Prawda w badaniach naukowych

Mi這sz Marczak
Wavicon Technics Polska Sp. Z.o.o
milosz.marczak1@wp.pl

Ryszard Marczak
ryszard.marczak@gmail.com
Emerytowany Profesor

S這wa kluczowe: prawda, fa連z, metoda naukowa, weryfikacja, falsyfikacja

Streszczenie

W artykule przedstawiono podstawowe poj璚ia stosowane w procedurze bada naukowych, klasyczny model tworzenia (pozyskiwania) rzetelnej wiedzy naukowej opartej z jednej strony o weryfikacj czyli potwierdzanie prawdziwoci hipotez naukowych a z drugiej o falsyfikacj prowadz鉍a do odrzucania fa連zywych hipotez naukowych. Om闚iono tak瞠 kilka przyk豉d闚 dotycz鉍ych krytyki publikacji w豉snych jednego z autor闚 tej pracy przez oponent闚 zewn皻rznych i na odwr鏒 - naszej krytyki prac opublikowanych przez innych. Procedura powy窺za jest bowiem istotnym elementem w metodzie pozyskiwania rzetelnej wiedzy naukowej.

1. Wprowadzenie

Genez niniejszej pracy by artyku J. Sadowskiego [1] zawieraj鉍y propozycj wprowadzenia "nowych miar zu篡cia, zu篡wania i odpornoci na zu篡wanie tribologiczne", kt鏎ych potrzeba wynika豉 - zdaniem Autora "ze zbyt du瞠j g瘰toci energii tarcia i pracy w豉ciwej zu篡cia"; Wielkoci te "jako energetyczne mierniki odpornoci na zu篡wanie tribologiczne mog osi鉚a wartoci przekraczaj鉍e o kilka rz璠闚 wartoci ciep豉 topnienia i ciep豉 parowania badanego materia逝". Propozycja zosta豉 podtrzymana w artykule [2] i wyg這szonym referacie na obradach X JKEUT (Stare Jab這nki, wrzesie 2005r.)
Podstawowego b喚du J. Sadowskiego wtedy nie wykryto, gdy go nie szukano.
Z這穎ny w jaki czas potem w redakcji Tribologii artyku pt "Istota przyczyny uzyskiwania "zbyt du瞠j wartoci g瘰toci energii tarcia i pracy w豉ciwej zu篡cia w pomiarach kalorymetrycznych procesu tribologicznego [4] zosta przes豉ny a do 3 recenzent闚, kt鏎zy swoimi uwagami wp造n瘭i na jego ostateczny kszta速.
Wykazano w nim, 瞠 tarcie, szczeg鏊nie tarcie suche, jest destrukcyjnym procesem przetwarzania energii i materii. Doprowadzana z zewn靖rz do pary tr鉍ej (swoistego uk豉du termochemicznego) energia mechaniczna w ulega w czci przemianie na ciep這, w czci jest zu篡wana na wytwarzanie produkt闚 zu篡cia i wzrost energii wewn皻rznej element闚 pary tr鉍ej oraz poszczeg鏊nych ziaren cieru. Nie wnikaj鉍 bli瞠j w natur zachodz鉍ych tam proces闚 fizykochemicznych nale篡 stwierdzi, 瞠 bezwzgl璠na warto energii mechanicznej w przetwarzanej w procesie tarcia suchego cia rzeczywistych (np. metali) jest wi瘯sza od bezwzgl璠nej wartoci wydzielanej przez ten uk豉d energii cieplnej qw, zatem:

|w| > |qw|

Wykrycie b喚du nast雷i這 przy wsp馧udziale drugiego wsp馧autora i polega這, og鏊nie bior鉍, na z貫j interpretacji przez J. Sadowskiego znaczenia poj璚ia "pracy w豉ciwej zu篡cia". Szczeg馧owe wyjanienie zawarte jest w artykule [4]. Wielko ta nie charakteryzuje warunk闚 pojawiaj鉍ych si w obszarze tarcia. Mo瞠 by wykonana w jednym testerze w odpowiednio d逝窺zym czasie lub w kr鏒szym za pomoc odpowiednio licznych tester闚;
Jej wielko zale篡 od rodzaju testera i warunk闚 wymusze. Nie jest to sta豉 materia這wa.
Praca w豉ciwa zu篡cia1 nie charakteryzuje zatem indywidualnego materia逝, lecz uk豉d materia堯w tartych w danym testerze.
W budowie maszyn jest wykorzystywana jako miara trwa這ci danego w瞛豉 tarciowego. Modeluje si geometri styku, materia造 i wymuszenia wyst瘼uj鉍e w danym skojarzeniu tarciowym, i bada jego trwa這. Metoda ta jest to do dzisiaj najlepszym sposobem poprawy najs豉bszego ogniwa maszyny.
W wiecie buduje si rocznie oko這 400 takich tribometr闚.

