam negatif. Ilmu, sosiologi, sejarah,

dan agama masing-masing memiliki cara mereka sendiri mengetahui danberbagai jenis kepastian.Salah satu pertanyaan fundamental dengan mana semua ilmuwanakhirnya harus memperhitungkan adalah bagaimana mereka benar-benar tahuapa-apa. Pertimbangkan misalnya pernyataan berikut:• Bumi adalah suatu spheroid.• Bumi berputar pada porosnya setiap hari.• Bumi mengorbit Matahari setiap tahunnya.Sebagian besar pembaca akan setuju dengan pernyataan ini, tapi bagaimanabanyak dari mereka benar-benar tahu bahwa Bumi adalah suatu spheroid,berputar pada porosnya setiap hari, dan mengorbit Matahari setiap tahun? Apakahmereka tahu laporan harus benar, atau mereka hanyamemiliki keyakinan bahwa mereka benar? Kenyataan dari persoalan ini adalahbahwa sebagian besar dari jurusan fisika bahkan tidak akan tahudasar bagi laporan yang mengambil banyak ilmuwantahun untuk berkembang. Fakta-fakta yang mendasaripengertian yang tidak jelas. Memang,filsuf-ilmuwan Aristoteles berpendapat begitu fasih terhadapgerakan bumi yang alasannya memegang kekuasaan untukhampir dua ribu tahun. Dia berargumen bahwa jika Bumi ituberputar kita harus merasa gerakan, pertemuan yang berlakuangin timur, melihat lautan membuang di khatulistiwa, danmenemukan bahwa proyektil yang tertinggal ketika dilempar keudara - namun kita melihat tidak ada ini! Jadi, atas dasar apapara ilmuwan saat ini membuat tiga tuntutan di atas? Bagaimanamereka tahu jawabannya, bagaimana mereka

membenarkan keyakinan mereka?Jika seseorang yang mengklaim dirinya mengetahui sesuatu daripadahanya memiliki iman kepada sesuatu, maka orang harusmampu memberikan bukti untuk mendukung klaim tersebut. Jika tidak adadukungan atas tuntutan tersebut, maka seseorang memiliki iman belaka dan tidakpengetahuan. Siapapun yang mengaku mengetahui sesuatu yang harusselalu siap, bersedia, dan mampu menjawab pertanyaan,"Bagaimana kau tahu?" Para ilmuwan - seperti seharusnya ilmu semuaguru - harus selalu waspada merangkulkeyakinan tidak adil dalam berbuat demikian mereka hanyalahmerangkul pendapat. Menurut Blaise Pascal, "Opiniadalah nyonya kesalahan; ia tidak dapat membuat kita bijaksana, hanyakonten. "Sifat PengetahuanApa kemudian pengetahuan? Tampaknya bahwa pengetahuan adalahsampai taraf tertentu keyakinan dibenarkan. Dalam waktu yang tidak terlalu jauh masa laluupaya yang dilakukan untuk memperluas definisi ini dengantermasuk kualifikasi tambahan seperti pada keyakinan yang benar dibenarkanChisholm, 1982). Seperti definisi menyatakan bahwa kita tahu Xjika, dan hanya jika,X adalah benar;Kami percaya X; danKita dibenarkan di percaya X.Mari kita lihat sebuah contoh dengan mempertimbangkan berikutargumen:• Ketika seseorang melompat keluar dari jendela yang terbuka,orang jatuh ke tanah.

• Kami percaya bahwa ketika seseorang melompat keluar yang terbukajendela, orang yang jatuh ke tanah.• Kita dibenarkan dalam percaya bahwa ketika seseorangmelompat keluar dari jendela terbuka, orang jatuh ketanah.Pernyataan pertama jelas telah terjadi sejakjendela diciptakan atau satu sah bisa membuatargumen. Namun, mungkin orang tidak sama-sama dibenarkan dimengatakan bahwa seseorang yang melompat keluar dari jendela yang terbukaakan jatuh ke tanah sampai Selasa depan pada siang hari setelahmana orang waktu kemudian akan jatuh ke langit? Theproses dapat disimpulkan berdasarkan pengalaman dapat mendukung keduaklaim kecuali salah satu membuat dugaan tentang sifatdunia: hukum alam selamanya konstan danmenerapkan cara yang sama untuk masalah seluruh waktu maupunruang.Pandangan ini dikenal sebagai Keseragaman AlamPrinsip, dan merupakan salah satu yang mendasari semua ilmu dan ilmuwanmengandalkan. Hal ini didasarkan pada catatan manusia panjang pengalamandengan alam, dan didukung bahkan dalam pengamatan kamiluar ruang yang menunjukkan prinsip-prinsip fisik yang sama dioperasi atas seluruh alam semesta dan seluruhjauh masa lalu.Bagaimana Kami Tahu di UmumAda beberapa cara untuk mengetahui hal-hal secara umum,tetapi tidak semua cara akan dianggap "ilmiah."

Sosiolog, sejarawan, dan teolog mengetahui hal-hal disangat berbeda dari para ilmuwan cara. Sosiologmungkin merujuk pada survei dan menarik kesimpulan daridata demografis. Sejarawan merujuk pada primersumber seperti dokumen tertulis, foto, dansaksi mata; teolog mungkin mengandalkan pada Kitab Sucidianggap terinspirasi atau firman Allah atau pada karyasangat dibedakan teolog. Para ilmuwan, bagaimanapun,tidak akan membuat macam klaim karena tidak ada ilmuwan ataupenulisan ilmiah dianggap sebagai otoritas tertinggi. Semuajalur pengetahuan, bagaimanapun, berlaku alasan manusia untuk sebuahlebih besar atau lebih kecil luas sebagai cara umum mengetahui.RasionalismePenganut rasionalisme percaya bahwa logika adalahsumber pengetahuan. Silogisme, salah satu bentuk logika, dapatdigunakan untuk mendapatkan pengetahuan jika diterapkan dengan benar. Disini kita menggunakanbentuk silogisme dikenal ahli logika sebagai "ponens modus"penalaran. (Ada formulir berlawanan logis tidak membangunberbeda ini dikenal sebagai "Tollens modus" yang menolakkesimpulan tertentu, namun tidak akan dibahas di sini.)Modus ponens silogisme mengambil formulir berikut.Jika A, maka B;

A;Oleh karena itu, B.Langkah pertama dari argumen logis disebutpremis utama, langkah kedua adalah premis minor, sedangkanLangkah ketiga adalah kesimpulan. Pertimbangkan hal berikut

argumen yang menggambarkan jenis modus ponens logikaargumen. Jika manusia dipotong, mereka akan berdarah. Saya manusia.Oleh karena itu, ketika saya memotong saya akan berdarah. Kedengarannya masuk akal.Tapi apa adalah masalah dengan argumen berikut?• Jika saya bisa menemukan Bintang Utara, saya dapat menggunakannya untuk menemukan utaradi malam hari.• Saya dapat menemukan Bintang Utara karena itu adalah terangbintang di langit malam.• Oleh karena itu, bintang paling terang di langit malam menunjukkanarah utara.Banyak orang akan setuju dengan kesimpulan inipernyataan. Jika Anda skeptis, pergi keluar dan coba garispenalaran pada sejumlah orang. Anda akan kagum denganberapa banyak akan menemukan argumen dan kesimpulan sempurnaditerima. Masalah dengan pernyataan ini, karena Anda mungkinketahui, adalah bahwa kesimpulan benar-benar salah. Thepremis utama adalah benar; premis minor adalah secara luasdiselenggarakan kesalahpahaman yang mengarah ke kesimpulan yang salah.

