Den gode fysik-ingeniør

Hej Chris,

Tak for dine interessante betragtninger om emnet.

Det vigtige er her at modellere tingene godt nok, og ikke bedre. Det er vigtigt at man på DTU fastholder uddannelse i at vurdere hvad der er godt nok. At kunne skelne mellem "precision" and "accuracy" eller sagt på dansk. Hvor mange ciffre der er i resultatet og hvor mange af dem man kan stole på. Hvad f... hjælper det at sige at noget er 5% bedre når usikkerheden på de data man baserer vurderingen på er 25 - 50%!

Mine kolleger i TICRA kender mig efterhånden, som ham, der altid spørger: "Har du tjekket konvergens/præcisionen i din beregning?". Det har de for det meste, men jeg har i mange sammenhænge, både på universitetet, til konferencer mv., oplevet, at spørgsmålet til min overraskelse desværre ikke var overflødigt.

Jeg mener at vi som ingeniører er / skal være meget bevidste om, at de vi arbejder med er modeller af virkeligheden og ikke virkeligheden. Vi er / skal være bevidste om hvor det er vi skærer hjørner .

Hej Claus,

Tak for dit bidrag.

Det kunne være interessant, om du stillede dig selv den opgave, at skrive et blogindlæg med samme overskrift om 10, 20 og måske 30 år.</p>
<p>Min egen erfaring siger mig at indholdet vil variere voldsomt, men samtidig ikke være forkert!

Det er en god pointe, for nej, det "rigtige" indhold og fokus i udannelsen er ikke fuldstændig statisk.

Som et eksempel indeholdt vores lærebog om lineær algebra, da jeg startede på DTU, en del teori og resultater, som bar præg af, at det tidligere var "dyrt" rent beregningsmæssigt at løse større ligningssystemer. Så det var pratisk med sætninger og små tricks, som kunne spare udregning og genbruge resultater, hvis man skulle løse manuelt eller med en begrænset computer. Dette blev der i min tid (2007 og frem) ikke længere undervist i, og det gør der givetvis i endnu mindre grad i dag.

Ikke hermed sagt at man ikke som fysiker bør have en forståelse for også mere teoretiske resultater inden for lineær algebra - dette kan selvsagt være meget brugbart. Og basale matematikkundskaber må ikke erstattes af evnen til at håndtere computerprogrammer - ikke for nogen ingeniører og særligt ikke for fysik-ingeniører. Men nogle dele af pensum kan ikke desto mindre blive forældede eller overflødiggjort, når teknologi og samfund udvikler sig.

For at kunne få nye idéer til at udnytte naturvidenskab og teknologi, må man imidlertid som fysik-ingeniør mestre den basale fysik. Og der vil derfor også i fremtiden forblive en kerne i en fysikuddannelse, som (stort set) ikke ændrer sig.

Det hedder ofte i den offentlige diskurs, at det vigtigste i det hastigt udviklende samfund at tage med sig fra universitet er "evnen til at lære" - hvilket jeg sådan er meget enig i; det er essentielt at være i stand til at sætte sig ind i nye emner og problemstillinger. Men man kan ikke lære at lære uden rent faktisk at lære noget (substantielt) - den ønskede evne til at lære og hurtigt at kunne sætte sig ind i nyt skal opbygges igennem undervisning og læring i konkrete fag og kurser. Også hertil vil kernen i den fremtidige fysik-ingeniør-uddannelse være brugbar.

Du har ganske ret. Man kan ikke fjerne energi med hverken ideelle kondensatorer eller ideelle spoler; men man kan skabe en mistilpasning, der reflekterer energien tilbage, hvor den kom fra, og dér kan man så håbe, at den kan brændes af, for ellers får man den tilbage igen lidt senere :-

Et måske for praktisk eksempel: Generende signale afkobles blot med 10 til 15 pf (det lave GHz område). Måske virker det, men min anke er at energien faktisk ikke forsvinder. Spændingen bliver blot meget lav og strømmen stor, så det generende signal kan pludselig dukke op uventede steder.

