Meten en onzekerheid

Meten is weten

Meten is een essentieel onderdeel van kennisverwerving. Hoewel we gegeven allerlei aannames allerlei theorieën kunnen verzinnen over hoe de werkelijkheid in elkaar zit, zijn er metingen nodig om onze ideeën te toetsen. Daarbij kan blijken dat de inhoud en werking van de natuur, het gedrag van mensen en de geschiedenis van onze leefwereld toch net iets anders zijn dan eerder gedacht. Het verwerven van dit soort fundamentele kennis over de werkelijkheid waarin wij leven, kun je zien als het kerndoel van de wetenschap.

Maar zelfs al zouden we over alle benodigde fundamentele kennis beschikken om te weten hoe de wereld ontstaan is en aan welke wetten de natuur en de mens gehoorzaamt - dan nog hadden we metingen nodig in onze dagelijkse beroepspraktijk. Enkele voorbeelden:

• Een arts zal iedere patiënt afzonderlijk moeten onderzoeken om een goede diagnose te stellen.
• Door steekproefsgewijs de productie van (bijvoorbeeld) betonspecie te controleren, test je of de samenstelling van het mengsel nog steeds voldoet.
• Bij een grote brand controleren milieukundigen of er schadelijke stoffen in de lucht of het water terecht zijn gekomen.

In al deze voorbeelden is het onvoldoende voor een professional om alleen af te gaan op zijn/haar medische, fysische en chemische achtergrondkennis. Het benodigde onderzoek zal daarbij niet leiden tot (fundamentele) wetenschappelijke kennis, maar tot toegepaste kennis. Dit soort kennis is onmisbaar in de praktijk van toegepast-wetenschappelijke beroepsbeoefenaars, zoals medici, ingenieurs en milieukundigen.

Meten is onmisbaar om kennis te verwerven over de afzonderlijke producten, personen, gebeurtenissen, locaties, etc., waarmee je als professional te maken hebt. Meten zorgt voor kennis en daarmee voor het verdwijnen van het omgekeerde van kennis: onzekerheid.

...of toch niet?

Sneller dan het licht? Op 22 september 2011 werden de resultaten gepubliceerd van een experiment waarbij vanuit de Large Hadron Collider van het CERN in Zwitserland een neutrinobundel werd afgevuurd op een doel 730 kilometer verderop in Gran Sasso (Italië). De metingen lijken erop te duiden dat de deeltjes een fractie sneller waren dan het licht. Nieuwe metingen op 18 november 2011 bevestigden dit resultaat. Op 23 februari 2012 maakte CERN bekend dat bij deze experimenten een niet goed functionerende glasvezelverbinding tot een lagere uitkomst van de vluchttijd van de neutrino's geleid kan hebben. In juli 2012 werd bekend gemaakt dat na correctie van de meetresultaten de deeltjes toch in overeenstemming zijn met de snelheid van het licht.

Het bovenstaande voorbeeld illustreert dat nooit alle onzekerheid weggenomen kan worden door metingen. Sterker nog, soms lijkt de onzekerheid alleen maar toe te nemen...

De onzekerheid bij metingen heeft te maken met een aantal verschillende vragen:

• Meet mijn instrument ook wat ik wil meten?
• Hoe nauwkeurig en betrouwbaar zijn mijn metingen?
• Hoe veel moet ik meten om ook een representatief beeld te hebben?
• Wat waren de veronderstellingen achter mijn metingen en wat betekent dit voor de interpretatie ervan?
• Etc.

Dit boek geeft handreikingen om dit soort vragen te kunnen beantwoorden.

Doel van dit boek

Dit boek is een inleiding voor aankomend en beginnend beroepsbeoefenaren in de toegepaste wetenschappen. Het doel is om de benodigde basiskennis te ontwikkelen om zelf op wetenschappelijk verantwoorde wijze toegepaste metingen op te kunnen zetten en de meetresultaten te interpreteren. Hierbij staat het omgaan met het aspect onzekerheid centraal.

De doelgroep van dit boek bestaat uit studenten en beginnend professionals in de toegepaste wetenschappen. In het bijzonder is het boek gericht op studenten op bachelorniveau in de ingenieurswetenschappen, waaronder nadrukkelijk begrepen studenten aan het Hoger Beroepsonderwijs.

Dit boek onderscheidt zich op twee manieren van de meeste Nederlandstalige boeken over statistiek en methodologie:

• Het meten zelf staat centraal in plaats van het onderzoeksproces in bredere zin of de verwerking en interpretatie van meetgegevens in engere zin;
• De nadruk is op toegepast (natuur)wetenschappelijk onderzoek, terwijl de meeste huidige leerboeken vanuit het oogpunt van de sociale of economische wetenschappen zijn geschreven.

Gezien deze doelgroep focust dit boek zich op kwantitatief onderzoek. Kwalitatief onderzoek, zoals diepte-interviews, beschrijvende observaties e.d., komt hier alleen zijdelings aan bod.

Ontwikkeling

Dit wikiboek is nog in opbouw. Initiatiefnemer is K. Koolstra, als docent verbonden aan de Hogeschool van Amsterdam, domein Techniek. Hulp bij dit project, van spellingcontrole tot actief meedenken en meeschrijven aan dit boek, is welkom.

---

Voetnoten: