Fysikk og Fascinasjon

en blogg om ny og gammel forskning, og om den fantastiske naturen


Legg igjen en kommentar

Om å bruke modeller til å forstå verden

Jeg synes ofte at kritikk mot forskning, det kan være klimaforskning eller det kan være annet som har med store og viktige spørsmål å gjøre, går omtrent slik:

1. Her har forskerne brukt en modell.
2. Modellen er en forenkling av virkeligheten.
3. Siden virkeligheten er mye mer komplisert, stemmer ikke resultatene av modellen.
4. Jeg vet mye om [fyll inn det som passer, for eksempel hvordan skyer dannes, hvor fort CO2 løses opp i havet, eller historiske temperaturverdier på hytta]. Dette har ikke forskerne fått med i modellen sin.
5. Om de hadde tatt med det som jeg vet, hadde de funnet ut at [fyll inn det som passer, for eksempel at jorda blir kaldere istedenfor varmere].

Dette er jeg litt lei av. Her er hvorfor:

1. Ja, forskerne har brukt en modell.
Forskere bruker alltid en modell. Og det gjør alle andre også. Modeller er den eneste måten det går an å sette tall på verden på. La oss si for eksempel at jeg lurer på hvor lang tid jeg vil bruke på å kjøre til et sted som ligger 100 km unna (og at jeg ikke har internett tilgjengelig, noe som kanskje er en litt drøy antakelse). Hvordan i all verden skal jeg finne ut av det?
Først skal jeg starte bilen, kanskje skru på radioen, og rygge ut av parkeringsplassen. Så skal jeg kjøre ut på veien der det er 30-sone, før jeg kommer til et lyskryss der jeg må vente en stund, og så kommer jeg til en vei med 50-sone, men noen ganger er det trafikk. Og så videre.
Om jeg skulle tatt med alle detaljene som finnes i virkeligheten, ville jeg aldri ha kommet frem til noe svar. Det jeg gjør istedenfor er å lage en modell. Jeg vet at jeg skal kjøre på motorvei mesteparten av veien, der jeg vil kjøre i mellom 90 og 100 kilometer i timen. Men i starten og slutten av turen skal jeg kjøre et stykke på småveier med lavere fartsgrense. Derfor lager jeg en modell som går ut på at jeg kjører hele strekningen i konstant hastighet på 80 kilometer i timen. Ved å anta en konstant men litt lavere hastighet, går jeg ut i fra at det veier opp for småveiene, tiden det tar å starte og stoppe bilen, røde lys og litt trafikk. Nå har modellen gitt meg et regnestykke: Tiden det vil ta å komme frem er lik lengden jeg skal kjøre delt på hastigheten. Svaret blir at det vil ta megen time og ett kvarter å komme meg dit jeg skal.
Ut i fra hva jeg vet om systemet jeg analyserer – hvordan trafikken vanligvis er, og hvor fort jeg pleier å kjøre – er svaret jeg kommer frem til en god antakelse. Men den trenger ikke å være riktig. Om det skjer en stor ulykke mens jeg kjører på motorveien, kan jeg ende opp med å sitte en time i kø. Eller bilen min kan få motorstopp, så jeg kanskje ikke kommer frem i det hele tatt. Jeg vet at slike ting kan skje, men at sannsynligheten er nokså lav.
Modellen kan også brukes til å finne en nedre grense for tiden jeg bruker. Det kan jo hende at jeg treffer en grønn bølge og det ikke er en eneste annen bil på veien, og at jeg får en fandenivoldsk ide om å ligge langt over fartsgrensen. Om jeg regner med en gjennomsnittshastighet på 120 kilometer i timen, vil jeg bruke 50 minutter på å komme frem. Jeg er sikker på at jeg absolutt ikke kan komme fram tidligere enn dette.
Modellen min har altså fortalt meg tre ting: En nedre grense, en mest sannsynlig verdi, og at det ikke finnes noen øvre grense for maksimaltiden, men at svært høye verdier er usannsynlige. Uten en modell hadde jeg ikke hatt noen tall i det hele tatt.

2. Ja, modellen er en forenkling av virkeligheten.
Sånn vil det alltid være. Man kan ikke regne ut virkeligheten. Virkeligheten er dugg i gresset, hull i veien og barn som protesterer. Virkeligheten er humor og humør og overtro.
Siden modeller er forenklinger, er det ikke nok å gjøre regnestykket en gang og si seg fornøyd med det. Man må sjekke hva som skjer når man varierer alle de forskjellige tallene og sammenhengene som går inn i modellen, innenfor de grensene som virker rimelige, og se hva det har å si for utfallet. Noen ting kan varieres så mye man bare vil uten at det påvirker resultatet i det hele tatt. Da kan man bestemme seg for å ta dem helt ut av modellen. Andre ting kan gi kjempeeffekter, og da er det ekstra viktig at man får disse delene så riktige som mulig. Og noen ganger kan ting virke inn på hverandre og gi helt uventede effekter.

