Hidrológiai tájékoztató, 1964 június

A MATEMATIKA SZEREPE A MŰSZAKI HIDROLÓGIÁBAN CÍMŰ VITAEST - Hozzászólások "A matematika szerepe a műszaki hidrológiában" című vitaest előadásaihoz - Dr. Zsuffa István hozzászólása

A hidrológiai — és általában a természettudományos — kutatás is tekinthető ilyen kérdezz-felelek játéknak. A matematika és különösképpen a műszaki statisztika fontos segédeszköze a természet faggatásának. Szabályainak, műveleteinek ismerete elengedhetetlen feltétele annak, hogy a kérdéseket szabatosan megfogalmazzuk, és a válaszokat félre ne értsük. Mégsem szabad szem elől téveszteni, hogy a játék sikere, vagy sikertelensége elsősorban is a kérdező személy tárgyi ismeretein, kombinatív készségén és fantáziáján múlik. 2. A fizikai alapjelenségek vizsgálatában többnyire a laboratóriumi kísérlet a természet kikérdezésének legfőbb eszköze. Nagyon helyesen mutatott rá dr. Szígydrtó Zoltán, hogy a hidrológiai kutatás alapja a hidrológiai észlelőhálózat. Minthogy mesterségesen létrehozott kísérletekre a geofizikai kutatásban csak kivételes esetekben nyílik lehetőség, a természeti folyamatok módszeres és rendszeres megfigyeléséhez kell folyamodni. A hidrológiai adatokat a kutatónak — az egyes konkrét esetektől kissé távolabb tekintve — nem megmásíthatatlan kiindulási feltételként kell tekintenie. A kutatónak a feltenni nem tudott, illetve válasz nélkül maradt kérdéseit figyelembe kell venni a hidrológiai észlelések fejlesztésében. Csak így biztosítható, hogy az ilyen célokra fordítandó költségek a legjobb hatásfokkal szolgálhassák a kívánt gyakorlati célokat. 3. Haszpra Ottó néhány igen érdekes és hasznos szempontot adott a hidrológiai összefüggések szélesebb körű használatának megkönnyítéséhez. Erre is kétségkívül gondolnia kell a kutatónak, de ne feledjük el, hogy az elsődleges és az alapvető feladat mégiscsak maguknak az összefüggéseknek a megismerése, illetve megállapítása. A kívánt gyakorlati célokra legalkalmasabb nomogram elkészítésében többnyire könnyen fel lehet használni a megfelelő „külső" szakértők segítségét. Magában a kutatásban azonban a kérdést és a kérdés feltevésének célravezető módszerét többnyire szétválaszthatatlanul egy személynek kell kiizzadnia. Dr. Zsuffa István Középdunántúli Vízügyi Igazgatóság, Székesfehérvár hozzászólása A bevezető mondatok, az elhangzott referátumok és az előttem tett hozzászólások azt bizonyították, hogy a hidrológiai kérdések megoldásánál a hidrológusok egy része matematikai eszközökkel kísérli meg a munka végrehajtását, másik része pedig kifejezetten kerüli a matematika módszereit. A vita során a kérdés nem dőlt el és nem is dőlhetett el, a jövőben is lesznek mindkét tábornak hívei. Feltétlenül lesznek olyan eredmények, amelyeket matematikai segédeszközökkel érnek el és lesznek olyanok is, amelyeknek kidolgozásánál matematikai eszközöket nem használtak. A vitában, mint ahogy minden vitában, az egyéni gondolkodásmódtól függő szempontok is érvényesültek. Hozzászólásomban éppen erre a szubjektivitásra szeretném a figyelmet felhívni. A hidrológia tudománya nem azonosítható, még párhuzamba sem állítható a matematikával, így az alkalmazott módszerek jellegében sem lehet párhuzamot vonni. Tehát a hidrológiában nem lehet a kutatás módszereinek, az egyes megoldásoknak olyan kizárólagosságot biztosítani, mint a matematikában. Tudományágunkban számtalan megoldás képzelhető el, a hidrológia jellege miatt nem dönthető el pontosan, hogy egy-egy adott kérdésre melyik a legjobb és egyedüli válasz, és még kevésbé lehet eldönteni azt, hogy a válaszadáshoz melyik úton lehet a legelőnyösebben eljutni. Szesztay Károly kartárs a hidrológia legfontosabb feladatának a helyes kérdésfelvetést jelölte meg. Valóban a kérdés felvetésénél a matematika szerepe alárendelt, ott elsősorban a vízgazdálkodási gyakorlat szempontjainak kell az előtérbe lépniök. Azt szeretném hangsúlyozni, hogy