Dla scharakteryzowania warunk闚 termicznych obszar闚 tarcia przydatna jest natomiast "moc emitowanej na spos鏏 ciep豉 pracy tarcia".

W konkluzji podtrzymano wniosek o odrzucenie propozycji wprowadzenia "nowych miar zu篡cia, zu篡wania i odpornoci na zu篡wanie tribologiczne" wysnutej z b喚dnych przes豉nek. Zaproponowano natomiast uzupe軟ienie bilansu cieplnego w modelu J. Sadowskiego o warto ciep豉 utleniania danego metalu.

Wykrycie istoty b喚du J. Sadowskiego na drodze weryfikacji by這 trudne, natomiast okaza這 si stosunkowo proste przy zastosowaniu falsyfikacji [5, 6]. Ide tej metody autorzy przedstawili na seminarium w dniu 8.04.2006r [7].
Du瞠 zainteresowanie wykazane po seminarium sk這ni這 autor闚 do opublikowania jego treci.


1Praca w豉ciwa zu篡cia - termin ten wprowadzony przez J. Sadowskiego kojarzy si b喚dnie z e sta章 materia這w.

2. Podstawowe poj璚ia


Prawda - definicja klasyczna (wg Arystotelesa) - zgodno, adekwatno treci z rzeczywistym stanem rzeczy, inaczej obiektywna rzeczywisto.
Prawda - podstawowa (obok fa連zu) logiczna warto s鉅闚 w logice dwuwartociowej.
Weryfikacja - metodologiczna procedura prowadz鉍a do potwierdzenia prawdziwoci danego zdania (twierdzenia, hipotezy) w procesie jego sprawdzania.
Falsyfikacja - metodologiczna procedura stwierdzenia fa連zywoci twierdze (b喚dnoci hipotez) w procesie ich sprawdzania, prowadz鉍a do ich odrzucenia; jest przeciwie雟twem weryfikacji.
Hipoteza - przypuszczenie wymagaj鉍e weryfikacji lub falsyfikacji.
Teoria - og鏊na koncepcja oparta na poznaniu i zrozumieniu istotnych czynnik闚 kszta速uj鉍ych pewn sfer rzeczywistoci np. w zakresie praw przyrody.
Teoria prawdy - poj璚ie filozoficzne - cile zwi頊ane z teori poznania rozwa瘸nia nad istot prawdy, jej kryteriami oraz metodami stwierdzania, uzasadniania i weryfikacji prawd.
B章d formalny - b章d we wnioskowaniu pope軟iany w闚czas, gdy z przes豉nek (nawet prawdziwych) nie wynika logicznie wniosek.
B章d materialny - b章d we wnioskowaniu pope軟iany w闚czas, gdy przynajmniej jedna z przes豉nek jest fa連zywa (co mo瞠 by powodem fa連zywoci wniosku).

3. Metoda naukowa

Klasyczny model metody eksperymentalnej
Metoda naukowa to okrelona procedura, kt鏎a powinna by stosowana w procesie pozyskiwania lub tworzenia rzetelnej wiedzy naukowej. Metoda naukowa jest te zbiorem zasad, na podstawie kt鏎ych przyjmuje si lub odrzuca analizowane teorie lub opisy zjawisk. Przyk豉danie miary tych zasad do okrelonych teorii czy opis闚 decyduje o tym, czy zostan one uznane za rzeteln wiedz naukow
Zweryfikowana hipoteza staje si teori i zwi瘯sza stan wiedzy; nie zweryfikowana zostaje odrzucona.
Wyniki bada naukowych zwykle poddawane s krytyce innych naukowc闚. Nauka jest bowiem w swej istocie procesem spo貫cznym, w kt鏎ym jedni naukowcy sceptycznie przygl鉅aj si wynikom pracy innych naukowc闚 i akceptuj je lub odrzucaj w oparciu o obiektywne kryteria. Proces ten odbywa si zazwyczaj poprzez publikowanie wynik闚 prac w czasopismach naukowych. Przyjmuje si, 瞠 przyj璚ie publikacji do druku nast瘼uje po zrecenzowaniu jej (cz瘰to anonimowo) przez co najmniej dwie osoby zajmuj鉍e si t sam dziedzin bada; warunkiem koniecznym jej ukazania si s pozytywne opinie recenzent闚. Publikacja mo瞠 by pniej komentowana, krytykowana i oceniana przez innych badaczy, kt鏎zy jeli uznaj, 瞠 zawarte w niej informacje nie s wiarygodne, mog publikowa wyniki swoich bada stoj鉍ych w opozycji do kontrowersyjnej pracy.
Du篡 wp造w na kierunek prac naukowych maj te konferencje, na kt鏎ych tocz si oficjalne i nieoficjalne dyskusje mi璠zy naukowcami.

