Υπόθεση, Μοντέλο, Θεωρία και Νόμος

Σε κοινή χρήση, οι λέξεις υπόθεση, μοντέλο, θεωρία και νόμος έχουν διαφορετικές ερμηνείες και μερικές φορές χρησιμοποιούνται χωρίς ακρίβεια, αλλά στην επιστήμη έχουν πολύ ακριβείς έννοιες.

Ίσως το πιο δύσκολο και συναρπαστικό βήμα είναι η ανάπτυξη μιας συγκεκριμένης, δοκιμαστικής υπόθεσης. Μια χρήσιμη υπόθεση επιτρέπει τις προβλέψεις εφαρμόζοντας παραπλανητική συλλογιστική, συχνά με τη μορφή μαθηματικής ανάλυσης. Είναι μια περιορισμένη δήλωση σχετικά με την αιτία και το αποτέλεσμα σε μια συγκεκριμένη κατάσταση, η οποία μπορεί να δοκιμαστεί με πειραματισμό και παρατήρηση ή με στατιστική ανάλυση των πιθανοτήτων από τα δεδομένα λαμβάνεται. Το αποτέλεσμα της υπόθεσης δοκιμής πρέπει να είναι επί του παρόντος άγνωστο, έτσι ώστε τα αποτελέσματα να μπορούν να παρέχουν χρήσιμα δεδομένα σχετικά με την εγκυρότητα της υπόθεσης.

Μερικές φορές αναπτύσσεται μια υπόθεση που πρέπει να περιμένει να είναι δυνατή η δοκιμή νέας γνώσης ή τεχνολογίας. Η έννοια των ατόμων προτάθηκε από την αρχαίοι Έλληνες

ΕΝΑ μοντέλο χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου είναι γνωστό ότι η υπόθεση έχει περιορισμό στην εγκυρότητά της. ο Το μοντέλο Bohr του ατόμου, για παράδειγμα, απεικονίζει ηλεκτρόνια που περιβάλλουν τον ατομικό πυρήνα κατά τρόπο παρόμοιο με τους πλανήτες στο ηλιακό σύστημα. Αυτό το μοντέλο είναι χρήσιμο για τον προσδιορισμό των ενεργειών των κβαντικών καταστάσεων του ηλεκτρονίου στο απλό άτομο υδρογόνου, αλλά σε καμία περίπτωση δεν αντιπροσωπεύει την πραγματική φύση του ατόμου. Οι επιστήμονες (και οι φοιτητές των επιστημών) συχνά χρησιμοποιούν τέτοια εξιδανικευμένα μοντέλα για να κατανοήσετε αρχικά την ανάλυση σύνθετων καταστάσεων.

ΕΝΑ επιστημονική θεωρία ή νόμος αντιπροσωπεύει μια υπόθεση (ή μια ομάδα σχετικών υποθέσεων) η οποία έχει επιβεβαιωθεί μέσω επαναλαμβανόμενων δοκιμών, σχεδόν πάντοτε διεξαγόμενων επί ένα διάστημα πολλών ετών. Γενικά, μια θεωρία είναι μια εξήγηση για μια σειρά συναφών φαινομένων, όπως η θεωρία της εξέλιξης ή η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.

Η λέξη "νόμος" χρησιμοποιείται συχνά σε σχέση με μια συγκεκριμένη μαθηματική εξίσωση που συνδέει τα διάφορα στοιχεία μέσα σε μια θεωρία. Ο νόμος του Pascal παραπέμπει σε μια εξίσωση που περιγράφει τις διαφορές πίεσης με βάση το ύψος. Στη γενική θεωρία της παγκόσμιας βαρύτητας που αναπτύχθηκε από Ο Sir Isaac Newton, η βασική εξίσωση που περιγράφει τη βαρυτική έλξη μεταξύ δύο αντικειμένων ονομάζεται ο νόμος της βαρύτητας.

Αυτές τις μέρες, οι φυσικοί σπάνια εφαρμόζουν τη λέξη «νόμος» στις ιδέες τους. Εν μέρει, αυτό συμβαίνει επειδή πολλοί από τους προηγούμενους "νόμους της φύσης" βρέθηκαν να μην είναι τόσο νόμοι όσο κατευθυντήριες γραμμές, που λειτουργούν καλά μέσα σε ορισμένες παραμέτρους αλλά όχι μέσα σε άλλους.

Μόλις δημιουργηθεί μια επιστημονική θεωρία, είναι πολύ δύσκολο να εξαφανιστεί η επιστημονική κοινότητα. Στη φυσική, η έννοια του αιθέρα ως μέσου για τη μετάδοση φωτός κύματος έτρεξε σε σοβαρή αντίθεση στα τέλη του 1800, αλλά δεν αγνοήθηκε μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1900, όταν Albert Einstein προτεινόμενες εναλλακτικές εξηγήσεις για τη φύση του φωτός που δεν βασίστηκε σε μέσο μετάδοσης.

