Hypotese, model, teori og lov

I almindelig brug har ordene hypotese, model, teori og lov forskellige fortolkninger og bruges til tider uden præcision, men inden for videnskab har de meget nøjagtige betydninger.

Det måske mest vanskelige og spændende trin er udviklingen af ​​en specifik, testbar hypotese. En nyttig hypotese muliggør forudsigelser ved at anvende deduktiv begrundelse, ofte i form af matematisk analyse. Det er en begrænset erklæring om årsag og virkning i en bestemt situation, der kan testes ved eksperimentering og observation eller ved statistisk analyse af sandsynlighederne fra dataene opnået. Resultatet af testhypotesen skal i øjeblikket være ukendt, så resultaterne kan give nyttige data om hypotesenes gyldighed.

Nogle gange er der udviklet en hypotese, der skal vente på, at ny viden eller teknologi kan testes. Begrebet atomer blev foreslået af gamle grækere, der ikke havde nogen måde at teste det på. Århundreder senere, da mere viden blev tilgængelig, fik hypotesen støtte og blev til sidst accepteret af det videnskabelige samfund, skønt den har været nødt til at blive ændret mange gange i løbet af året. Atomer er ikke udelelige, som grækerne antog.

EN model bruges til situationer, hvor det vides, at hypotesen har en begrænsning af dens gyldighed. Det Bohr-model af atometfor eksempel afbilder elektroner, der cirkler atomkernen på en måde, der ligner planeter i solsystemet. Denne model er nyttig til bestemmelse af energierne i kvantetilstandene for elektronet i det enkle brintatom, men det er på ingen måde repræsenterer atomets sande natur. Forskere (og naturvidenskabelige studerende) bruger ofte sådan idealiserede modeller at få et første greb om analyse af komplekse situationer.

EN videnskabelig teori eller lov repræsenterer en hypotese (eller gruppe af beslægtede hypoteser), som er blevet bekræftet gennem gentagen test, næsten altid udført i en periode på mange år. Generelt er en teori en forklaring på et sæt relaterede fænomener, såsom evolutionsteorien eller teorien om Big Bang.

Ordet "lov" kaldes ofte til under henvisning til en specifik matematisk ligning, der relaterer de forskellige elementer i en teori. Pascal's Law henviser til en ligning, der beskriver forskelle i tryk baseret på højde. I den samlede teori om universel tyngdekraft udviklet af Sir Isaac Newton, den nøgle ligning, der beskriver gravitationsattraktionen mellem to objekter kaldes the tyngdeloven.

I disse dage anvender fysikere sjældent ordet "lov" på deres ideer. Til dels skyldes det, at så mange af de tidligere "naturlove" blev fundet ikke at være så meget love som retningslinjer, der fungerer godt inden for bestemte parametre, men ikke inden for andre.

Når først en videnskabelig teori er etableret, er det meget svært at få det videnskabelige samfund til at kassere den. I fysik løb begrebet ether som et medium til lysbølgetransmission alvorlig modstand i slutningen af ​​1800-tallet, men det blev ikke ignoreret før i begyndelsen af ​​1900'erne, hvor Albert Einstein foreslået alternative forklaringer på lysets bølgekarakter, som ikke var afhængige af et medium til transmission.

Videnskabsfilosofen Thomas Kuhn udviklede begrebet videnskabeligt paradigme at forklare det arbejdsgruppe af teorier, som videnskaben fungerer under. Han udførte omfattende arbejde med videnskabelige revolutioner der finder sted, når et paradigme vælter til fordel for et nyt sæt teorier. Hans arbejde antyder, at naturens natur ændrer sig, når disse paradigmer er markant forskellige. Naturen af ​​fysik inden relativitet og kvantemekanik er grundlæggende forskellig fra den efter deres opdagelse, ligesom biologi forud for Darwins teori om evolution er grundlæggende forskellig fra biologien fulgte den. Undersøgelsens natur ændrer sig.

En konsekvens af den videnskabelige metode er at forsøge at opretholde konsistens i undersøgelsen, når disse revolutioner finder sted, og at undgå forsøg på at vælte eksisterende paradigmer af ideologiske grunde.

Et princip at bemærke med hensyn til den videnskabelige metode er Occam's Razor (skiftevis stavet Ockham's Razor), der er opkaldt efter det engelske logiker fra det 14. århundrede og Franciscan friar William af Ockham. Occam skabte ikke konceptet - Thomas Aquinas arbejde og endda Aristoteles henviste til en form for det. Navnet blev først tilskrevet ham (til vores viden) i 1800-tallet, hvilket indikerede, at han må have understøttet filosofien nok til, at hans navn blev knyttet til det.

Razor er ofte angivet på latin som:

entia non sunt multiplicanda praeter nødvendigt

eller oversat til engelsk:

enheder bør ikke multipliceres ud over nødvendigheden

Occam's Razor angiver, at den mest enkle forklaring, der passer til de tilgængelige data, er den, der foretrækkes. Hvis man antager, at to præsenterede hypoteser har samme forudsigelsesevne, har den, der giver færrest antagelser og hypotetiske enheder forrang. Denne appel til enkelhed er blevet vedtaget af det meste af videnskaben og påberåbes i dette populære citat af Albert Einstein:

Alt skal gøres så enkelt som muligt, men ikke enklere.

Det er vigtigt at bemærke, at Occam's Razor ikke beviser, at den enklere hypotese faktisk er den rigtige forklaring på, hvordan naturen opfører sig. Videnskabelige principper skal være så enkle som muligt, men det er intet bevis på, at naturen i sig selv er enkel.

Imidlertid er det generelt tilfældet, at når et mere komplekst system er på arbejde, der er et element af bevisene, som passer ikke til den enklere hypotese, så Occam's Razor er sjældent forkert, da den kun omhandler hypoteser om rent lige forudsigelse strøm. Den forudsigelige kraft er vigtigere end enkelheden.

Redigeret af Anne Marie Helmenstine, ph.d.