Hipoteza, model, teorija in zakon

Dorling Kindersley / Getty Images

V splošni rabi imajo besede hipoteza, model, teorija in zakon različne razlage in se včasih uporabljajo nenatančno, v znanosti pa imajo zelo natančne pomene.

Hipoteza

Morda je najtežji in najzanimivejši korak razvoj specifične hipoteze, ki jo je mogoče preveriti. Uporabna hipoteza omogoča napovedi z uporabo deduktivnega sklepanja, pogosto v obliki matematične analize. Gre za omejeno trditev o vzroku in posledici v določeni situaciji, ki jo je mogoče preveriti s preizkušanjem in opazovanjem ali s statistično analizo verjetnosti iz pridobljenih podatkov. Izid preskusne hipoteze bi moral biti trenutno neznan, tako da lahko rezultati zagotovijo koristne podatke o veljavnosti hipoteze.

Včasih se razvije hipoteza, ki mora počakati na novo znanje ali tehnologijo, da jo je mogoče preizkusiti. Koncept atomov je predlagal stari Grki , ki ni imel možnosti, da bi ga preizkusil. Stoletja pozneje, ko je bilo na voljo več znanja, je hipoteza dobila podporo in jo je nazadnje sprejela znanstvena skupnost, čeprav jo je bilo treba tekom leta večkrat spremeniti. Atomi niso nedeljivi, kot so domnevali Grki.

Model

A model se uporablja za situacije, ko je znano, da ima hipoteza omejitev svoje veljavnosti. The Bohrov model atoma , na primer, prikazuje elektrone, ki krožijo okoli atomskega jedra na podoben način kot planeti v sončnem sistemu. Ta model je uporaben pri določanju energij kvantnih stanj elektrona v preprostem atomu vodika, vendar nikakor ne predstavlja prave narave atoma. Znanstveniki (in študenti naravoslovja) pogosto uporabljajo take idealizirani modeli da se naučite analizirati zapletene situacije.

Teorija in pravo

A znanstvena teorija oz pravo predstavlja hipotezo (ali skupino povezanih hipotez), ki je bila potrjena s ponavljajočim se testiranjem, ki se skoraj vedno izvaja v razponu več let. Na splošno je teorija razlaga niza povezanih pojavov, kot je teorija evolucije ali teorija velikega poka .

Beseda 'zakon' se pogosto uporablja v zvezi s posebno matematično enačbo, ki povezuje različne elemente znotraj teorije. Pascalov zakon se nanaša na enačbo, ki opisuje razlike v tlaku glede na višino. V splošni teoriji univerzalne gravitacije, ki jo je razvil Sir Isaac Newton , se imenuje ključna enačba, ki opisuje gravitacijsko privlačnost med dvema telesoma zakon gravitacije .

Dandanes fiziki le redko uporabijo besedo 'zakon' za svoje ideje. Deloma je to zato, ker je bilo ugotovljeno, da veliko prejšnjih 'naravnih zakonov' ni toliko zakonov kot smernic, ki dobro delujejo znotraj določenih parametrov, znotraj drugih pa ne.

Znanstvene paradigme

Ko je znanstvena teorija uveljavljena, je zelo težko prepričati znanstveno skupnost, da jo zavrže. V fiziki je koncept etra kot medija za prenos svetlobnih valov v poznih 1800-ih naletel na resno nasprotovanje, vendar ga niso zanemarili vse do zgodnjih 1900-ih, ko Albert Einstein predlagal alternativne razlage za valovno naravo svetlobe, ki se za prenos ni zanašala na medij.

Izraz je razvil znanstveni filozof Thomas Kuhn znanstvena paradigma razložiti delovni niz teorij, pod katerimi znanost deluje. Opravil je obsežno delo na znanstvene revolucije ki se zgodijo, ko se ena paradigma obrne v korist novega sklopa teorij. Njegovo delo nakazuje, da se sama narava znanosti spremeni, ko so te paradigme bistveno drugačne. Narava fizike pred relativnostjo in kvantno mehaniko je bistveno drugačna od tiste po njunem odkritju, tako kot je biologija pred Darwinovo teorijo evolucije bistveno drugačna od biologije, ki ji je sledila. Sama narava poizvedbe se spremeni.

Ena od posledic znanstvene metode je poskušati ohraniti doslednost v preiskavi, ko pride do teh revolucij, in se izogniti poskusom strmoglavljenja obstoječih paradigem na ideološki podlagi.

Occamova britvica

Eno načelo, ki ga je treba omeniti v zvezi z znanstveno metodo, je Occamova britvica (izmenično črkovano Ockhamova britev), ki je poimenovana po angleškem logiku iz 14. stoletja in frančiškanskem bratu Williamu iz Ockhama. Occam ni ustvaril koncepta - delo Tomaža Akvinskega in celo Aristotela se je sklicevalo na neko njegovo obliko. Ime mu je bilo prvič pripisano (kolikor nam je znano) v 19. stoletju, kar kaže na to, da je moral filozofijo zagovarjati dovolj, da je njegovo ime postalo povezano z njo.

Britev se v latinščini pogosto navaja kot:

Stvari se ne bi smele množiti čez tisto, kar je potrebno

ali prevedeno v angleščino:

entitete se ne smejo množiti čez nujnost

Occamova britev kaže, da je najpreprostejša razlaga, ki ustreza razpoložljivim podatkom, tista, ki je zaželena. Ob predpostavki, da imata dve predstavljeni hipotezi enako napovedno moč, ima prednost tista, ki vsebuje najmanj predpostavk in hipotetičnih entitet. To pozivanje k preprostosti je prevzela večina znanosti in se nanj sklicuje v tem priljubljenem citatu Alberta Einsteina:

Vse je treba narediti čim bolj preprosto, vendar ne bolj preprosto.

Pomembno je omeniti, da Occamova britev ne dokazuje, da je enostavnejša hipoteza dejansko prava razlaga, kako se narava obnaša. Znanstvena načela bi morala biti čim bolj preprosta, vendar to ni dokaz, da je narava sama preprosta.

Vendar pa je na splošno tako, da ko deluje bolj zapleten sistem, obstaja kakšen element dokaza, ki ne ustreza enostavnejši hipotezi, zato se Occamova britev redko moti, saj obravnava samo hipoteze s popolnoma enako napovedno močjo. Napovedna moč je pomembnejša od preprostosti.

UredilAnne Marie Helmenstine, dr.