Gözlem, Deney ve Ölçme

Gözlem, bir gözlem önermesinin ifade ettiği bilgiye erişmeyi sağlayabilen bir fiziksel yöntem biçimidir. Gözlemle sınanan gözlem önermesi, gözlem sonucunda doğrulanırsa, bu önermenin karşılığı olan bir olgu bulunur. Bu olgu gözlem önermesini doğru kılar. Gözlemci, sınamaya değer bulduğu gözlem önermesini gözleme dayanarak doğrulayabilirse, bu önermeyi doğru kulan olgunun bilgisine erişmiş olur. Eğer gözlem önermesi gözlemle sınama sonucunda yanlışlanrsa, bu önermenin değillemesi doğrulanmış olur.

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

Gözlemleyenler (i) gözlemci ile (ii) gözlem aygıtını kapsar.

Gözlemlenenler (i) gözlemlenen a nesne dizgesi, (ii) gözlemlemenin yapıldığı t zaman anı veya zaman aralığı, (iii) gözlemlenen u yeri (uzay noktası veya bölgesi), (iv) dolaysız olarak gözlemlenen gözlem verileri ve (v) dolaylı olarak gözlemlenen gözlem sonucunu kapsar.

Bir gözlemin ürettiği bilgi, bu gözleme yol açan sorunun bir olanaklı yanıtı olan bir önermeyle ifade edilir. Bu önermenin nesnel bilgi ifade etmesi için (i) önerme bilim insanları topluluğunca kabul edilebilir olmalı, dolayısıyla söz konusu gözlem nesnel olmalıdır. (ii) Önerme gerekçelendirilmiş olmalı, dolayısıyla gözlem güvenilir olmalıdır. (iii) Önerme doğru olmalı, dolayısıyla gözlem sağlam olmalıdır. (Gözlem sağlam ise dolaylı olarak gözlemlenen durum bir olgudur. Bu olgu gözlem sonucudur. Gözlem sonucu da sözü geçen önermeyi doğru kılar.)

Hangi türden bilimsel işlemler gözlem sayılabilir? Hangi olaylar gözlemlenebilir?

Gözlemlenebilir şeyler (nesne dizgeleri, olay ve olgular) varlık sayılabilir mi? Bilimsel ger­çekçilik görüşünü savunanlar bu soruyu olumlu olarak, bu görüşe karşı çıkan pozitivist ve deneyci görüşleri, kısaca gerçekçilik-karşıtlığı görüşünü, savunanlar olumsuz olarak yanıtlamıştır.

Gözlemsel bilgi, yani gözlemle doğrulanmış gözlem önermelerinin ifade ettiği bilgi ile gözlemsel-olmayan önermelerin ifade ettiği bilgi arasında kesin fark bulunur mu? Gözlem önermelerinin doğrulanması ile gözlemsel-olmayan önermelerin pekiştirilmesi arasında fark kesin mi? Gözlem önermelerinin ifade ettiği bilgi, gözlemsel-olmayan önermelerin, özellikle teori öğesi kapsayan önemelerin, ifade ettiği bilgiden bağımsız olabilir mi?

Deney, koşulları deneycinin müdahalesi sonucunda belirlenmiş olan bir gözlem olarak tanımlanabilir. Deneyci, deneyi yapan bilim insanı veya bilim insanı ekibidir. Deney, gözlem gibi doğaya sorulan bir soruyu yanıtlamak amacıyla yapılan bir işlem sayılabilir. Ancak deneye yol açan soru koşulludur. Önce deneyci bu koşulun yerine gelmesini sağlayan bir müdahalede bulunur, sonra da gözlem yapılır.

Ölçme, gözleme ya da deneye konu olan nesne-dizgelerinin niceliklerine sayısal değer verme işlemidir.

Oran ölçeğinin aralık ölçeğin­den farkı, ölçülen niceliğin aralık ölçeğinin bütün özelliklerini yerine getirmesi dışında, bu niceliğin gerçek sıfır değerini alabilmesidir. Bir niceliğin “gerçek sıfır” değerini alması, niceliği ölçülen nesne dizgesinin o nicelikten tümüyle yoksun ol­duğu anlamına gelir.

Bir nesne dizgesi, F ise a ’nın (t zamanında ve u yerinde) taşıdığı bir nicelik, yani bir be­lirlenebilir niceliksel özellik olsun. F ’nin değerleri, bu belirlenebilirin altındaki belirlenmiş niceliksel özelliklerdir. Ölçme, a nesne dizgesinin t zamanında ve u yerinde F niceliğinin hangi değerini taşıdığını gözlem ve/veya deneyle saptanması demektir. Burada şu iki koşul yerine gelmelidir: (i) t zamanı ve u yeri, taşınılan değerin tek olmasını sağlamalı. (ii) Ölçmeyi yapan bilim insanı (gözlemci veya deneyci) gözlem ve/veya de­ney sonucunu bir birim kullanarak belirtmelidir.

 a1 hidrojen gazı kitlesi t1 zamanında u yerinde oksijenle tepkimeye girer­se, tepkimenin bittiği t2 zamanında u yerinde bir su kitlesi var olacak mı? Bu sorunun genel biçimi ise a1 nesne dizgesi t1 zamanında u yerinde D nesne-durumunda ise, t2 za­manında u yerinde F olan bir şey var olur mu? şeklindedir.