Falsyfikowalny model metody eksperymentalnej
Poj璚ie falsyfikowalnoci zosta這 wprowadzone przez austriackiego logika i filozofa (1902-1994) Karla Poppera w pracy " Logika odkrycia naukowego" [5] ; ma ono kluczowe znaczenie dla rozr騜nienia, czy dana hipoteza jest naukow, czy nie.

    Ka盥a hipoteza opisuj鉍a pewien aspekt rzeczywistoci czy zjawisko, aby m鏂 by uznan za teori naukow musi spe軟ia nast瘼uj鉍e kryteria:
  1. musi zosta og這szona publicznie, aby szeroka spo貫czno mog豉 si zapozna z jej treci;
  2. powinna umo磧iwia precyzyjne przewidywanie wynik闚 dowiadcze lub konsekwencji zdarze;
  3. przewidywania wg niej musz by zgodne z uznanymi za obowi頊uj鉍e teoriami i wiedz z tej dziedziny.

Je瞠li hipoteza posiada wymienione cechy (a, b, c), to aby by uznan za naukow musi by falsyfikowalna, to znaczy musi w jej ramach istnie przewidywany wynik eksperymentu, wyjanienie zjawiska lub konsekwencji zdarzenia, kt鏎e umo磧iwi stwierdzenie, 瞠 teoria jest b喚dna. Sfalsyfikowana hipoteza jest b喚dn teori naukow.
Wed逝g Imre Lakatosa (1922 - 1974), w璕ierskiego filozofa nauki [6], je瞠li nawet uda si komu w naukach cis造ch wykona eksperyment falsyfikuj鉍y, to reszta naukowc闚 wcale tak szybko ze starej teorii nie rezygnuje. Zauwa篡 te, 瞠 w豉ciwie ka盥 teori da si tak zmodyfikowa, aby pozornie falsyfikuj鉍y eksperyment jako z ni pogodzi.
Przyk豉dowo, gdy okaza這 si, 瞠 promieniotw鏎czy rozpad j鉅er atom闚 nie spe軟ia zasady zachowania energii, wymylono " ad hoc" now cz零tk elementarn o nazwie neutrino tylko po to, aby uratowa t zasad, cho ze wzgl璠u na wynik falsyfikacji nale瘸這 j w tym momencie odrzuci (odkryte w jaki czas potem neutrino tylko umocni這 t zasad).
Lakatos wymyli nowe poj璚ie tzw. programu badawczego , kt鏎ym jest zbi鏎 teorii podstawowych zwanych paradygmatem. Na ich bazie buduje si teorie szczeg馧owe. Paradygmat jest jednak zwykle "wi皻y" i nienaruszalny.
Wed逝g modelu Lakatosa - nauka to poprawnie skonstruowany paradygmat oraz potwierdzone eksperymentalnie teorie szczeg馧owe.