3. Selv om virkeligheten er mye mer komplisert, stemmer resultatene av modellen.
Så lenge du ikke har regnet feil, vil resultatene av en modell gi resultater som stemmer for den virkeligheten som beskrives av modellen. Om modellen passer dårlig med virkeligheten, vil det selvfølgelig gi resultater som har mindre med den faktiske virkeligheten å gjøre. Det er her forskningen kommer inn. Det vi gjør som forskere, er å lære om hvordan vi kan bli bedre og bedre til å beskrive virkeligheten ved hjelp av tall og formler. Når resultatene av en modell viser seg å ikke stemme overens med virkeligheten, gjør vi vårt ytterste for å finne ut av hvilken del av modellen som er dårlig, og hvordan den kan gjøres bedre. Store modeller, som dem som brukes til å studere klimaet på jorda, består av svært mange mindre modeller som påvirker hverandre, og som hele tiden forbedres.

4. Om du faktisk vet noe – ikke bare som en anekdote eller en familiehistorie, men som noe som er kvalitetskontrollert og akseptert som vitenskap – er sannsynligheten stor for at forskerne som arbeider med en modell der dette er viktig, også vet om det. Det er en stor og vanskelig jobb å holde oversikt over all den nye kunnskapen som produseres, og resultatene i en vitenskapelig rapport kan godt motsies i flere andre. Dersom det faktisk er sånn at forskerne ikke har fått med seg det du vet, er du velkommen til å gjøre det arbeidet som kreves for å gjøre dataene kjent og aksepterte, eller til å overbevise andre til å gjøre arbeidet for deg eller sammen med deg.

5. For å trekke konklusjoner om klimaet på jorda, eller andre store og viktige spørsmål, er man nødt til å se på helheten. Det er derfor vi bruker disse store modellene. Når flere systemer virker inn på hverandre, kan resultatet noen ganger bli det motsatte av det som virker intuitivt riktig.

Alternativet til å bruke en modell, som ganske riktig er en forenkling av virkeligheten, kan umulig være å forenkle ting enda mer. Jeg skulle ønske jeg hadde en kort og god måte å si dette på, som jeg kunne bruke i møte med slike argumenter. Forslag mottas med takk.

(Og forresten, i tilfelle noen lurer: Jeg er ikke klimaforsker. Noe av det jeg forsker på har sammenheng med klima. Og jeg bruker modeller.)

Globe Environment World Planet Earth Blue Planet

En forenklet modell av jorda, lånt fra denne siden.

Advertisements


5 kommentarer

Hva hvis? Nerd på norsk.

Jeg har hørt at damer som skriver blogg kan få tilsendt gratis sminke og sånn. Det gjør ikke jeg! Merkelig nok. Men her for en stund siden fikk jeg faktisk en hyggelig mail med spørsmål om jeg kanskje muligens kunne godta å få tilsendt noe gratis. Det ble jeg litt skeptisk til, helt til jeg så hva det var: Bok!

Morgenstund med fin bok.

Morgenstund med fin bok.

Denne boka hadde jeg nemlig sett før, dog ikke på norsk. En gang jeg deltok på Abels Tårn hadde paneldeltaker Amir Hammami med seg denne boka, storfornøyd fordi den inneholdt svaret på spørsmålet han var blitt stilt, og han snakket veldig varmt om den.

Så jeg sa JATAKK! og fikk boka i posten, og siden det har jeg kost meg med å lese svarene på ting som «Finnes det nok energi til å flytte verdens nåværende befolkning vekk fra overflaten?» (kanskje, men vi ville nok ødelegge planeten vår i prosessen) og «Hva ville skjedd hvis alle på jorden stod så tett de kunne og hoppet, og alle landet på bakken samtidig?» (hoppingen gjør ingenting, men det ville bli et svare strev å få folk tilbake på plass etterpå og sannsynligvis ville de fleste sivilisasjoner gå under).

Som seg hør og bør når jeg har fått noe gratis kommer nå litt REKLAME (nå er dere advart):

Det som er bra med denne boka er nemlig at forfatteren er mindre lat enn meg. Noen ganger har jeg vært på Abels Tårn for å svare på spørsmål av typen «kan vi lage en evighetsmaskin hvis vi gjør sånn og sånn og sånn» eller «hvor fort må vi flakse med armene for å fly», og så har jeg svart

NEI, DET GÅR IKKE. FOR SÅNN ER FYSIKKENS LOVER.

Da blir programleder litt skuffet, folk sender lange oppfølgingspørsmål og pappa klager på at jeg oppfører meg arrogant.

Men han fyren her (som forresten også har en veldig kul nerde-tegneserie på nett), han regner ut alt. Og litt til. Det er veldig morsomt (om man er av typen som synes sånt er morsomt, du vet vel allerede om du er det eller ikke) og man kan også ende opp med å lære nye ting.

For eksempel: På spørsmålet «Hvis alle mennesker på jorden siktet med en laserpeker på månen samtidig, ville den skifte farge?» ville jeg være fristet til å svare NEI. Men nå vet jeg at om man dekket Asia med megawatt-lasere (sånne har blitt utviklet av det amerikanske forsvarsdepartementet for å ødelegge raketter i luften, men jeg tror ikke de kom helt i mål) så ville man ha klart å lyse opp hele månen. Og jeg har svaret på ha slags lasere vi måtte ha brukt for å fordampe hele månen (men jeg sier det ikke, bæda).

Altså: Løp og kjøp (takk for bok, send gjerne fler).


Legg igjen en kommentar

Førjulstid og tidsklemme. Og eggeskall

Førjulsstemning på Bllindern

Førjulsstemning på Blindern

Selv om jeg er glad i å kunne jobbe korte dager og være fleksibel og ha hjemmekontor og gå lunsjturer i skogen, så er det ikke alltid at jeg klarer å finne den fine balansen mellom antall oppgaver og mengde med tilgjengelig tid til å gjøre dem på. I høst har jeg ofte havnet litt bakpå, og når barna blir syke, og jeg blir syk, og prosjekter forsinkes og utstyr fusker og det plutselig snart er jul, så blir det ikke mye tid til bloggskriving, for å si det sånn.

Helt knallhard på prioriteringene klarer jeg allikevel ikke å være. I dag har jeg tatt meg tid til både å være med på Abels tårn og til å høre på en av mine favorittjournalister, nemlig Eivind Nicolai Lauritsen i Aftenposten Viten, som besøkte oss på Kondenserte Fasers Fysikk for å snakke om forskning i media. For meg er disse formidlingsaktivitetene i media egentlig bare kos, og noe jeg stort sett bruker «fritiden» min på (det vil si at jeg gjør forberedelser og skriving hjemme på kvelden og i helgene, men alternativet hadde kanskje vært å gjøre jobb-jobb i denne tiden; hva som skal regnes som arbeidstid og fritid er ikke alltid så lett å definere). Allikevel tenker jeg at det kan være noe av det viktigste jeg gjør, og at det, som Eivind på sitt iherdigste formante oss om i dag, er en del av vår samfunnsplikt, rett og slett.

I Abels tårn i dag snakket jeg om hønseegg, som kanskje høres litt rart ut for en fysiker, men det er faktisk nært knyttet til det jeg jobber med til daglig. Eggeskallet er laget av kalsiumkarbonat, som er det samme som du finner i mange typer skjell, koraller, kritt, kalkstein og marmor, og som det pumpes opp olje fra på Ekkofisk-feltet i nordsjøen. Dessuten: om vi kan forstå fullt ut de imponerende prosessene som høna benytter seg av for å bygge et eggeskall i løpet av 15 timer, og hvordan andre organismer lager sine skall og skjeletter, kan det gjøre oss i stand til å lage bedre og sterkere materialer. I ett av mine forskningsprosjekter prøver vi å få mikroorganismer til å hjelpe oss til å lage sement av kalsiumkarbonat, noe som vi håper kan bli bedre for miljøet enn dagens sementproduksjon.

Det er jo koselig i desember, da.

Det er jo koselig i desember, da.

Nå er klokka snart ni om kvelden og jeg har brukt tiden min på å blogge istedenfor å skrive på artikkelen som skal være ferdig så snart som bare mulig. Prioriteringer, prioriteringer.

God helg!


3 kommentarer

Abels Tårn på P2 i morgen

vaffelogvitenskapOioi! I morgen skal jeg for første gang på direktesendt radio! Det blir gøy, og ikke så lite skummelt…

Abels Tårn er et fast innslag i Ekko på P2, som sendes direkte fra realfagbiblioteket på Blindern hver fredag klokka 10. For å gjøre litt ekstra stas ut av det spanderer biblioteket gratis vafler og kaffe. Det er altså bare å møte opp, om man skulle være i nærheten.

Jeg skal sitte i panel sammen med kjemiker Einar Uggerud og biolog Anders Nielsen, og forsøke å svare på ymse spørsmål som lytterne har sendt inn. Jeg har fått spørsmålene på forhånd, så jeg bør jo greie å svare. Om jeg ikke får jernteppe. Urk… men da får jeg bare håpe at de andre paneldeltakerne trår til med litt prat for å dekke opp for meg. Det kan hende det blir noe snakk om vannsøl og vektløshet. I tillegg til kraftfor og dynetrekk som vrenger seg i vask. Og hvalbæsj?! Jeg er spent.