Ο φιλόσοφος της επιστήμης Thomas Kuhn ανέπτυξε τον όρο επιστημονικού παραδείγματος να εξηγήσει το σύνολο των θεωριών υπό τις οποίες λειτουργεί η επιστήμη. Έκανε εκτενείς εργασίες για το επιστημονικές επαναστάσεις που συμβαίνουν όταν ένα μοντέλο ανατρέπεται υπέρ ενός νέου συνόλου θεωριών. Το έργο του υποδηλώνει ότι η ίδια η φύση της επιστήμης αλλάζει όταν αυτά τα παραδείγματα είναι σημαντικά διαφορετικά. Η φύση της φυσικής πριν από τη σχετικότητα και την κβαντική μηχανική είναι θεμελιωδώς διαφορετική από εκείνη μετά από την η ανακάλυψη, ακριβώς όπως η βιολογία πριν από τη Θεωρία της Εξέλιξης του Δαρβίνου είναι θεμελιωδώς διαφορετική από τη βιολογία αυτή την ακολούθησε. Η ίδια η φύση της έρευνας αλλάζει.

Μια συνέπεια της επιστημονικής μεθόδου είναι να προσπαθήσουμε να διατηρήσουμε τη συνοχή στην έρευνα όταν συμβαίνουν αυτές οι επαναστάσεις και να αποφύγουμε τις προσπάθειες για την ανατροπή των υφισταμένων παραδειγμάτων σε ιδεολογικούς λόγους.

Μια αρχή σημειώσεως όσον αφορά την επιστημονική μέθοδο είναι Το ξυράφι του Occam (εναλλακτικά γραμμένο Odham's Razor), το οποίο πήρε το όνομά του από τον αγγλικό λογοτέχνη του 14ου αιώνα και τον φραγκισκανό φρουρά William of Ockham. Ο Occam δεν δημιούργησε την έννοια - το έργο του Θωμά Ακινά και ακόμη και ο Αριστοτέλης αναφέρθηκε σε κάποια μορφή του. Το όνομα του δόθηκε για πρώτη φορά (κατά την άποψή μας) κατά τη δεκαετία του 1800, υποδεικνύοντας ότι έπρεπε να υιοθετήσει αρκετά τη φιλοσοφία ώστε το όνομά του να συσχετιστεί με αυτό.

Το ξυράφι αναφέρεται συχνά στα Λατινικά ως:

entia non are multiplicanda praeter necessitatem

ή, μετάφραση στα αγγλικά:

οι οντότητες δεν πρέπει να πολλαπλασιάζονται πέρα ​​από την ανάγκη

Το ξυράφι του Occam δείχνει ότι η πιο απλή εξήγηση που ταιριάζει στα διαθέσιμα δεδομένα είναι αυτή που είναι προτιμότερη. Υποθέτοντας ότι οι δύο υποθέσεις που παρουσιάζονται έχουν ίση προγνωστική δύναμη, εκείνη που κάνει τις λιγότερες υποθέσεις και υποθετικές οντότητες υπερισχύει. Αυτή η έκκληση για απλότητα έχει υιοθετηθεί από το μεγαλύτερο μέρος της επιστήμης, και γίνεται επίκληση σε αυτό το δημοφιλές απόσπασμα από τον Albert Einstein:

Όλα πρέπει να γίνονται όσο το δυνατόν απλούστερα, αλλά όχι απλούστερα.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η Razcam Razor δεν αποδεικνύει ότι η απλούστερη υπόθεση είναι, πράγματι, η αληθινή εξήγηση για το πώς συμπεριφέρεται η φύση. Οι επιστημονικές αρχές πρέπει να είναι όσο το δυνατόν απλούστερες, αλλά αυτό δεν αποτελεί απόδειξη ότι η ίδια η φύση είναι απλή.

Εντούτοις, είναι γενικά η περίπτωση ότι όταν ένα πιο περίπλοκο σύστημα λειτουργεί, υπάρχει κάποιο στοιχείο των αποδεικτικών στοιχείων δεν ταιριάζει με την απλούστερη υπόθεση, οπότε η ξυραφίδα του Occam είναι σπάνια λανθασμένη δεδομένου ότι ασχολείται μόνο με υποθέσεις καθαρά ίσων προγνωστικών εξουσία. Η προβλεπτική ισχύς είναι πιο σημαντική από την απλότητα.

Επεξεργάστηκε από Anne Marie Helmenstine, Ph. D.