Bintang Utara, Polaris, adalah bintang ke-49 paling terang dilangit malam. Sirius, Bintang Anjing, adalah bintang paling terang dilangit malam. Sirius naik kira-kira di sebelah tenggara dan tenggelam dikasar barat daya untuk pengamat pada pertengahan utaralintang mana Bintang Utara dengan jelas terlihat sekitar setengahjalan sampai di langit utara. Sirius cenderung "titik"tenggara atau barat daya dekat yang terbit dan terbenammasing, dan selatan hanya ketika tertinggi di langit.Para ilmuwan cenderung menghindari pendekatan silogisme untukpengetahuan, seperti yang "kosong". Kesimpulannya tidak dapat menyatakanlebih dari apa yang telah dicatat di tempat, dan dengan demikianhanya membuat eksplisit apa yang telah dinyatakan sebelumnya.Alasan saja, tanpa dukungan bukti, cukupterbatas dan memiliki kesalahan. Sebagai contoh, perhatikanklaim oleh Aristoteles bahwa benda berat jatuh lebih cepat daripadaringan objek. Hal ini masuk akal dalam terang alamialasan manusia. Jika kekuatan yang lebih besar diterapkan untuk sebuah objek, makamempercepat pada tingkat yang lebih tinggi. Sekarang, jika bumi ini menariksatu objek lebih dari yang lain, tidak masuk akal logisbahwa objek yang lebih berat seharusnya jatuh lebih cepat? Tetapi meskipunakal manusia, bukti eksperimental menunjukkan bahwa ini adalahsalah. gesekan Pembatasan, semua benda

mempercepat pada saat yang samaindependen tingkat berat mereka. Jika Aristoteles hanyadiketahui tentang hukum kedua Newton, ia akandipahami bahwa massa yang lebih besar membutuhkan kekuatan yang lebih besar untukmempercepatnya dengan demikian membatalkan "keuntungan" dari berat atasmassa. Contoh lain dari kegagalan alasan dapatdipamerkan dalam menanggapi pertanyaan, "Apakahberat asap "Satu? mungkin berat suatu benda sebelummembakar dan kemudian mengukur berat abu. Theperbedaan antara keduanya adalah berat asap. Theproses gagal karena tidak memperhitungkanpenambahan oksigen dari udara ketika masuk ke dalamproses pembakaran.Kita harus ingat bahwa pandangan seseorang sertakurangnya pemahaman bisa menggoyahkan akal. Sebagai orang yangtelah memeriksa arena agama dan politik akansadar, kita cenderung percaya apa yang ingin kita percaya, danmengambil fakta seperti pendapat jika kita tidak setuju, dan opinifakta jika kita setuju. Kita kadang-kadang mendapatkan jejak palsu

ketika kita pra-menilai seseorang atau sesuatu di dasarsebelum tayangan. Dengan semua kritik nalar murni,bagaimana seseorang bisa benar-benar pernah tahu apa-apa menggunakanpendekatan rasionalisme sendirian?Reliabilism

Penganut reliabilism mengatakan bahwa mereka dibenarkan dalammengetahui sesuatu hanya jika sesuatu yang tiba dimenggunakan proses kognitif handal yang melampauialasan manusia belaka. Kurang subjektif dari akal manusiadan tidak tunduk kepada penipuan diri sendiri atau bias manusia buataninferensi seperti aturan matematika atau Booleanlogika. Ini adalah pendekatan yang ideal untuk menurunkan pengetahuan.logika terstruktur adalah sine qua non reliabilists.Pertimbangkan untuk contoh, pengetahuan berikut diturunkandari bukti aksiomatis matematika. Darihubungan 4x 2 = 10 orang bisa mengikuti aturan aljabaruntuk andal menyimpulkan bahwa x = 2. Tidak ada pertanyaan tentang hal itu. Tapiapa yang bisa kita simpulkan dari manipulasi berikutdi mana x adalah variabel dan c sebuah konstanta?x = cx2 = cxx2 - c2 = cx - c2(X c) (x - c) = c (x - c)x c = c2c = c2 = 1Sekarang, kalikan setiap sisi oleh x.Selanjutnya, kurangi c2 dari setiap sisi.Factor.Batal istilah umum (x - c).Pengganti c untuk x dan menggabungkan.Batal istilah umum c.Sekarang, apakah benar-benar sama 1 2? Tentu saja tidak. Tapi kenapa

tidak? Jelas, kita telah tiba pada sebuah kesimpulan yang keliru karenakita telah melanggar salah satu aturan aljabar. Bisakah Anda memberitahuyang mana? Intinya adalah bahwa jika seseorang menggunakan buataninferensi untuk memperoleh pengetahuan, seseorang harus menjadi sangathati untuk tidak memulai pembicaraan salah satu aturan matematika danlogika - dengan asumsi bahwa semua sebenarnya diketahui.CoherentismPenganut coherentism percaya bahwa pengetahuan adalahaman ketika ide-ide yang mendukung satu sama lain untuk membentuk sebuah logismembangun, seperti batu bata dan adukan semen bangunanmendukung satu sama lain untuk membentuk suatu bangunan. Pengetahuantertentu saja ketika coheres dengan informasi yang sama. Untukini berarti mengetahui, persetujuan universal dapat terbuktiberbuah. Menurut sudut pandang coherentist, karena"Semua orang" percaya sesuatu yang harus demikian.Tidak ada orang waras mereka akan perselisihanIndiana pernyataan yang terletak antara Ohio danIllinois, dan bahwa Menara Eiffel terletak di Paris. Banyakada yang bepergian ke Indiana dan Paris dan tahudari pengalaman pribadi lokasi negara danmenara. Selain itu, ada buku dan peta dan internet

referensi bahwa semua mengatakan hal yang sama. Semua orang dansegala sesuatu, tampaknya, setuju dengan pernyataan ini. Tapihati-hati. Hanya karena "semua orang" percaya sesuatu,tidak selalu membuatnya begitu. Hal ini pernah diyakini olehhampir semua orang bahwa penyakit berasal dari manusia yang memilikidispleasured para dewa, bahwa bumi itu datar, dan bahwaBumi berdiri tak bergerak di pusat alam semesta.Coherentism cocok untuk cara lainmengetahui yang dapat sama cacat, yaitu sempurnakredibilitas. Untuk pikiran abad pertengahan itu hanya akalbahwa bumi berada di pusat alam semesta, terendahmungkin di bawah langit titik. Untuk pemikir abad pertengahankemanusiaan berada di pusat alam semesta bukan karenakami mulia status sebagai puncak penciptaan, tetapi karena kamibegitu sangat tercela dengan alam kita jatuh. Mendekatipusat alam semesta masih tempat yang di bagian palingpusat bumi yang disediakan untuk yang palinghina dari semua - neraka. Mereka tidak terlalu buruk adalahditurunkan ke dunia bawah atau Hades pada saat kematian, tetapi tidakneraka. Ini adalah alasan mengapa pandangan abad pertengahanmembayangkan surga sebagai "up" dan neraka sebagai "down." Manposisi dekat atau di pusat alam semesta itu tidak kebanggaantempat, melainkan adalah masalah masuk akal sempurna dalamhubungan manusia dengan dewa. Keyakinan

itusempurna kredibel. Menafsirkan hal-hal dengan cara lainakan tidak masuk akal yang diberikan maka yang berlakupemahaman teologis. Namun, kesimpulan seperti itucacat. Ingat, semua bukti dan Aristotelesargumentasi pada satu waktu menunjukkan fakta bahwa Bumiadalah diam, tetapi hari ini kita tahu bahwa itu berputar setiap hari padaitu sumbu dan berputar setiap tahun sekitar Matahari yang hanyasalah satu dari miliaran bintang terletak di galaksi khas, salah satutampaknya miliaran tersebar hampir seluruhnya secara acaksekitar alam semesta yang tidak memiliki pusat jelas.otoritas dipercaya merupakan cara lain untuk mengetahui berdasarkanpada coherentism, dan itu adalah cara yang hampir setiap orang memilikidatang untuk "tahu" apa yang mereka klaim tahu tentang alam semesta.Ini adalah pendekatan yang sering digunakan di sekolah-sekolah untuk mengajarkananak-anak. Guru adalah sosok otoritas; anak-anakadalah kapal kosong untuk diisi dengan "pengetahuan". Sementarasudut pandang ini cukup salah, itu memang memiliki penggunaannya - danjuga yang keterbatasan. Mari kita lihat pertanyaan-pertanyaan berikut.Siapa nama Anda? Bagaimana Anda tahu? Apakah Hari Buruh sebuahhukum liburan di Amerika Serikat? Bagaimana Anda tahu? Kau tahuNama Anda karena mereka berhak atas nama Anda pada saat kelahiran,orang tua Anda, melakukannya. Mereka adalah otoritas kredibel karena hanyaorang tua memiliki hak untuk nama anak-

anak mereka. Kita tahu bahwaHari Buruh adalah hari libur nasional karena Amerika SerikatKongres dinyatakan oleh hukum itu harus begitu pada tahun 1894. Denganotoritas hukum mereka, orang tua dan Kongres telah dilakukansuatu tindakan oleh kekuatan yang sangat pribadi dalam mereka. Sepenuhnya mengandalkanpada pendekatan ini untuk mengetahui bisa menjadi masalah di banyaksituasi karena tidak semua wewenang yang kredibel. Misalnya,sekte keagamaan mengklaim memiliki "kebenaran" memberitakankeyakinan bertentangan, mereka tidak bisa semua benar. Psikologimungkin sengaja membuat klaim palsu untuk mempengaruhiarah hidup. konsultan keuangan mungkin berusahamenyesatkan klien dalam upaya untuk mencapai keuntungan finansial.Ada beberapa masalah yang belum terselesaikan terkait dengancoherentism. Ketika ide atau konflik keyakinan, tidakmungkin untuk mengatakan mana yang harus diterima. Bagaimana kitamembedakan ide yang benar dari ide yang salah saatide-ide yang salah terkadang konsisten dengan apa yang kitasudah tahu, atau konflik ide baru dengan apa yang kita"Tahu" menjadi benar? Bagaimana kita membedakan yang lebih baik ataulebih penting ide dari satu kurang begitu? Peran apa yang tidak biasmemainkan peran dalam kemampuan kita untuk membedakan dengan benar?Coherentism, tampaknya, tidak bisa memberikan yang berartijawaban atas pertanyaan-pertanyaan.Empirisme