4. Przyk豉dy

Przyk豉d 1
W latach 1972-1976 sprecyzowano koncepcj mechanizmu oddzia造wania aktywnych zwi頊k闚 zawartych w rodkach smarowych z powierzchni metali [8, 9].
W rozprawie habilitacyjnej [9] przedstawiono j nast瘼uj鉍o: "do wywo豉nia uplastycznienia nie jest wa積a faza (gaz, ciecz, cia這 sta貫), z kt鏎ej cz零teczki chemiczne wi嘀 si chemisorpcyjnie z zewn皻rznymi atomami metalu, lecz fakt zajcia tego wi頊ania. Zmniejszenie energii w powierzchniowej warstwie atom闚 metalu musi odbi si na stanie napr篹e w przyleg造ch warstwach atom闚, si璕aj鉍 w g章b warstwy wierzchniej na odleg這 setek A. Mechanizm dzia豉nia cz零teczek znanych smar闚 sta造ch (np. typu MoS2) b璠zie w tym przypadku podobny do mechanizmu dzia豉nia cz零teczek aktywnych zwi頊k闚 chemicznych wchodz鉍ych w sk豉d smar闚 p造nnych"
Powy窺za koncepcja by豉 w opozycji do istniej鉍ych w tym czasie pogl鉅闚 specjalist闚 z zakresu rodk闚 smarowych jak i stop闚 這篡skowych.
Na jej podstawie wysnuto wniosek, 瞠 SMARNO (cecha przypisywana rodkom smarnym) jest to窺ama ze LIZGOWOCI (cech przypisywan stopom 這篡skowym).
Oponentem powy窺zego pogl鉅u by m.in. prof. Andrzej Wachal, kt鏎y dopiero w 1979 roku podczas Jesiennej Szko造 Tribologicznej w Lubiatowie przyzna, 瞠 smarno jest w豉ciwoci zespo這w.
Koncepcja wytrzyma豉 pr鏏 czasu. Pos逝篡豉 do sformu這wania i weryfikacji tez w kilku rozprawach doktorskich; Pozwoli豉 tak瞠 wyjani brak r騜nic w pomiarach wielkoci pracy tarcia uk豉d闚 piercie-kulka smarowanych p造nnymi i sta造mi aktywnymi rodkami smarnymi (zjawiska Rebindera).
Do grupy w豉snoci tribologicznych (ocenianych w zale積oci od rodzaj闚 tarcia i jego parametr闚 oraz temperatury), zalicza si:
- warto i zmiany wartoci wsp馧czynnika tarcia;
- intensywno zu篡cia i jej zmiany.
Na pierwszym Kolokwium Tribologicznym odbytym w Janowie Lubelskim w 1978 roku przedstawiony podzia zosta skrytykowany przez prof. Andrzeja Wachala;
Stwierdzi On, 瞠 te cechy, kt鏎e zaliczy貫m do w豉ciwoci u篡tkowych, a mianowicie: funkcjonalno, zdolno do dotarcia, trwa這 w danych warunkach wymusze, odporno na b喚dy wykonawcze, odporno na b喚dy eksploatacyjne s atrybutami w豉ciwoci u篡tkowych.
Zgodzono si z tym pogl鉅em i w artykule opublikowanym w "Wybranych problemach tribologii" zale積o ta zosta豉 poprawiona rys.4.
W豉ciwoci u篡tkowe stanowi zatem oddzieln grup w豉ciwoci. Podlegaj one ocenie u篡tkownika. Oceny te mieszcz si w przedziale dobry - z造. Dzisiaj do najwa積iejszych cech nale篡 zaliczy koszty zar闚no wytworzenia jak i eksploatacji.

Przyk豉d 3
Wykrycie b喚du w pracy J. Sadowskiego nie by這 豉twe z tego powodu, 瞠 wszyscy jestemy przyzwyczajeni do weryfikacji hipotez naukowych. Inaczej m闚i鉍 nie jestemy nastawieni na poszukiwanie b喚du. W wi瘯szoci rozpraw doktorskich zaraz po tezie rozprawy wyst瘼uje zapis: "Prawdziwo tezy b璠 uwa瘸 za udowodnion je瞠li np. przeprowadzany eksperyment przyniesie przewidywany wynik lub wyjani zjawisko".
Zdaniem Mi這sza Marczaka artyku "Nowe miary ..." jest 豉two falsyfikowalny. Wed逝g niego falsyfikowa nale篡 naukow hipotez g這sz鉍, 瞠 "artyku nie zawiera b喚du w bilansie energii". Nale瘸這 wi璚 go szuka! B章d zosta wykryty, co oznacza, 瞠 wynik falsyfikacji jest na "tak"; zatem sfalsyfikowana hipoteza jest b喚dn teori naukow. R闚nie 豉two mo積a znale rodzaj pope軟ionego b喚du. Wielko uzyskanej w eksperymencie pracy tarcia i tzw. "pracy w豉ciwej zu篡cia" jest prawdziwa. Przypisanie jej cechy "absurdalnie du瞠j" jest fa連zywe. Wynika st鉅 wniosek, 瞠 pope軟iony zosta b章d formalny.

