Hipoteza, model, teorija in pravo

Besede hipoteza, model, teorija in zakon imajo običajno različne razlage in se včasih uporabljajo brez natančnosti, v znanosti pa imajo zelo natančen pomen.

Morda je najtežji in intrigantni korak razvoj posebne, preizkusne hipoteze. Koristna hipoteza omogoča napovedi z uporabo deduktivnega sklepanja, pogosto v obliki matematične analize. Gre za omejeno izjavo o vzroku in učinku v določeni situaciji, ki jo je mogoče preizkusiti z eksperimentiranjem in opazovanjem ali s statistično analizo verjetnosti iz podatkov pridobljeno. Izid testne hipoteze bi moral biti trenutno neznan, tako da bi lahko rezultati zagotovili koristne podatke o veljavnosti hipoteze.

Včasih se razvije hipoteza, ki mora čakati, da se preizkusi novo znanje ali tehnologija. Koncept atomov je predlagal stari Grki, ki ga ni bilo mogoče preizkusiti. Stoletja pozneje, ko je postalo na voljo več znanja, je hipoteza dobila podporo in jo je znanstvena skupnost na koncu sprejela, čeprav jo je bilo treba skozi leto večkrat spremeniti. Atomi niso nedeljivi, kot so domnevali Grki.

A model se uporablja za primere, ko je znano, da ima hipoteza omejitev njegove veljavnosti. The Bohrov model atoma, na primer, prikazuje elektrone, ki krožijo atomsko jedro na način, podoben planetom v sončnem sistemu. Ta model je uporaben pri določanju energij kvantnih stanj elektrona v enostavnem vodikovem atomu, nikakor pa ne predstavlja prave narave atoma. Znanstveniki (in študenti naravoslovja) to pogosto uporabljajo idealizirani modeli priti do začetka analize kompleksnih situacij.

A znanstvena teorija ali pravo predstavlja hipotezo (ali skupino povezanih hipotez), ki je bila potrjena s ponovljenim testiranjem, skoraj vedno izvedenim v večletnem obdobju. Na splošno je teorija razlaga za vrsto sorodnih pojavov, kot sta teorija evolucije ali evolucije teorija velikega poka.

Beseda "zakon" se pogosto sklicuje na podlagi posebne matematične enačbe, ki povezuje različne elemente teorije. Pascalov zakon navaja enačbo, ki opisuje razlike tlakov glede na višino. V celotni teoriji univerzalne gravitacije, ki jo je razvil Sir Isaac Newton, ključna enačba, ki opisuje gravitacijsko privlačnost med dvema objektoma, se imenuje zakon gravitacije.

V teh dneh fiziki redko uporabljajo besedo "zakon" pri svojih idejah. Deloma je to zato, ker je bilo ugotovljeno, da toliko prejšnjih "naravnih zakonov" ni toliko zakonov kot smernic, ki dobro delujejo znotraj določenih parametrov, ne pa znotraj drugih.

Ko je znanstvena teorija vzpostavljena, je znanstveno skupnost zelo težko zavreči. V fiziki je koncept etra kot medija za prenašanje svetlobnih valov naletel na resno opozicijo v poznih 1800-ih, vendar ga niso upoštevali vse do zgodnjih 1900-ih, ko Albert Einstein predlagal nadomestne razlage valovne svetlobe, ki se ni zanašala na medij za oddajanje.

Znanstveni filozof Thomas Kuhn je razvil izraz znanstvena paradigma razložiti delovni sklop teorij, pod katerimi deluje znanost. Veliko je delal na znanstvene revolucije ki se zgodijo, ko se ena paradigma prevrne v korist novega sklopa teorij. Njegovo delo nakazuje, da se sama narava znanosti spremeni, ko se te paradigme bistveno razlikujejo. Narava fizike pred relativnostjo in kvantna mehanika se bistveno razlikuje od tiste po njihovi odkritje, tako kot se biologija pred Darwinovo teorijo evolucije bistveno razlikuje od biologije, ki je sledil je. Sama narava preiskave se spreminja.

Posledica znanstvene metode je poskušati ohraniti doslednost v preiskavi, ko se te revolucije pojavijo, in preprečiti poskuse strmoglavljenja obstoječih paradigem na ideoloških razlogih.

Eno načelo pri znanstveni metodi je Occamova britvica (izmenično napisano Ockhamova britvica), ki je poimenovana po angleškem logiku iz 14. stoletja in frančiškanskemu bratu Williamu iz Ockhama. Occam ni ustvaril koncepta - delo Toma Akvinskega in celo Aristotel se je sklicevalo na njegovo obliko. Ime mu je bilo prvič (po našem vedenju) prvič dodeljeno v 1800-ih, kar pomeni, da se je moral zagovarjati dovolj filozofije, da se je njegovo ime postalo povezano z njo.

Britev je v latinici pogosto navedena kot:

entia non sunt multiplicanda praeter needitatem

ali, prevedeno v angleščino:

subjektov se ne bi smelo množiti preko potreb

Occamova britev kaže, da je najprimernejša razlaga, ki ustreza razpoložljivim podatkom. Če predpostavimo, da imata dve predstavljeni hipotezi enako napovedno moč, ima prednost tista, ki ima najmanj predpostavk in hipotetičnih entitet. Ta apel k preprostosti je sprejela večina znanosti in se sklicuje na ta priljubljeni citat Alberta Einsteina:

Vse bi moralo biti čim bolj preprosto, vendar ne enostavnejše.

Pomembno je omeniti, da Occamova britvica ne dokazuje, da je preprostejša hipoteza resnična razlaga, kako se narava obnaša. Znanstvena načela morajo biti čim bolj preprosta, vendar to ni dokaz, da je narava sama po sebi preprosta.

Vendar na splošno velja, da je v primeru bolj zapletenega sistema nekaj elementov dokazov ne ustreza preprostejši hipotezi, zato je Occamova britvica redko napačna, saj obravnava le hipoteze povsem enakega napovednega moč. Moč napovedovanja je pomembnejša od preprostosti.

Uredil Anne Marie Helmenstine, dr.