Penganut empirisisme klasik (sejenisempirisme mungkin paling cocok untuk mengajar di sekolah tinggifisika) percaya bahwa logika, terhubung ke verifikasimeskipun observasi atau eksperimentasi, menyebabkanpengetahuan. Pendekatan empiris terhadap pengetahuan terdirialasan terkendala dengan bukti fisik. Misalnya,alasan dalam hubungannya dengan observasi membantu para ilmuwantahu bahwa bumi itu bulat. Hati-hati pengamat akanperhatikan bahwa Bintang Utara turun di bawah utaracakrawala untuk pelancong menyeberang dari utara ke selatankhatulistiwa di bujur apapun, bahwa tiang-tiang kapal menghilanglama setelah lambung kapal ketika perjalanan di atas cakrawalasetiap arah, mengelilingi dari dunia yangmungkin dalam segala arah, dan bayangan Bumi dibulan selama gerhana bulan pada setiap saat malam semuapotongan bukti bahwa seseorang secara logis dapat digunakan untuk menyimpulkanbahwa bumi kira-kira bola. Pengamatan dibersama dengan alasan akan menyebabkan tidak ada kesimpulan lain.Dalam bentuk yang paling sederhana, kita bisa tahu sesuatumelalui pengalaman pribadi. Jika tangan seseorang yang dibakar olehsepotong logam panas, yang tahu itu dan memiliki bukti untukmembuktikannya. tangan seseorang bisa menjadi merah dan menyakitkan sebagai denganderajat pertama membakar, atau mungkin ada lecet dengansakit luar biasa sebagai dengan derajat kedua bakar, atau ada

bahkan mungkin hangus daging dengan bau tajam di dalamderajat ketiga terbakar. keyakinan seseorang diperkuat denganbukti; maka, seseorang dapat mendukung keyakinan dengan bukti.Satu keyakinan dalam tangan terbakar tidak hanya masalahiman; yang benar-benar memiliki pengetahuan berdasarkan alasandidukung oleh bukti-bukti cukup. Salah satu harus hati-hati,Namun, dengan mengasumsikan bahwa pengalaman pribadi adalah finalarbiter atau tidak pengalaman menyediakanbukti tak terbantahkan. Beberapa beton pengalaman dapatdiartikan atau dilihat dengan cara yang berbeda. Kegagalansaksi mata untuk memberikan interpretasi yang identik adalah barangContoh dari hal ini. Dalam kasus perampokan, orang yangmemiliki pistol mendorong ke nya atau wajahnya mungkin ingathal tentang pelaku kejahatan yang cukup berbedadari seseorang yang menyaksikan tindakan dari yang tersembunyilokasi. Satu perspektif bisa, memang, pengaruh apaseseorang melihat atau mengingat, atau bagaimana seseorang menafsirkan bukti.Orang tidak selalu menarik kesimpulan yang sama berdasarkanbukti yang sama baik. Dalam kasus anak "tradisionalyang disebut serigala "cerita, dua kesimpulan yang dapat ditarik -baik tidak berbohong, atau tidak memberitahu kebohongan yang sama lebih dari sekali!Perbaikan teknologi dapat mengarah pada peningkatanpresisi dalam pengamatan. pengamatan dimurnikan kemudian dapat

menyebabkan menjungkirbalikkan pengetahuan berdasarkan akal dan baru

pengamatan. Sejarah ilmu pengetahuan dipenuhi denganmodel berbasis bukti sekarang dibuang yang pernahberpikir untuk membentuk pengetahuan. Sebuah tinjauan tentang sejarahilmiah model - tata surya, evolusi, atom,sifat dan asal-usul alam semesta, alam dan menyebabkangravitasi, predator-mangsa hubungan, genetika, panasdan energi - semuanya menunjukkan fakta bahwa para ilmuwan menghabiskankesepakatan besar bangunan waktu, pengujian, membandingkan dan merevisimodel dalam terang bukti baru.Sebagaimana sejarah menunjukkan, bahkan pengetahuan ilmiahtentatif. Hal ini agar lebih dari satu alasan: (1) ilmuwanasas praduga Keseragaman prinsip Alam dan keapabila anggapan ini salah, kita kesimpulanberdasarkan itu sama-sama salah; dan (2) apa yang diterimapada satu titik dalam waktu oleh konvergensi pendapatkelembagaan ilmu pengetahuan adalah apa yang ditetapkan merupakanpengetahuan ilmiah. Pinjaman halaman dari bukucoherentism, ketika semua indikator menunjukkan bahwasesuatu itu benar, maka diasumsikan begitu sampai barubukti empiris mengesampingkan itu. Para ilmuwan itu tidakmengklaim memiliki "kebenaran" seperti itu karena ini akan

merupakan sesuatu yang dikenal sekarang dan selamanya akanbenar, dan benar-benar konsisten dengan realitas. Untuk membuatklaim memiliki "kebenaran" akan lebih buruk daripadalancang.Ini bukan untuk mengatakan bahwa pengetahuan ilmiah adalah "lemah".Sebagian besar dari apa yang kita mengajar di sekolah menengah sains- Terutama fisika - adalah tidak mungkin berubah. Justrusebaliknya. Pemahaman kita momentum, energi, optik,listrik, magnet, dan semacamnya, sangat baikdidukung dan tidak ada alasan untuk percaya bahwa itu pernahharus berubah. Adalah untuk alasan ini bahwa para ilmuwan mengatakan bahwa merekapengetahuan mereka adalah tentatif, sementara pada saat yang samatahan lama.Induksi, Pengurangan, dan PenculikanInduksi dan deduksi berada di jantungempirisme. Dalam proses induksi, satu generalizesdari satu set kasus-kasus tertentu; dalam proses pemotongan,satu menghasilkan spesifik dari aturan umum. Induksi dapatdianggap sebagai pencarian umum, pengurangan dapatdianggap sebagai mencari spesifisitas. Yang sangat sederhanamisalnya akan cukup untuk menjelaskan konsep induksidan deduksi.Misalkan seseorang pergi ke buah pinggir jalan berdiriingin membeli apel manis. Pemilik berdiri menawarkan buah

Facebook beberapa iris apel sebagai sampel. Mengambil sedikit satusampel pembelanja kita menemukan bahwa itu adalah asam. Dia memeriksaapel dan melihat bahwa sulit dan hijau. Dia kemudian mengambilsampel yang lain dan menemukan bahwa terlalu sulit, hijau, danasam. Sebelum memilih contoh ketiga pembelanja kita mengamatibahwa semua apel yang keras dan hijau. Dia berangkat memilikimemutuskan untuk tidak membeli apel dari buah ini berdirimenyimpulkan mereka semua asam.Memang, dua sampel adalah dasar yang sangat minimal untukmelakukan induksi, tapi sudah cukup untuk contoh ini. Jikasatu adalah untuk menguji proses berpikir yang digunakan olehkami calon pembeli, orang akan menentukan bahwa ini adalah bagaimanadia beralasan:Semua apel keras dan hijau asam;apel ini semua keras dan hijau;Oleh karena itu, apel ini semua asam.Kita telah melihat bentuk penalaran sebelum danmengakui itu sebagai bentuk modus ponens silogisme. Kamipembelanja telah melakukan proses induktif yang bergantung padakasus-kasus tertentu bukti untuk menghasilkan aturan umum. Catatanmaka baris berikutnya penalaran pembelanja's:Karena semua apel asam,Saya tidak ingin membeli salah satu apel.Ketika pembelanja memutuskan untuk berangkat stand buahtanpa membeli apapun apel ia melakukannya atas dasar