Podsumowanie


W nauce chyba nic nie jest na pewno. Tak by這 np. w przypadku postaci Karla R. Poppera.W starszej encyklopedii znaleziono - Karl Popper, angielski filozof; w nowszej - Karl R. Popper, austriacki logik i filozof, od 1945 r. w W. Brytanii. W jego ksi嘀ce pod fotografi, a przed nazwiskiem jest angielski tytu szlachecki - sir. Zgadzaj si tylko daty urodzenia i mierci (1902 - 1994). W swoim d逝gim 篡ciu stworzy dzie這 olbrzymie - wiat hipotez falsyfikowalnych.

Mo積a przypuszcza, 瞠 w naukach dowiadczalnych, w najbli窺zej przysz這ci, falsyfikowalno hipotez naukowych znajdzie szerokie zastosowanie "twierdzenia falsyfikowalne mo積a sprawdzi drog systematycznych pr鏏 falsyfikacji nie zak豉daj鉍ej 瘸dnych wniosk闚 indukcyjnych, a wy章cznie tautologiczne przekszta販ania logiki dedukcyjnej, kt鏎ych zasadno nie bywa kwestionowana".

Mylimy, 瞠 warto zainteresowa si t problematyk w naukach technicznych.

Wracaj鉍 do tematu informujemy o nowych pogl鉅ach na przekszta販anie energii w procesie deformacji, zawartych w publikacjach: dr Jerzego Koryckiego (Tribologia 2/2005) oraz J. Koryckiego i Czes豉wa Kajdasa (Tribologia 5/2005).

Szczeg鏊nie za polecamy artyku J.Koryckiego (Tribologia 6/2005) p.t. "Analityczny opis proces闚 zu篡cia w modelowych w瞛豉ch tarcia - niezmienniki w procesach zu篡cia".

Opracowany w badaniach model matematyczny stwarza podstawy por闚nywania wynik闚 pomiar闚 uzyskiwanych za pomoc r騜nych maszyn tarciowych i zu篡cia wyst瘼uj鉍ego w w瞛豉ch tarcia maszyn.

Bibliografia

[1] Sadowski J.: Nowe miary zu篡cia, zu篡wania i odpornoci na zu篡wanie tribologiczne. Tribologia 1/2005 (199) s. 7.
[2] Sadowski J.: Ocena obj皻oci zu篡tego materia逝 w systemie tribologicznym. Materia造 X Jubileuszowego Kongresu Eksploatacji Urz鉅ze Technicznych. Stare Jab這nki 06-09.09.2005, s. 471.
[3] Marczak, R.: Pozorny czy prawdziwy przyrost obj皻oci w procesie tribologicznego zu篡wania. Referat wyg這szony w dniu 08.09.2005r. na X Jubileuszowym Kongresie Eksploatacji Urz鉅ze Technicznych. Stare Jab這nki 06-09.09.2005.
[4] Marczak, R.: Istota przyczyny uzyskiwania "zbyt du瞠j" wartoci g瘰toci energii tarcia i pracy w豉ciwej zu篡cia w pomiarach kalorymetrycznych procesu tribologicznego. Tribologia 1/2006 (205) s. 47.
[5] Popper K .R.: Logika odkrycia naukowego. PWN, Warszawa 2002.
[6] Lakatos I.:"http://pl.wikipedia.org/wiki/Imre_Lakatos"
[7] Marczak R. Marczak M.: Prawda w badaniach naukowych. Referat wyg這szony w dniu 8.04.2006r. w Instytucie Eksploatacji Pojazd闚 i Maszyn wydzia逝 mechanicznego PR.
[8] Marczak R. Ziemba S.: Trybologia jako nauka - kierunki i perspektywy jej rozwoju. Materia造 III Sympozjum Trybologicznego "Szko豉 Jesienna" Z這ty Potok, 9.1973. s 5-28.
[9] Marczak, R.: Praca habilitacyjna. Trybologiczne w豉snoci materia堯w 這篡skowych. Informator WITPIS 21/77, 1977.
[10] Marczak, R.: Badania materia堯w tribologicznych. W zbiorze Wybrane Problemy Tribologii PWN Warszawa 1990.