Hipotézis, modell, elmélet és jog

A szokásos használat során a hipotézis, a modell, az elmélet és a törvény szavak eltérő értelmezésűek, és időnként pontosság nélkül használják őket, de a tudományban nagyon pontos jelentéssel bírnak.

Talán a legnehezebb és érdekes lépés egy konkrét, tesztelhető hipotézis kidolgozása. Egy hasznos hipotézis lehetővé teszi a predikciókat deduktív érvelés alkalmazásával, gyakran matematikai elemzés formájában. Ez egy korlátozott nyilatkozat egy adott helyzet okáról és következményeiről, amelyet kipróbálni lehet kísérletekkel és megfigyelésekkel, vagy az adatokból származó valószínűségek statisztikai elemzésével kapott. A teszthipotézis eredményének jelenleg ismeretlennek kell lennie, hogy az eredmények hasznos adatokat szolgáltassanak a hipotézis érvényességéről.

Időnként olyan hipotézist dolgoznak ki, amelynek várnia kell az új tudás vagy technológia tesztelhetőségét. Az atomok fogalmát az ókori görögök, akinek nem volt lehetősége kipróbálni. Száz évszázadokkal később, amikor több információ vált elérhetővé, a hipotézis támogatást kapott és végül elfogadta a tudományos közösség, bár ezt az év során sokszor módosítani kellett. Az atomok nem oszthatók, ahogy a görögök állították.

A modell olyan helyzetekben használják, amikor ismert, hogy a hipotézis érvényessége korlátozott. Az Az atom Bohr-modelljepéldául az atommag körüli elektronokat ábrázolja, hasonlóan a Naprendszer bolygóinak. Ez a modell hasznos az elektron kvantumállapotainak energiájának meghatározásában az egyszerű hidrogénatomban, de semmiképpen sem jelenti az atom valódi természetét. A tudósok (és a természettudományos hallgatók) gyakran használják ezeket idealizált modellek hogy megismerjék a komplex helyzetek elemzését.

A tudományos elmélet vagy törvény egy olyan hipotézist (vagy kapcsolódó hipotézisek csoportját) reprezentálja, amelyet ismételt tesztekkel megerősítettek, majdnem mindig sok éves időtartamon keresztül. Általában az elmélet a kapcsolódó jelenségek egy sorának magyarázata, mint például az evolúció elmélete vagy a ősrobbanás elmélet.

A "törvény" szóra gyakran egy konkrét matematikai egyenletre hivatkozva hivatkoznak, amely az elmélet különböző elemeire vonatkozik. Pascal törvénye egy olyan egyenletre utal, amely leírja a nyomáskülönbségeket a magasság alapján. Az egyetemes gravitáció átfogó elméletében, amelyet: Sir Isaac Newton, a két objektum közötti gravitációs vonzást leíró kulcs egyenlet a a gravitáció törvénye.

Manapság a fizikusok ritkán alkalmazzák a "törvény" szót ötleteikre. Részben ennek az az oka, hogy a korábbi „természet törvényei” közül sokan nemcsak olyan törvényeknek, hanem iránymutatásoknak bizonyultak, amelyek bizonyos paramétereken belül jól működnek, másokban azonban nem.

Mihelyt létrehozták a tudományos elméletet, nagyon nehéz rávenni a tudományos közösséget, hogy dobja el. A fizikában az éter fogalma, mint közeg a könnyűhullámok átviteléhez, súlyos ellenállásba került az 1800-as évek végén, ám ezt nem hagyták figyelmen kívül az 1900-as évek elején, amikor Albert Einstein alternatív magyarázatokat javasolt a fény hullám jellegére, amelyek nem támaszkodtak egy átviteli közegre.

Thomas Kuhn tudományos filozófus fejlesztette ki a kifejezést tudományos paradigma elmagyarázni az elméletek működési készletét, amelyek alapján a tudomány működik. Kiterjedt munkát végzett a tudományos forradalmak amikor egy paradigma megfordul egy új elméletcsoport javára. Munkája szerint a tudomány természete megváltozik, amikor ezek a paradigmák jelentősen különböznek egymástól. A relativitás előtti fizika és a kvantummechanika jellege alapvetően különbözik azoktól felfedezés, akárcsak a biológia Darwin evolúcióelmélete előtt, alapvetően különbözik a biológiától követte. A vizsgálat természete megváltozik.

A tudományos módszer egyik következménye az, hogy megpróbáljuk fenntartani a vizsgálat konzisztenciáját, amikor ezek a forradalmak bekövetkeznek, és elkerüljük a meglévő paradigmák ideológiai alapon történő megdöntésére tett kísérleteket.

A tudományos módszer szempontjából az egyik alapelv: Occam borotvája (váltakozva Ockham borotvája), amelyet a 14. századi angol logikus és az Ockham ferences feleség William nevében neveztek el. Occam nem megalkotta a koncepciót - Thomas Aquinas munkája és még Arisztotelész is hivatkozott annak valamilyen formájára. A nevet először (a mi tudásunk szerint) az 1800-as években tulajdonították, jelezve, hogy elegendő mértékben támogatta a filozófiát, hogy neve társuljon vele.

A borotvát gyakran latinul mondják:

entia non sunt multiplicanda praeter szükségszerűség

vagy angolra lefordítva:

az entitásokat nem szabad szaporodni szükségszerűen

Az Occam borotva jelzi, hogy a rendelkezésre álló adatoknak megfelelő legegyszerűbb magyarázat az előnyösebb. Feltételezve, hogy két bemutatott hipotézis azonos prediktív erejével rendelkezik, akkor az elsőbbségű, amely a legkevesebb feltételezést és hipotetikus entitást hozza létre. Az egyszerűségre való hivatkozást a tudomány nagy része elfogadta, és Albert Einstein e népszerű idézetében hivatkozik rá:

Mindent a lehető legegyszerűbbé kell tenni, de nem egyszerűbbet.

Fontos megjegyezni, hogy Occam borotva nem bizonyítja, hogy az egyszerűbb hipotézis valóban a természet viselkedésének magyarázata. A tudományos alapelveknek a lehető legegyszerűbbnek kell lenniük, de ez nem bizonyítja, hogy maga a természet is egyszerű.

Általában azonban az a helyzet, hogy amikor összetettebb rendszer működik, van egy bizonyíték olyan elem, amely nem felel meg az egyszerűbb hipotézisnek, így Occam borotva ritkán tévedett, mivel csak a tisztán egyenlő prediktív hipotézisekre vonatkozik erő. A prediktív erő fontosabb, mint az egyszerűség.

Szerkesztette Anne Marie Helmenstine, Ph. D.