deduksi. Menggunakan kesimpulan didirikan melalui induksi,ia membuat keputusan melalui pengurangan pergi tanpasetiap pembelian apel.Para ilmuwan jarang menggunakan proses silogisme ketika merekaberurusan dengan subyek ilmu pengetahuan karena mereka tidaktertarik untuk merancang "kesimpulan kosong" tentang materiobjek. Misalnya, "perjalanan cahaya Semua dalam garis lurus, kitamemiliki cahaya, sehingga apa yang kita miliki adalah perjalanan di lurusbaris "menyumbang tidak ada pengetahuan ilmiah ataupemahaman. Untuk membenarkan klaim bahwa perjalanan cahaya digaris lurus kita harus melakukan pengamatan yang mengarahpengamat pada kesimpulan ini. Data yang berhubungan denganfenomena harus diperhitungkan dalam hal iniprinsip.Penculikan adalah jantung penjelasan pembangkit diilmu pengetahuan. Ini adalah proses menciptakan hipotesis. Theperumusan hipotesis - konstruksi yang dirancang untuk memberikanprediksi dan penjelasan - dimulai dengan pemeriksaantersedia bukti dan merancang penjelasan untuk itu.Penculikan terkadang bergantung pada analogi dengan lainnyasituasi. Pada contoh sebelumnya, kita mungkin menyimpulkandari pengetahuan bahwa gula memberikan rasa manis untukhal-hal yang mengandung itu, bahwa gula alami

tidak hadir dikeras hijau apel. Hal ini akan menjelaskan kurangnyakemanisan dalam apel sampel di stand buah. Thepernyataan bahwa apel hijau keras asam karena mereka kekurangangula alam hadir dalam apel manis adalah suatu hipotesisditurunkan oleh penculikan. Mereka hipotesis berfungsi untuk menjelaskanmengapa sampel apel hijau keras semua terasa asam.Beberapa penulis telah secara salah mengklaim bahwa hipotesisdihasilkan dari proses induksi. Ini adalahsalah. proses induktif hanya dapat memberikan umumpernyataan dan, dengan demikian, tidak dapat menjelaskan apa-apa. Thehubungan antara induksi, deduksi, dan penculikanditunjukkan pada Tabel 1.Intelektual proses dan hubungan mereka terhadap ilmu pengetahuanInduksi paling erat terkait dengan generasiprinsip-prinsip dan hukum dalam sains. Mengidentifikasi prinsip-prinsip umumhubungan antara variabel seperti "Saat airdipanaskan dalam sebuah wadah terbuka, menguap "Hukum mengidentifikasi.khusus hubungan antara jumlah diamati tertentuseperti "Masa pendulum sebanding denganJ. Phys. Tchr. Educ. Online, 5 (2), Autumn 2009 / 8 © 2009 Illinois State University Dept FisikaPrinsip akar kuadrat dari panjangnya. "Dan hukumpengecualian deskriptif, dan hampir tidak dapat dinyatakan dalamformulasi tunggal, dan tidak memiliki kekuatan jelas.

Hukum dan prinsip-prinsip ditetapkan atas dasar langsungbukti. Prinsip-prinsip dan hukum yang tangguh karena merekalangsung didasarkan pada bukti pengamatan dan tidak pada sebuahhipotesis atau teori. Bahkan ketika sebuah hipotesis atau teoriyang menjelaskan mereka adalah terbukti palsu (misalnya, Wienperpindahan hukum dengan kegagalan klasikelektrodinamika, hukum spektral Balmer dalam terangModel Bohr gagal), prinsip-prinsip dan hukum bertahan kejatuhanhipotesis atau teori.Pengurangan paling erat terkait dengan generasiprediksi dalam ilmu - proses prinsip-prinsip dengan menggunakan,hukum, hipotesis, atau teori untuk memprediksi beberapa observasionalkuantitas dalam kondisi tertentu.Penculikan paling erat terkait dengan generasihipotesis dalam ilmu - penjelasan sementara bahwa hampirselalu terdiri dari sistem laporan beberapa konseptual.hipotesis A, karena sering berkaitan dengan tidak teramatielemen, sering tidak bisa langsung diuji melalui eksperimen.Contoh ini akan menjadi elektron teori yang mencatat bahwaelektron adalah pembawa muatan dasar, yangasumsi yang digunakan sebagai dasar MillikanEksperimen tetesan-minyak. Kadang-kadang, satu-satunya dasar untukmenerima hipotesis adalah kemampuan mereka untuk menjelaskan hukum, membuatprediksi, dan memberikan penjelasan. Misalnya,formulasi Newton gravitasi diterima atas dasar

yang mampu menjelaskan tiga hukum Keplergerak planet. Jadi dengan teori Copernican, yangkorpuskular teori cahaya, teori atom dari BerkalaMeja, dan teori kinetik gas. Bohr modelteori atom dan Einstein khusus dan umum adalahsama diterima berdasarkan kemampuan mereka untuk membuatprediksi yang akurat dan memberikan penjelasan.Tabel 1. Sambungan antara proses-proses intelektual dantata nama ilmiah.Induksi di IlmuPenting dalam proses induktif dalam sainsobservasi. Pengamatan adalah kunci untuk ilmu banyak.Ahli biologi, misalnya, belajar tentang kehidupan dan perilakuhewan dengan membuat pengamatan. Mereka mengumpulkansejumlah besar data tentang, katakanlah, gorila, dan bagaimana merekaberinteraksi dalam kondisi tertentu. Ahli geologi jugamengumpulkan data dengan mempelajari mineral dan peta, memeriksaformasi batuan, dan data gempa mengkaji dari merekaseismograf. Meteorologi juga mengumpulkan data tentangcuaca seperti suhu, tekanan udara,kelembaban relatif, kecepatan dan arah angin, dan sebagainya.Para ilmuwan tidak berhenti di sana, namun. Raw data per se adalahpenggunaan sedikit, dan tidak ada jurnal ilmiah akan menerbitkan daftar panjangdata. Para ilmuwan tidak hanya "kamera" diharapkan

merekam data (Bronowski, 1965). Sebaliknya, hanya bilamereka mensintesis kesimpulan berdasarkan observasi yangmereka melakukan pekerjaan ilmuwan. (Lihat cerita sidebar 1.)SideBar CERITA 1Induksi dan Genius Ishak NewtonIsaac Newton (1643-1727, kalender Julian) digunakaninduksi sebagai dasar dari apa yang dikenal hari ini sebagai teorinyagravitasi. Sekarang, kisah Newton duduk di bawahpohon apel melihat buah apel jatuh dan berpikir tentang bentukgravitasi mungkin apokrif. Meskipun demikian, bisatelah terjadi untuk Newton bahwa jatuhnya apel tidaktidak seperti jatuhnya Moon sebagai mengorbit bumi. Itu adalahfakta bahwa ia mampu memahami hubunganantara Bulan dan percepatan apel yangmerupakan jenius Isaac Newton. Ditulis dalamSI modern istilah, dan menggunakan asumsi penyederhanaan darigerak melingkar, inilah yang Newton lakukan. Pertama, ia menyadaribahwa percepatan, mengatakan, apel di dekat permukaanBumi adalah!sebuah"= 9,8ms2Dia kemudian menghitung percepatan sentripetal of the Moondalam orbitnya mengelilingi bumi dengan menggunakan persamaan pertama

disediakan oleh para ilmuwan Belanda pada zamannya:!sebuah"=v2rKecepatan gerak Bulan dengan mudah diperoleh darihubungan ke mana ia menempatkan nilai-nilai yang tepat untukradius orbit Bulan dan periode orbit nya (baikdikenal dengan tingkat presisi yang relatif tinggi diNewton hari)!v =dt=lingkarperiode=2 "rP=2 "(3,84 x108m)2360000 s= 1020m / sMenggunakan persamaan untuk percepatan sentripetal, ia kemudiandatang dengan nilai percepatan Bulan!sebuah"=(1020m / s) 2384.000.000 m= 0.00271m / s2Dia kemudian membandingkan percepatan benda dekatPermukaan bumi dengan yang di orbit Bulan

dan menemukan!sebuah"sebuah#=9.8m / s20.00271m / s2 = 3600Dia kemudian menyadari bahwa 3600 juga bisa mewakili rasiojari-jari orbit Bulan terhadap Bumi radius kuadrat.

sebuah " sebuah # = 60 2 = r # r " $ % & ' ( ) 2 Dari formulasi ini, Newton menduga bahwa percepatan obyek (baik itu Bulan atau apel) adalah berbanding terbalik dengan jarak dari pusat Bumi kuadrat (dan mungkin di mana ia pertama kali menyadari bahwa Bumi bertindak seolah-olah semua massanya terkonsentrasi pada butir a di pusatnya). Artinya,