Du har ganske ret. Man kan ikke fjerne energi med hverken ideelle kondensatorer eller ideelle spoler; men man kan skabe en mistilpasning, der reflekterer energien tilbage, hvor den kom fra, og dér kan man så håbe, at den kan brændes af, for ellers får man den tilbage igen lidt senere :-)

Hej Jacob

Det kunne være interessant, om du stillede dig selv den opgave, at skrive et blogindlæg med samme overskrift om 10, 20 og måske 30 år.

Min egen erfaring siger mig at indholdet vil variere voldsomt, men samtidig ikke være forkert!

Man skal uddrage nogle grundlæggende sammenhænge og en basal forståelse og reflektere over disse - og dermed opbygge sin intuition.

Hej Jacob, spændende at se denne kobling mellem fysik og matematik. Jeg tror at Danmark kan få en fremtrædende rolle i dette grænsefelt. Dette ligger bl.a. i vores evne til at være uformelle i vores samarbejdsform, i at være pragmatikere og jordnære. Det vigtige er her at modellere tingene godt nok, og ikke bedre. Det er vigtigt at man på DTU fastholder uddannelse i at vurdere hvad der er godt nok. At kunne skelne mellem "precision" and "accuracy" eller sagt på dansk. Hvor mange ciffre der er i resultatet og hvor mange af dem man kan stole på. Hvad f... hjælper det at sige at noget er 5% bedre når usikkerheden på de data man baserer vurderingen på er 25 - 50%! Intuition er ikke at "drømme i farver" men bygger normalt på opbygget erfaring over lang tid. Det har været der længe før H.C. Ørsted oprettede "Den Polytekniske Læreanstalt". Intuition er normalt / ofte bygget på faglig viden opsamlet over en lang periode, erfaringer med hvad der er muligt / ikke muligt. Hvis nogen spørger kan man måske bringe sig ud i en præsentation af en masse faktuelle data, som ingen gider høre på. Så er det nemmere at sige "min intuition / mavefornemmelse" siger mig at at dette eller hint kan / kan ikke lade sig gøre. Regalskeppet Vasa er et godt eksempel. Det er fra før man kunne regne på tingene, og fra før man i Sverige havde erfaringer med skibe med to batteridæk. Så derfor lavede man et ekstra dæk når kongen ville have det. Det var ikke så godt. ;-(. Når du taler med en håndværker om hvor kraftig en bjælke man skal bruge i taget på en carport, så begynder han ikke med en masse matematiske modeller eller slår op i tabeller, men siger "der skal bruges en 2" * 4" "på højkant. Her er der erfaring. Jeg mener evnen til at lave en overslagsberegning / være i stand til at vurdere rigtigheden af en beregning er en væsentlig del af en god ingeniøruddannelse. Der er alt for mange der bare taster nogle ciffre ind i et regneprogram, og så stoler på det. Jeg mener at vi som ingeniører er / skal være meget bevidste om, at de vi arbejder med er modeller af virkeligheden og ikke virkeligheden. Vi er / skal være bevidste om hvor det er vi skærer hjørner .

Hej Claus,

Tak for at dele dine tanker.

Du nævner det med intuition, som opbygges med simple(re) modeller, og det høres rigtig ud. Det er jo egentlig lidt pudsigt, men tidligere i studiet (Gymnasiet?) får vi at vide at vi ikke må stole på vores intution, men på matematikken

Jeg forstår på sin vis, hvad du her mener, men jeg er ikke sikker på, at jeg er enig i, at man får at vide, at man ikke kan stole på sin intuition - det er nok snarere, at man ikke har nogen intuition, når man lige starter! Derfor må man i første omgang støtte sig til, hvad den matematiske model forudsiger og så tro på det.

Pointen for mig er, at man i studiet skal reflektere over, hvad modellerne - som i lærebøgerne ofte er (lidt eller meget) simplificerede og idealiserede - betyder. Man skal ikke bare fokusere på, at ja, den kan vi løse, og svaret er det her, og så videre. Man skal uddrage nogle grundlæggende sammenhænge og en basal forståelse og reflektere over disse - og dermed opbygge sin intuition.

