假設(shè),模型,理論和法律

在常用用法中,假設(shè),模型,理論和法律這兩個詞有不同的解釋,有時使用起來并不**,但在科學(xué)上它們有非常確切的含義。

Hypothesis

也許最困難和最有趣的步驟是開發(fā)一個特定的,可檢驗的假設(shè)。一個有用的假設(shè)可以通過應(yīng)用演繹推理(通常以數(shù)學(xué)分析的形式)進行預(yù)測。這是關(guān)于特定情況下的因果關(guān)系的有限陳述,可以通過實驗和觀察或通過對獲得的數(shù)據(jù)的概率進行統(tǒng)計分析來測試。測試假設(shè)的結(jié)果應(yīng)該是目前未知的,以便結(jié)果可以提供關(guān)于假設(shè)有效性的有用數(shù)據(jù)。

有時會制定一個假設(shè),必須等待新知識或技術(shù)的可測試性。原子的概念是由古希臘人提出的,他們無法測試它。幾個世紀之后,當有更多的知識可用時,這個假設(shè)得到了支持,并最終被科學(xué)界接受,盡管一年來不得不多次修改。正如希臘人所說,原子不是不可分割的。

Model

當已知假設(shè)對其有效性有限制時,使用模型。例如,原子的玻爾模型描繪了以類似于太陽系行星的方式環(huán)繞原子核的電子。該模型可用于確定簡單氫原子中電子量子態(tài)的能量【地理】,但它絕不代表原子的真實性質(zhì)。科學(xué)家(和科學(xué)學(xué)生)經(jīng)常使用這種理想化的模型來初步掌握分析復(fù)雜情況。

理論與法律

32科學(xué)理論33或34定律35代表一個假設(shè)(或rel群)假設(shè))已通過重復(fù)測試得到證實,幾乎總是在多年的時間內(nèi)進行。通常,理論是對一組相關(guān)現(xiàn)象的解釋:資源網(wǎng),例如進化理論或大爆炸理論。

單詞"law"通常引用與理論中不同元素相關(guān)的特定數(shù)學(xué)方程。Pascal's定律是指描述基于高度的壓力差異的等式。在艾薩克·牛頓爵士提出的整體重力理論中,描述兩個物體之間重力引力的關(guān)鍵方程稱為重力定律。

這些天,物理學(xué)家很少將這個詞應(yīng)用于他們的想法。在某種程度上,這是因為之前的許多法律被發(fā)現(xiàn)并不像指南那樣多,這些法律在某些參數(shù)內(nèi)運作良好,但在其他參數(shù)內(nèi)卻不起作用。

科學(xué)范式

一旦科學(xué)理論確立,科學(xué)界就很難放棄它。在物理學(xué)中,以太作為光波傳輸介質(zhì)的概念在19世紀后期受到嚴重反對,但直到20世紀初,阿爾伯特·愛因斯坦提出了不依賴于光的波性質(zhì)的替代解釋時,它才被忽視。用于傳輸?shù)慕橘|(zhì)。

科學(xué)哲學(xué)家托馬斯·庫恩(Thomas Kuhn)發(fā)展了科學(xué)范式這一術(shù)語來解釋科學(xué)運作所依據(jù)的理論的工作集。他對當一種范式被推翻以支持一套新理論時發(fā)生的科學(xué)革命做了大量工作。他的工作表明,當這些范式有顯著差異時,科學(xué)的本質(zhì)就會發(fā)生變化。相對論和量子力學(xué)之前的物理性質(zhì)與他們發(fā)現(xiàn)之后的物理性質(zhì)根本不同,就像生物學(xué)之前一樣達爾文的進化論與遵循它的生物學(xué)根本不同。調(diào)查的本質(zhì)發(fā)生了變化。

科學(xué)方法的一個后果是在這些革命發(fā)生時試圖保持調(diào)查的一致性,并避免試圖以****為基礎(chǔ)推翻現(xiàn)有的范式。

奧卡姆剃刀

關(guān)于科學(xué)方法的一個值得注意的原則是奧卡姆剃刀(交替拼寫的奧卡姆's剃刀),它以14世紀的英國對數(shù)學(xué)家和奧卡姆的弗朗西斯科修士威廉命名。Occam沒有創(chuàng)造Thomas Aquinas甚至Aristotle的工作概念,提到了某種形式的概念。這個名字在19世紀首先歸因于他(據(jù)我們所知),表明他必須充分支持這一哲學(xué),使他的名字與之相關(guān)。

剃刀通常用拉丁語表述為:

entia【生物學(xué)】 non-sunt multilicanda praeter requirem

或者,翻譯成英文:科普報手抄報內(nèi)容

實體不應(yīng)超出必要范圍

Occam's剃刀表明,最適合現(xiàn)有數(shù)據(jù)的最簡單解釋是優(yōu)選的解釋。假設(shè)提出的兩個假設(shè)具有相同的預(yù)測能力,則優(yōu)先考慮假設(shè)和假設(shè)實體最少的假設(shè)。這種對簡單性的呼吁已被大多數(shù)科學(xué)所采用,并在阿爾伯特·愛因斯坦的這**行引文中引用:

一切都應(yīng)盡可能簡單,但不應(yīng)簡單。

值得注意的是,Occam's剃刀并不能證明更簡單的假設(shè)確實是自然界行為的真實解釋??茖W(xué)原則應(yīng)該盡可能簡單,但這并不能證明自然本身是簡單的。

但是,這是一般的當一個更復(fù)雜的系統(tǒng)正在工作時,有一些證據(jù)元素不符合更簡單的假設(shè),所以O(shè)ccam's剃刀很少出錯,因為它只處理純粹相等的假設(shè)預(yù)測能力。預(yù)測能力比簡單性更重要。

由Anne-Marie Helmenstine編輯,博士。