! a " 1 r 2 Mengingat fakta bahwa F = ma, Newton menyimpulkan bahwa gaya yang dibutuhkan untuk menahan Bulan dalam orbitnya di sekitar Bumi juga tergantung pada massa bulan, m. Artinya, ! F " m r 2 Karena gravitasi bertanggung jawab atas berat dirasakan objek, dan kemungkinan akan sebanding dengan massa Bumi, M, serta bulan, Newton lebih lanjut berhipotesis bahwa, ! F " Mm r 2 Memasukkan proporsionalitas konstan, k, memberikan Newton nya final formulasi untuk gaya gravitasi. ! F = k Mm r 2 Tidak sampai karya eksperimental 1797-1798 Henry Cavendish (1731-1810) bahwa nilai k ditentukan. Begitu ia melakukannya, k diganti dengan G memberi kita sekarang akrab ekspresi

! F = GMM r 2 Jadi, harus jelas dari karya induksi yang bertindak Newton jenius kreatif adalah dalam kenyataan bahwa dia mampu menggunakan bukti pengamatan untuk merumuskan hubungan untuk menentukan sifat kekuatan sentral diperlukan untuk menjaga objek di gerakan orbital. Edmund Halley (1646-1742) digunakan formulasi Newton gravitasi dan pengamatan dari komet sebelumnya terang untuk memprediksi kembalinya. Bahwa komet, sekarang bernama Halley Comet, dikembalikan sebagai diperkirakan pada tahun 1758. Kemudian Urbain Leverrier (1811 - 1877) dan John Couch Adams (1819-1892) secara independen digunakan formulasi Newton gravitasi untuk menganalisis gerakan tidak teratur dari planet Uranus, dan memprediksi lokasi sebuah planet yang sampai sekarang belum - Neptunus - ditemukan pada tahun 1846. Kasus-kasus ini digunakan Newton perumusan gaya gravitasi untuk membuat prediksi dan, dengan demikian, adalah contoh deduksi. Prinsip-prinsip dan hukum adalah kesimpulan bahwa hasil dari generalisasi dari berbagai jenis data. Prinsip umum hubungan antara properti diamati. Seperti hari berlangsung dan menghangatkan tanah, udara hangat terbit di atas

tanah dan digantikan oleh angin dingin yang berhembus dari laut ke darat. Kita melihat bahwa ketika menghangatkan udara, mengembang dan dengan demikian memperoleh daya apung. Kita melihat bahwa hidup organisme membutuhkan energi dalam rangka bertahan hidup. Kita melihat konservasi energi dalam berbagai bentuk. Kita melihat bahwa benda jatuh ke tanah ketika dibiarkan tidak didukung. Kami menyimpulkan bahwa cahaya dalam garis lurus. Ini semua adalah prinsip-prinsip ilmu pengetahuan. Hukum empiris sains lebih abstrak dari prinsip-prinsip umum dalam arti bahwa mereka biasanya menggabungkan matematika dalam ekspresi mereka. Contoh hukum dalam fisika sangat banyak, dan akan termasuk hal-hal seperti hukum tuas, hukum puli, hukum keuntungan mekanik, hukum kinematika

dan dinamika, hukum ekspansi termal, hukum konservasi massa, energi, dan biaya, Newton kedua hukum gerak, hukum Ohm, hukum untuk seri dan sirkuit paralel, rumus lensa tipis, hukum Snell, dan hukum yang berkaitan dengan panas dan perubahan keadaan, hukum Boyle dan hukum gas ideal. Semua berhubungan variabel matematika dalam tepat cara. Ini semua adalah "sederhana" contoh induksi berdasarkan percobaan. Ada banyak contoh bentuk-bentuk yang lebih canggih

induksi dimana para ilmuwan telah menghubungkan bidang fisika untuk sampai pada suatu pemahaman baru dan lebih bermakna. Isaac Newton melakukan hal ini dengan menghubungkan gerakan untuk memaksa; Michael Faraday melakukan ini dengan menghubungkan listrik dengan magnet; James Clerk Maxwell melakukan hal ini dengan mempersatukan elektromagnetisme dengan cahaya; Albert Einstein melakukan hal ini dengan interfacing waktu dengan ruang, massa dengan energi, dan gaya dengan geometri. Itu adalah kemampuan para ilmuwan untuk membuat rasa informasi yang memberikan nilai pada ide-ide mereka, dan memungkinkan kita untuk memanggil mereka jenius. Observasi dan eksperimentasi yang penting bagi

proses induktif. Tapi fisik hukum, terutama orang-orang fisika klasik, pada awalnya berasal dengan penggunaan eksperimentasi. Tidak ada jumlah observasi akan diperbolehkan seorang pengamat biasa untuk menemukan salah satu undang-undang disebutkan di atas. Ini adalah hubungan empiris berdasarkan eksperimentasi terkontrol. Pengurangan di Ilmu Salah satu tujuan utama dari para ilmuwan dan insinyur adalah melakukan proses deduktif. Para ilmuwan menggunakan induktif proses untuk merumuskan prinsip-prinsip, hukum, hipotesis, dan teori dari mana mereka kemudian dapat

menyimpulkan prediksi. Untuk contoh, aplikasi hukum berbagai empiris seperti

ΣF = ma, ΔV = IR, dan ΔL = αLoΔT dapat digunakan untuk memprediksi situasi masa depan dalam kondisi tertentu. Satu bisa, diberikan gaya pada dan massa kendaraan, memprediksi percepatannya. J. Phys. Tchr. Educ. Online, 5 (2), Autumn 2009 Page 10 © 2009 Illinois State University Dept Fisika Menerapkan perbedaan tegangan jaringan listrik dengan tahanan diketahui, salah satu dapat memprediksi akibat saat ini. Memanaskan batang tertentu panjang dikenal dan komposisi dengan jumlah tertentu, kita dapat menentukan di sebelumnya apa perubahan akan panjang. Hampir setiap sepotong teknologi yang kita miliki saat ini telah dirancang menggunakan proses deduktif. Hal ini berlaku pada skala yang luas, dari nanoteknologi ke kapal induk. Para astronom observationalists par excellence dan sangat baik menerapkan apa yang mereka tahu dari Earthbased studi menyimpulkan pengetahuan tentang benda langit. Mereka tidak dapat membawa planet, komet, bintang, nebula, atau galaksi ke laboratorium untuk eksperimen. Mereka lakukan, Namun, menerapkan prinsip-prinsip, hukum, hipotesis, dan teori pengamatan mereka dalam rangka untuk belajar tentang langit objek. Sebagai contoh, Edwin Hubble dapat

menggunakan jarak dan pergerakan dari galaksi jauh untuk menentukan usia kosmos. Menggunakan varian dari Hertzsprung- Russell diagram, astronom dapat menyimpulkan bagaimana adalah bahwa bintang-bintang lahir, hidup mereka, dan mati bahkan meskipun proses tersebut dapat mengambil jutaan atau miliaran tahun. Menggunakan hukum termodinamika dan teori nuklir, astronom telah mampu menemukan bagaimana bahwa bintang-bintang beroperasi. Lebih awal dari salah satu contoh, para astronom memanfaatkan hukum universal gravitasi Newton dan pengamatan dari bulan mengorbit untuk menyimpulkan massa Jupiter. (Lihat cerita sidebar 2.) SideBar CERITA 2 Pengurangan Misa Jupiter Sebuah generasi sebelum Newton, Johannes Kepler (1571 - 1630) diucapkan tiga hukum gerak planet berdasarkan pada pengamatan planet Mars dibuat sebelumnya oleh Tycho Brahe (1546-1601). Kepler menyatakan undang-undang ini kira-kira sebagai berikut: 1. Planet bergerak dalam orbit elips mengelilingi Matahari dengan Matahari terletak pada salah satu fokus tersebut. 2. Lengan radius antara planet dan Matahari menyapu keluar daerah yang sama dalam interval waktu yang sama. 3. Masa planet dinyatakan dalam tahun kuadrat

sama dengan sumbu semi-major dari orbit disajikan dalam astronomi unit (kira-kira sama dengan rata-rata Jarak Bumi-Matahari) potong dadu. Artinya, ! P 2 = r 3 Jika unit lainnya dari tahun dan unit astronomi adalah digunakan (misalnya, SI unit), maka bentuk persamaan akan diekspresikan sebagai ! P2 = (konstan) r 3 dimana nilai dan satuan konstanta akan tergantung pada unit digunakan dalam variabel lain, persamaan itu. Pada titik Newton, dengan hukum kedua, definisi percepatan sentripetal, dan perumusan barunya gravitasi, mampu menulis ! F = ma = mv 2 r = K Mm r 2 Menggantikan v = ( ! 2 "r P) dan menyederhanakan dua komponen paling kanan persamaan ini, Newton tiba di hubungan berikut ! P2 =