a helyes kérdésfelvetés után, a kérdésre való válaszadásban, a matematika minden esetben, amikor mennyiségekről van szó, már helyes feleletet ad, illetve adhat. A matematikus beállítottságú kutatók részére pedig a matematika nyelvén megfogalmazott válasz a megnyugtató, mert egyértelműbb. Ismételten hangsúlyozom, hogy csak a matematikus beállítottságú kutatók számára tűnik ez a módszer helyesebbnek. Nem lehet szó a matematikailag pontos módszerek kötelezővé tételéről, csak arról akarjuk meggyőzni kollégáinkat, hogy a hidrológiai munka értékét, hitelét nem rontja a matematika bevezetése. Kétségtelen, hogy a matematika alkalmazása sok esetben bizonyos áltudományosságot is takarhat, sznobizmusból is eredhet. Ez kétségtelenül jogos ellenszenvet válthat és váltott is ki. De számos más területről vett példával bizonyítható, hogy a sznobizmus elleni öncélú küzdelem a fejlődés kerékkötőjévé válhat. A matematikával takart áltudományosságot pedig éppen a matematika egyértelműsége miatt könnyű felismerni. Az egyes előadók részletesen rávilágítottak arra, hogy a matematika hol és hogyan segítette a hidrológia fejlődését. A következő példával arra utalok, hogyan segítette a hidrológia, illetve a hidrológia egy kérdésével analóg problémával foglalkozó másik műszaki tudomány, a matematikafejlőcíését. Az 1930-as évek elején Shermann amerikai hidrológus az árhullámok kialakulásának vizsgálatánál néhány alapfeltevés felvételével új, jellegzetesen hidrológiai számítási módszert (az egységnyi árhullámkép módszerét) alkotott. Körülbelül ebben az időben Heaviside angol elektromérnök rezgőkörök elektromos jelenségeinek vizsgálatánál hasonló eljárást dolgozott ki. Ennek az egységnyi árhullámképnek megfelelő módszernek a matematikai feldolgozásából fejlődött ki a matematika teljesen új ága, az operátorszámítás, és később a lineáris programozás is, amely a közeljövőben a vízgazdálkodás közgazdasági kérdésein keresztül fog a hidrológiához visszakerülni. A matematika hidrológiában elfoglalt helyének a kijelölésénél elsősorban tehát azt kell hangsúlyozni, hogy a matematikai út, bár nem kötelező, de minden mennyiségi kérdésnél járható. Kétségtelen, hogy nem egyetlen megoldás és semmi esetre sem könnyű és gyors, de minden mennyiséggel kapcsolatos kérdésnél alkalmazható. (Ad például útmutatást az adatok homogenitásának a vizsgálatánál, kiugró értékek kiválasztásához is stb.) Könnyen belátható az is, hogy bármelyik mennyiségekkel dolgozó "gyakorlati" eljárásnak megvan, vagy megalkotható a matematikai megfelelője, és ez a megfelelő matematikai eljárás a matematikus szemléletű kutató számára megnyugtatóbb, mert vitán felül egyértelmű. A módszerek megbízhatósága matematikai úton ugyancsak jellemezhető. Ugyanakkor azonban nem állíthatjuk azt, hogy a matematikai szempontból csak becslésnek tekinthető, ún. gyakorlati módszerek a gyakorlat igényeit nem elégítik ki. Végül megjegyezzük, hogy a matematika alkalmazásánál egyedi adatok vizsgálatánál (pl. egyes árhullámok elemzésénél) általában az analízis eszközeit használhatjuk sikerrel, de nagyobb adathalmaz feldolgozásánál feltétlenül a matematikai statisztika kerül előtérbe. Az analízissel vizsgált egyedi jelenségek is a későbbiek során sokasodnak, így az analízis eredménye, vagy az analízisnél alkalmazott paraméterek is statisztikailag vizsgálhatók lesznek. Tehát a jövőben elsősorban az állandóan fejlődő matematikai statisztika fog szerephez jutni a hidrológiai kérdések matematikai tárgyalásában. Mivel a matematikai statisztika állandóan fejlődik, a statisztikai feldolgozásra felhasználható adatok száma egyre nő, a feldolgozás fáradságos munkáját megszüntető elektronikus számológépek egyre jobban terjednek, ismételten és nyomatékosan hangsúlyozhatjuk, hogy a matematika hidrológiában elfoglalt szerepének lebecsülése a tudományos fejlődést akadályozhatja, illetve helytelen útra terelheti. 5 67