a taşı t1 zamanında 44.145 metre yüksekliğindeki kulenin tepesinden ser­best düşmeye başlar ise, a taşı t1 zamanından 3 saniye sonra kulenin dibi­ne erişir mi? Atılan cisim a, cismin atıldığı yer u1, cismin atıldığı zaman t1, cismin düştüğü yer u2 ve cismin düştüğü zaman t2 olsun. Buna göre bu sorunun genel biçimi şöyledir: a cismi, t1 zamanında u1 yerinde bulunup serbest düşmeye başlar ise, a cismi, t2 zamanında u2 yerinde bulunur mu?

a nesne dizgesi bir metal kitlesi olup u yerinde [t1, t2] zaman aralığında yete­rince ısıtılırsa, a nesne dizgesi u yerinde [t1, t2] zaman aralığında genleşir mi? “cıva kitlesidir ve ısıtılıyor” ifadesini “D1 nesne-durumundadır”, “u yerinde gen­leşir” ifadesini “D2 nesne-durumundadır”, “[t1, t2] zaman aralığı” ifadesini de “t zamanı” ile gösterirsek, (21) sorusunu genel biçimi şöyle olur: a nesne dizgesi t zamanında D1 nesne-durumunda ise, a nesne dizgesi t zamanında D2 nesne-durumunda olur mu?

Sabit sıcaklık derecesinde a gaz kitlesinin hacmi [t1, t2] zaman aralığında 1 litre hacminden 0.5 litre hacmine geçerse, a gaz kitlesinde [t1, t2] zaman aralığında hangi basınç-olayı meydana gelir? Sorunun genel biçimi şöyle olur: a nesne dizgesinde [t1, t2] zaman aralığında F1* ’dan F2* ’a geçiş tipinden bir F-olayı meydana gelirse, a nesne dizgesinde [t1, t2] zaman aralığında hangi G -olayı meydana gelir?

Yukarıdaki tanımı örnekleyecek olursak, sözgelişi F-lik, Uzunluk, Uzunluk (a2, t2, u2) = 5 cm ve Uzunluk (a1 , t1 , u1) = 2 cm olsun. Uzunluk niceliğinin bir değeri olan 5 cm gene bu niceliğin bir değeri olan 2 cm’den büyüktür. Öte yandan (daha önce belirtildiği gibi) şu koşul doğrudur: F1* ile F2* , F niceliğinin değerleri olup, φF i (F1* ) = r1 ve φF i (F2* ) = r2 ise; F2* değeri, F1* değerinden büyüktür ancak ve ancak r2 > r1 ise. Yukarıdaki örnekle ilgili olarak φF i (5cm) = 5 ve φF i (2cm) = 2 eşitliklerini göz önüne alalım. 5 cm, 2 cm’den büyüktür ancak ve ancak 5 > 2 ise. Oysa “5 > 2” doğrudur. O halde 5 cm uzunluk değeri, 2 cm uzunluk değerinden büyüktür. “5 cm, 2cm’den büyüktür” ve Tanım 1’den (F-lik, Uzunluk olduğunda) “t2 zamanında u2 yerinde bulunan a2 çubuğu, t1 zamanında u1 yerinde bulunan a1 çubuğundan uzundur (büyüktür)” sonucunu türetebiliriz.  

Örneğin Renk belirlenebilirinin değerleri arasında renk benzerliğine dayanan bir sıralama bağıntısı vardır. Bu sıralamada kırmızı tonlar turuncu tonlara, tu­runcu tonlar sarı tonlara, sarı tonlar yeşil tonlara, yeşil tonlar mavi tonlara, mavi tonlar mor tonlara, mor tonlar ise kırmızı tonlara benzer. Böylece renk benzer­liği sıralamasının bir daire biçiminde olduğunu görüyoruz. Bundan dolayı bu gibi sıralamalara dairesel sıralama denir.

Dairesel sıralama bağıntısı yansımalı (refleksif) ve bakışımlı (simetrik) olup, geçişli (transitif) değildir. Bağıntı yansımalıdır, çünkü her renk tonu kendine benzer. Bağıntı bakışımlıdır, çünkü bir renk tonu ikincisine benzerse, ikincisi de birincisine benzer. Bağıntı geçişli değildir, çünkü bir renk tonu ikincisine, ikincisi üçüncüsüne benzerse, birincisi üçüncüsüne benzemeye­bilir. Nitekim mavi tonlar mor tonlara, mor tonlar kırmızı tonlara benzemesine karşın, mavi tonlar kırmızı tonlara hiç benzemez. Ama ardı ardına gelen renk tonları bir­birine benzediğinden bir sıralama bağıntısı oluştururlar.

Bir belirlenebilir özelliğin değerleri arasındaki sıralama bağıntısı bir benzerlik ise, bu belirlenebilirin bir niteliksel özellik, kısaca bir nitelik olduğu söylenir. Örneğin Renk belirlenebiliri bir niteliktir. Değerleri arasındaki sıralamanın büyüklük derecesine dayanan belirlenebilirlere niceliksel özellik, kısaca nicelik denir. Örneğin Sertlik, Sıcaklık, Uzunluk, Zaman Süresi, Kütle, Ağırlık, Elektrik Yükü vb. birer niceliktir.