4 "2r 3 km = (Konstan) r 3 yang adalah hukum Kepler ketiga atau harmonis! Newton perumusan hukum gravitasi sehingga mampu menjelaskan asal mula hukum harmonik-itu disebabkan gravitasi yang merupakan kekuatan invers-kuadrat. Newton hipotesis kemudian, dengan fondasi yang kokoh, berada di perusahaan cara untuk menjadi teori. Perlu dicatat juga, bahwa Newton lebih rinci analisis masalah kekuatan sentral mengakibatkan prediksi gerak elips. Artinya, ketika gravitasi gaya diasumsikan drop off dengan di invers-kuadrat jarak, hasil gerakan lalu elips. Inilah Kepler apa yang diamati. Newton hukum gravitasi, F = Gm1m2/r2, juga digunakan untuk menjelaskan hukum Kepler sebesar daerah. Derivasi ini berada di luar cakupan buku ini, tetapi memberikan basis tambahan yang menyebabkan universal penerimaan perumusan tentang hukum gravitasi kekuatan. Perhatikan bahwa perumusan di atas Kepler harmonik hukum untuk kasus sederhana yang mengasumsikan murni melingkar gerak. Pada kenyataannya, sistem surya bulan dan planet bergerak dengan gerakan Barycentric. Artinya, matahari dan planet-planet, planet-planet dan orbit bulan pusat massa mereka sistem. Dengan pertimbangan ini ke rekening

(dan mempertahankan asumsi kita gerak melingkar untuk kesederhanaan), Newton mampu memperoleh bentuk yang lebih tepat hukum Harmonic ! (M + m) P2 = 4 "2 (R + r) 3 k Hubungan ini kemudian adalah digunakan untuk mengukur massa berbagai badan tata surya menggunakan massa matahari unit untuk massa dan unit astronomi untuk jarak jauh sebelum usia ruang ukuran. Misalnya, jika massa bulan Yupiter, m, diambil sangat kecil di Sehubungan dengan massa Jupiter, M, dan jarak Jupiter dari barycenter nya (R) sangat kecil sehubungan dengan jarak bulan dari barycenter nya (r), maka kita dapat menyederhanakan hubungan di atas ! MP2 = 4 "2r 3 k (Asumsi m <<M dan R <<r) Dalam bentuk yang lebih modern, hubungan dapat ditulis di berikut: J. Phys. Tchr. Educ. Online, 5 (2), Autumn 2009 Page 11 © 2009 Illinois State University Dept Fisika ! M = 4 "2r 3 GP2 (Asumsi m <<M dan R <<r) Serangkaian pengamatan bulan Jovian

Ganymede menunjukkan bahwa ia memiliki periode orbit 618.100 s (7,154 hari) dan radius orbit rata-rata 1070000000 m. Menempatkan data ini ke dalam persamaan dengan nilai yang tepat dan unit untuk hasil G massa untuk Jupiter dari 1,89 x 1027kg. Oleh karena itu, massa Jupiter telah disimpulkan dari pertimbangan teoritis terintegrasi dengan pengamatan. Fly-by misi ke planet ini kemudian dikonfirmasi deduksi. Pengurangan mengambil bentuk yang berbeda, dari biasa ke kompleks. Ini ekstrem dalam artikel ini ditandai oleh menggunakan rumus untuk memprediksi hasil tertentu situasi, untuk menggunakan bukti pengamatan dan hipotesis atau teori untuk menentukan massa Jupiter. Pengurangan - dan beberapa akan berkata prediksi - dicirikan oleh dua logis kondisi (Nagel, 1961): (1) lokasi harus mengandung sedikitnya satu hukum universal, hipotesis, atau teori inklusi yang sangat penting untuk pengurangan, dan (2) tempat juga harus mengandung jumlah yang cocok awal kondisi. Kondisi terakhir merupakan suatu "jika - maka" kombinasi. Sebagai contoh, jika perbedaan tegangan ΔV dan saya saat ini dalam sebuah rangkaian listrik, maka efektif perlawanan harus ΔV / I. Pengamatan menginformasikan kami tentang masa lalu dan kini,

dan alasan dalam bentuk pengurangan logika dapat digunakan untuk memprediksi masa depan. Hukum tuas dapat digunakan untuk mentakdirkan kombinasi kekuatan dan jarak yang akan keseimbangan satu sama lain. Dalam arti yang lebih canggih, pengetahuan tentang hukum kedua Newton, ΣF = ma, dapat digunakan untuk memprediksi hukum pertama dan ketiga sebagai kasus khusus dari lebih umum bentuk hukum kedua. Pengetahuan tentang masa lalu dan kini dikenal dengan kepastian relatif dibandingkan dengan pengetahuan tentang masa depan. Namun, jika kita bersedia menerima asumsi tentang sifat alam semesta (keseragaman, kausalitas, dll), maka kita harus menyimpulkan bahwa metode prediksi sains dipertahankan, dan kita bisa dalam arti meramalkan dan meramalkan masa depan. Nilai dari setiap prediksi tersebut hanya dapat diukur dalam hubungannya dengan verifikasi. Jika prediksi adalah diverifikasi, ini meminjamkan kepercayaan kepada hukum universal, hipotesis, atau teori atas mana prediksi itu dibuat. The hipotetiko-deduktif Metode Terkait erat dengan penggunaan para ilmuwan 'induksi dan deduksi adalah proses hipotetiko-deduksi. Ini adalah metode yang sederhana dan efektif memajukan perbatasan ilmu pengetahuan dan, dalam banyak kasus, meningkatkan pemahaman kita

alam. Inti dasar di balik metode ini adalah perumusan dan pengujian hipotesis. Artinya, hipotesis dapat dihasilkan dari pengamatan sederhana. Hipotesis, tentatif penjelasan, kemudian menghasilkan prediksi yang tentu harus mengikuti dari hipotesis, dan jika dikuatkan dengan bukti empiris, berkelanjutan. Seperti Popper (1962) mencatat, hipotesis ilmiah dugaan yang memiliki potensi untuk menjadi disangkal. Jika bukti-bukti disconfirms hipotesis, hipotesis ini baik ditolak atau dimodifikasi. Yah-hipotesis berkelanjutan menjadi teori, nilai yang dapat dinilai hanya dalam kaitannya kemampuan mereka untuk membuat prediksi lebih lanjut dan menjelaskan pengamatan lebih dalam rangka untuk memperhitungkan fisik beragam fenomena. Hipotesis yang dipikirkan dengan baik penjelasan yang menggabungkan bukti, bukan hanya menduga seperti yang semua terlalu sering tersirat dengan menggunakan istilah ini dalam vernakular. Juga harus dihindari adalah frasa "tebakan" mana hipotesis jelas tidak. Tidak juga hipotesis untuk bingung dengan prediksi, seperti yang terlalu sering terjadi bahkan kelas sains. Untuk membantu memperjelas makna hipotesis dan berhubungan untuk prediksi, pertimbangkan yang berikut sangat sederhana contoh. Seorang mahasiswa fisika yang baru saja menyelesaikan studi energi terlihat pada Kinematika berikut

hubungan dan berpikir ia "melihat" sebuah prinsip konservasi terkandung di dalamnya. ! v 2 "v 0 2 = 2ad Bekerja di bawah hipotesis bahwa hukum kinematik berasal dari pengamatan memiliki bentuk itu karena menggabungkan konservasi energi, berikut prediksi dibuat: Jika hukum kinematik terus karena mereka berdasarkan konservasi energi, maka kinematik hukum harus diturunkan dari pernyataan W = ΔE, workenergy yang teorema. Siswa set untuk bekerja. ! "E = W 1 2 mv2 # 1 2 mv 0 2 = Fd = gila dan, setelah mengalikan kedua sisi dengan 2 m , Dia mendapatkan v2 # v 0 2 = 2ad Jadi, ini mendukung pernyataan dasar yang kinematik undang-undang terus karena mereka didasarkan pada konservasi energi. Tapi apa ini derivasi "membuktikan"

sesuatu? Tidak tentu. Hasilnya adalah hanya konsisten dengan diasumsikan dasar untuk hubungan kinematika tertentu. Sekarang, jika konservasi energi adalah dasar dari kinematik hubungan (diasumsikan bebas dari perlawanan), maka konservasi energi juga harus terlihat di semua lainnya kinematik hukum juga. Kita harus dapat berasal kinematik hubungan dari teorema kerja-energi dan sebaliknya. Perhatikan derivasi berikut: ! d = d 0 + v 0 t + 1 2 di 2 (D "d 0) = v 0 t + 1 2 di 2 F (d "d 0) = MAV 0 t + 1 2 m (at) 2

dan mengingat bahwa v "v0 = diW = MAV0t

12m (v "v0) 2W = MAV0t12m (v2 "2vv0 v02)W = MAV0t12mv2 "MVV012mv02W = MAV0t12mv2 "m (v0 pada) v012mv02W =12mv2 "mv