Jo, men siger ordbogen noget om hvad 'rationel tænkning' er? Det er jo dét man opfatter så forskelligt; det jeg opfatter som intuition kan for den menes have intuitionen godt være 'rationel tænkning'!</p>
<p>John Larsson

Jeg ved ikke, hvor meget rationel tænkning der kan høre ind under intuition. Det afhænger nok af ens hjerne, hvad man kan overskue.

Ifølge ordbogen:
Intuition, evnen til umiddelbar og direkte opfattelse af en helhed eller sammenhæng uden forudgående rationel tænkning.

Jo, men siger ordbogen noget om hvad 'rationel tænkning' er? Det er jo dét man opfatter så forskelligt; det jeg opfatter som intuition kan for den menes have intuitionen godt være 'rationel tænkning'!

John Larsson

Ifølge ordbogen: Intuition, evnen til umiddelbar og direkte opfattelse af en helhed eller sammenhæng uden forudgående rationel tænkning.

Det, som man også kalder, at have det på rygmarven. Dette kommer med forståelse.

For mig er intution det samme som viden, men viden er ikke altid interessant (måske heller ikke muligt!) for den enkelte at henvise til i form af matematiske beviser.

Einstein har sagt at han allerede 1908 kunne have påvist den generelle relativitetsteori, hvis han havde været bekendt med Eulers matematik. Nu gjorde han ikke det, og så måtte Grossman hjælpe ham til et resultat ca 7 år senere. (På det tidspunkt var Einsteins 'intuition' så kendt i videnskabelige kredse at Hilbert faktisk helt selvstændigt havde løst matematikken før Grossman!)

Når man vurderer sin stilling i et parti skak, kan selv den bedste stormester ikke med sikkerhed vide om hans stilling er den vindende, men han kan i kraft sin erfaring have en intuition om at stillingen er bedre end modspillerens. Der skal computerkraft til for at kunne bekræfte hans vurdering!

Når man møder en person med en anerkendt intuition, kan det godt være at det handler om eksakt (matematisk) viden for vedkommende, men jeg som 'observatør' og med min ringere viden/evne, kan ikke dokumentere en overbevisende matematisk løsning, så for mig har vedkommende bare intuition!

John Larsson

Jeg er helt enig med Jakob. Naturligvis har den gode fysiker opbygget en god intuition indenfor det emne de arbejder. De kan endda have intuition, der går videre end det man matematisk og fysisk har bevist, men kender så naturligvis også uvisheden og måske grænsen for deres intuition. At sige, at man ikke skal have intuition som fysiker er ikke korrekt. Det er en meget vigtig del af det at forstå fysik. Ofte, så er den måde, som en fysiker opbygger sin intuition på, imidlertid via matematiske modeller, og koblingen mellem en matematisk model, og den fysiske virkelighed. Så fysikerens intuition, svarer reelt til forståelse for matematikken.

Egentligt har jeg ikke forstået, hvorfor at matematikere har så meget imod intuition. For en stor del af vores intuition er matematisk funderet. Måske på et ubevidst niveau. Fysikere har dog ikke noget imod intuition, og på et simpelt niveau, kan vores intuition bruges af alle. Som jeg ser det, så er matematik læren om logik. Og logik, er naturligvis over intuition. Optræner vi vores intuition korrekt, så skal den gerne svare til logik (matematik), og ellers må vi korrigere den.

Du nævner det med intuition, som opbygges med simple(re) modeller, og det høres rigtig ud. Det er jo egentlig lidt pudsigt, men tidligere i studiet (Gymnasiet?) får vi at vide at vi ikke må stole på vores intution, men på matematikken .. men der er nogle ting, som lader sig gøre i matematikkens verden, som ikke er fysisk muligt. Ingen tvivl om at det er en opgave at forvalte viden og få intuitiv forståelse, bl.a. tror jeg det er nødvendigt for at man tænker et skridt videre (en type "kreativitet").

Jeg er ikke fysiker, men bare alm ingeniør. For mig er det spørsmålet "hvorfor" - igen og igen - som bringer frem ny forståelse ... og for mig dertil en god portion forsøg (eksperimentel afdækning af sammenhænge). Jeg er nok lidt lav-praktisk på det punkt.