0212mv02W =12mv2 "12mv02W = # EHipotesis kerja yang kinematik hubunganterus karena konservasi energi tampaknya harus ditanggung keluar.Fakta dari masalah ini adalah bahwa bahkan definisipercepatan dan kecepatan rata-rata yang disajikan dalamhubungan!v = v0 pada dan!d "d0 = v (t "t0) juga bisaberasal dari teorema kerja-energi dan sebaliknya, tetapiderivasi ini dibiarkan untuk siswa. (Lihat hasilkarya siswa diantisipasi pada akhir dokumen ini.)wawasan bahwa konservasi energi bertanggung jawabuntuk bentuk persamaan kinematik sangat penting bagi merekaaplikasi yang sesuai. Mereka hanya berlaku

selamaenergi adalah kekal. Sejauh bahwa energi tidakdilestarikan dalam situasi tertentu (misalnya, gesekan), yangpersamaan kinematik tidak valid. Meskipun ini sangatcontoh sederhana metode hipotetiko-deduktif, itusudah cukup untuk menunjukkan cara kerja proses dan menjelaskanbeberapa pengertian yang dapat diturunkan dari sepertipendekatan.Mungkin contoh yang lebih baik dari perumusanhipotesis dalam fisika akan berada dalam mengembangkanpenjelasan tentang sumber gaya apung (FB)dialami oleh objek direndam dalam cairan dengan ρ densitas.Memperhatikan hukum yang menyatakan bahwa tekanan (p) meningkat dengankedalaman (p = ρgd), seseorang dapat menghitung perbedaankarena fluida pada permukaan atas dan bawah dari sebuah kekuatankubus imajiner dimensi A (F = pA) pada berbedakedalaman. Perbedaan kedua jumlah pasukan kegaya apung yang berpengalaman, dan bahkan dapat memprediksi nilaidari gaya apung dari hubungan sehingga diturunkan. Ituadalah, FB = ρVg. (Lihat cerita sidebar 5 di Wenning (2005) untukpenjelasan rinci.)Empirisme di IlmuPengetahuan ilmiah adalah keyakinan berdasarkan alasan danempiris bukti; ketika sedang tentatif, masih cukupawet dan, dalam banyak kasus ilmu didirikan dirawat di

sekolah tinggi, tidak mungkin berubah. Sebuah pemahaman ilmiahalam adalah pemahaman yang telah diuji terhadapbukti empiris bahwa alam menyediakan, dan tidak ditemukaningin, sebuah hukum hipotesis, ilmiah, dan teori dapatdiuji terhadap bukti empiris dengan penggunaanprediksi.Alam sendiri adalah arbiter final ketidaksepakatan apapunantara prinsip, hukum, hipotesis, dan teoridikembangkan oleh para ilmuwan. Sebelum revolusi ilmiah,pengetahuan ilmiah didasarkan pada otoritas kuno,terutama Aristoteles. Dogma agama, khususnya yangdiusulkan oleh Thomas Aquinas (1225-1274 M), jugamemainkan peran penting dalam pembentukan pengetahuanbahwa terintrusi pada sidang 1633 Galileo. Setelahrevolusi ilmiah, fakta, prinsip, hukum, hipotesis,dan teori-teori yang tunduk pada penilaian yang obyektif dalam terangbukti empiris.Galileo teleskopik pengamatan selama bagian awaldari abad ke-17 menunjukkan model Ptolemy tentang mataharisistem yang salah, tetapi tidak mengkonfirmasi bahwa modeldiusulkan oleh Copernicus benar. Bahkan, kemudianpengamatan menunjukkan bahwa bahkan Copernicus salah.Juga tidak pengamatan Galileo menghilangkan bersaing

model tata surya, sistem Tychonic, yangcukup mengagumkan dicatat untuk pengamatan Galileo. Dalammodel ini, Bumi berada di pusat dikenalalam semesta dan Matahari mengorbit bumi setiap hari. Planet-planet digilirannya mengorbit Matahari. pengamatan Galileo tidaktidak konsisten dengan model alternatif. Tidak sampaipengamatan cukup dilakukan sehingga menjadi jelas bahwaKeplerian model sistem surya yang ditiadakandengan gerak melingkar sempurna Copernicus dan gantidengan gerakan elips, adalah benar. Yg tdk dpt dibantahbukti empiris dari gerakan bumi itu tidak diperolehsampai Bradley mengamati penyimpangan cahaya bintang (1729),Bessel menemukan paralaks dari bintang ganda Cygni 61(1838), dan kemudian bukti empiris di pertengahan hingga akhir 19abad seperti pergeseran Doppler pada spektrum bintang danlendutan badan jatuh datang untuk menanggung.Selama tahun kecerdikan manusia danalasan telah menang atas kebodohan. Manusia memilikiberinteraksi dengan alam dalam berbagai bentuk - yangformulasi prinsip-prinsip dan hukum dari pengamatan, makapenciptaan dan pengembangan hipotesis, dan akhirnyateori pembentukan. Semua ini memerlukan kreativitas dansemakin canggih bentuk observasi yangtermasuk teknologi, dan menimbulkan lebih

dan lebihcanggih pemahaman tentang alam. Ini sama sekali tidaklebih benar daripada dalam pengembangan teori. Teori yangciri khas pemahaman ilmiah. Merekakonsisten dengan pengetahuan yang ditetapkan, mereka menyatukan data danaccount data dijelaskan sampai sekarang, mereka kadang-kadangmenunjukkan hubungan yang sebelumnya telah pergi tanpa diketahui,mereka menjelaskan dan sering memprediksi. Ini semua adalah keunggulan dariDarwin Teori Evolusi, tabel periodik Mendeleev's,Wegener teori lempeng tektonik, teori EinsteinRelativitas, Khusus dan Watson dan Crick Double Helix'smodel DNA. Teori-teori ilmu pengetahuan merupakanpuncak pengetahuan ilmiah, namun mereka semua tundukpenilaian dan revisi dalam terang bukti ilmiah baru.J. Phys. Tchr. Educ. Online, 5 (2), Autumn 2009 Page 13 © 2009 Illinois State University Dept FisikaRuang Lingkup dan Batasan Pengetahuan IlmiahPengetahuan ilmiah, karena yang kesimpulanakhirnya didasarkan pada bukti empiris, tidak dapat memberikanjawaban untuk pertanyaan yang tidak memiliki dasar empiris.Sains tidak bisa, misalnya, menentukan jumlahmalaikat yang bisa berdansa atas kepala pin, tidak bisa itumembuktikan atau menyangkal keberadaan tuhan. Hal ini tidak bisa menanganidengan pertanyaan-pertanyaan iman atau moral, atau subjek kontroversialtopik seperti eugenika, penelitian sel induk,

aborsi, dansebagainya. Hal ini tidak dapat digunakan untuk membuat nilai manusiapenilaian. Hal ini bisa, bagaimanapun, menginformasikan keputusan-keputusan ini olehmemberikan informasi yang tepat yang dapat digunakan dalammembuat keputusan tentang masalah ini. Sebagai guru ilmu pengetahuan,kita harus berhati-hati untuk tidak melampaui batas yang ditetapkandengan ketergantungan pada akal manusia dan bukti empiris. Kamiharus berhati-hati untuk menghindari membiarkan siswa kami merasamelalui ilmu pengetahuan bisa menyelesaikan semua masalah.Beberapa pernyataan bahwa para ilmuwan menerima sebagai benar dipertama tampaknya ilmiah tetapi bukan karena mereka dapatterbukti difalsifikasi. (Perhatikan bahwa pernyataan tidakharus benar menjadi ilmiah dengan prinsip Popperdari falsifiability. Lihat Popper, 1963) Sebagai contoh, pertimbangkan.pernyataan berikut berasal dari induksi, "Semuatembaga melakukan listrik ". Seperti mengejutkan karena akantampaknya, ini bukan pernyataan ilmiah karena tidak dapatmembantah. Pernyataan ini bisa dibuktikan jika dan hanya jika semuatembaga di mana-mana di alam semesta telah diuji. Ini adalahpraktis tidak mungkin dilakukan. Pernyataan bahwa semua tembagamelakukan listrik bisa dibantah dengan tetapi kasus tunggal -yang belum ditemukan. Namun, untuk

menemukan ini kasus tunggalmungkin membutuhkan jumlah yang tak terhitung waktu. Pragmatispembelaan induksi, bagaimanapun, adalah mungkin. Ilmuwantelah memutuskan untuk percaya bahwa hasil induksibenar karena kita anggap bahwa seluruh penduduk memilikiciri yang sama seperti yang diperagakan dalam sampel. Ini adalahKeseragaman prinsip Alam, dan merupakan praduga atasyang semua pengetahuan ilmiah terletak.Bahkan hukum ilmiah sederhana seperti ΔV = IR telah merekaketerbatasan, namun keterbatasan ini sering dibiarkan tak tertulis.Perhatikan, misalnya, pemanggang roti 750-Watt. Pada 120pemanggang volt ampere 6,25 menarik ini menyiratkan internalhambatan 19Ω. Bisakah satu layak untuk menggunakanstandar 9-volt baterai untuk daya pemanggang ini? Mengapa atau mengapatidak? Kalau orang menggunakan baterai 9-volt, itu haruspasokan hampir ½ amp arus, sesuatu yang jauh melampauikapasitas baterai untuk menyediakan. Baterai jenis ini disituasi ini akan dianggap "non-ohmik" sebagai Ohmhukum gagal untuk menahan untuk kombinasi elemen sirkuit.Demikian pula, filamen bola lampu - saat lewat dari sebuah nonglowingnegara negara bersinar - memiliki perubahan yang signifikanperlawanan selama "menghidupkan" fase. The tungsten yang

membentuk bohlam memiliki ketahanan yang temperaturtergantung. Oleh karena itu, pernyataan dari perlawanan panjangfilamen L dan A cross section yang resistivitas adalah ρakan lebih kompleks daripada hukum umum lain!R ="LADemikian juga, hasil uji eksperimental yang menguatkan sebuahhipotesis atau teori tidak membuktikan bahwa itu benar, melainkan,isi kandungannya adalah bahwa hipotesis atau teori belumtelah terbukti keliru. Ketika percobaan buktimenunjukkan bahwa prediksi ternyata salah, makahipotesis atau teori dari mana mereka dihasilkan adalahterbukti tidak lengkap atau salah. Sepertiprinsip-prinsip atau hukum, barang bukti yang menguatkan sebuah hipotesis atau teoritidak ada hubungannya dengan konfirmasinya.Proses verifikasi yang digunakan dalam ilmu jauh lebihluas dari pada contoh dengan apel. Ilmiahprosedur verifikasi yang disengaja, intens, daninternasional di lingkup. Semua undang-undang yang dihasilkan melaluiinduksi harus dihukum setiap tes dibayangkan dan di bawahberbagai kondisi secara universal sebelum dikatakanmenjadi layak nama seperti itu. Meskipun demikian, laporan yang berasaldari induksi akan selalu tunduk untuk meragukan dan dapattidak pernah memberikan kita dengan kepastian

yang mutlak. Meski demikian, kamimenerapkan prinsip-prinsip, hukum, hipotesis dan teori-teori seolah-olahmereka sudah benar melampaui segala keraguan. IniPendekatan pragmatis ini diambil karena bekerja pada hari-haridasar tidak selalu bergantung pada kepastian yang mutlak.Cukuplah untuk mengatakan bahwa pendapat ilmiah dibentuk adalahdasar yang cukup untuk tindakan yang paling sebagai bukti telah menunjukkan.Terakhir, kita harus berhati-hati untuk benar memahami sebuahotentik arti dari "penjelasan" dalam ilmu pengetahuan.Kadang-kadang disebutkan bahwa alasan objek pada istirahattetap pada saat istirahat atau benda dalam gerakan mempertahankan negara bagian yang samagerak kecuali beberapa kekuatan tidak seimbang bertindak atas itukarena inersia. Di lain waktu dicatat bahwa tubuhtertarik terhadap satu sama lain karena gaya gravitasi.Kedua "kelembaman" dan "gravitasi" adalah pseudo-penjelasan.Istilah-istilah ini hanya label yang berbeda untuk fakta-fakta yang dinyatakan dalamprinsip-prinsip yang diekspresikan demikian. Penjelasan harus dalam artimenjadi "lebih umum" dari fenomena yang dijelaskan(Nagel, 1961).Implikasi bagi Pengajaran Fisika Sekolah MenengahJadi, apa epistemologi ilmiah harus dilakukan denganmengajar fisika sekolah menengah, atau ilmu

lain ditingkat? Penulis telah mendengar pertanyaan ini dari keduacalon guru fisika dan guru intern fisika.Jawaban atas pertanyaan ini sangat penting, dan harustidak diserahkan kepada kesimpulan pembaca. Sederhananya,jawabannya adalah ini. Pemahaman tentang epistemologi ilmiahharus memiliki pengaruh pada satu cara mengajar.Pertimbangkan kuliah fisika tradisional berbasiskelas. Apa yang kita lihat? Dalam banyak kasus kursuskebanyakan muncul berkisar dua mengajar / belajarstrategi, ceramah oleh guru dan pembacaanbuku pelajaran oleh siswa. Jika seseorang sedemikian beruntungkelas, setiap sesekali akan adademonstrasi atau konfirmasi laboratorium di mana siswamereplikasi percobaan mengikuti petunjuk eksplisitmenunjukkan bahwa instruktur atau buku teks adalah "benar". Sekarang,bandingkan ini dengan agama. Biasanya belajar didasarkan padaajaran dari teks suci (misalnya, Taurat, Alkitab, Alquran, dll)dan seorang pengkhotbah (rabbi, pendeta atau imam, mullah, dll)menjelaskan konten di dalamnya. Ketika ilmu pengetahuan dasar guruJ. Phys. Tchr. Educ. Online, 5 (2), Autumn 2009 Page 14 © 2009 Illinois State University Dept Fisikabelajar siswa terutama pada sebuah buku teks dan kuliah, tidakdasarnya mereka khotbah "iman" dalam ilmu berdasarkan

otoritas daripada ilmu sebagai mode aktif penyelidikan?Ilmu adalah baik tubuh pengetahuan dan caramengetahui. Untuk mengajarkan isi dari ilmu tanpaproses adalah mengajar sejarah, bukan mengejar aktifpengetahuan ilmiah.Jika seorang guru mengajar dengan cara yang konsisten dengancara ilmiah mengetahui, maka ia harus membantusiswa untuk membangun pengetahuan dan pengertian daripengalaman mereka. Metode ini guru harus konsistensebagian besar dari mengajukan pertanyaan, dan membimbing siswa sedemikianrupa untuk menemukan jawaban untuk pertanyaan mereka. Para siswa akanbelajar ketika perhatian mereka diarahkan untuk titik-titik tertentuberfokus pada informasi yang relevan, dan menggambarkesimpulan. Hanya ketika seseorang membantu yang lain untuk melihat hal-haldengan mata sendiri bahwa ia bisa dikatakan guru. Masih,kita harus berhati-hati untuk tidak mengizinkan pendulum pendidikanswing terlalu jauh satu cara. mengajar Sains tidak bolehdianggap sebagai situasi yang baik / atau, penyelidikan berorientasi versustransmisi berorientasi instruksi. Keduanya memiliki tempat mereka dipelaksanaan kurikulum.Namun, mengajar atas dasar otoritas, bahkan dalamilmu pengetahuan, memiliki manfaat. Tempat lebih jelas bisa initerlihat di program pasca-pengantar dalam ilmu

pengetahuan. Ini akantidak masuk akal dalam kursus-kursus ini untuk berpikir bahwa setiap hasilharus didasarkan pada pengalaman tangan pertama danpercobaan. Pada beberapa siswa titik harus mengertibahwa konvergen pendapat ilmu pengetahuan kelembagaan, dalamutama, cukup kredibel, tapi ini tidak harus dilakukan dalampengantar saja dimana guru perlu untuk menginstruksikansiswa baik isi dan proses ilmu pengetahuan.Referensi:Bronowski, J. (1965). Ilmu dan Nilai Manusia. BaruYork: Julian Messner, IncChisholm, R. (1982). Yayasan Mengetahui.Minneapolis: University of Minnesota Press.

Gettier, E. (1963). Apakah dibenarkan pengetahuan keyakinan yang benar?,Analisis, 23, 121-123.Kuhn, T.S. (1970). Struktur Revolusi Ilmiah,2. ed, Chicago:. University of Chicago Press.Lawson, A.E. (1995). Pengajaran Sains danPengembangan Berpikir. Belmont, CA: WadsworthPublishing Company.Nagel, E. (1961). Struktur Ilmu: Masalah diLogika Penjelasan Ilmiah. New York:Harcourt, Brace & World, IncPopper, K. (1963). Dugaan dan refutations: ThePertumbuhan Pengetahuan Ilmiah, London: Routledge.Wenning, C.J. (2005). Tingkat penyelidikan: Hirarki daripedagogis praktek dan proses penyelidikan. Buku harianOnline Guru Fisika Pendidikan, 2 (3), 3-1.