На самом деле вам не обязательно носить белое пальто и очки, чтобы использовать научный метод.
Мы слышим о научном методе каждый день. Ученики средних и старших классов узнают об этом на уроках естествознания и используют в исследовательских конкурсах. Рекламодатели используют его для подтверждения заявлений о различных продуктах, от пылесосов до витаминов. И Голливуд изображает это, показывая ученых с планшетами и лабораторными халатами, стоящих за микроскопами и колбами, наполненными пузырящимися жидкостями.
Так почему же научный метод остается загадкой для стольких людей? Одна из причин связана с самим названием. Слово «метод» подразумевает, что в хранилище заперта некая священная формула - формула, доступная высококвалифицированным ученым и никому другому. Это абсолютно неверно. Все мы постоянно используем научный метод. Фактически, участие в основных действиях, составляющих научный метод, - проявление любопытства, задавание вопросов, поиск ответов - является естественной частью человеческого бытия.
В этой статье мы демистифицируем научный метод, разбив его на основные части.
Мы исследуем, как научный метод можно использовать для решения повседневных проблем, но мы также объясним, почему он так важен для физических и естественных наук. Мы также рассмотрим несколько примеров того, как этот метод был применен, чтобы сделать знаменательные открытия и поддержать новаторские теории. Но начнем с основного определения.
Попросите группу людей дать определение «наука», и вы получите много разных ответов. Некоторые скажут вам, что это действительно сложный урок, связанный между общественными науками и математикой. Другие скажут вам, что это пыльная книга, наполненная латинскими терминами, которые никто не может произнести. А третьи скажут, что это бесполезный набор фактов, цифр и формул. К сожалению, большинство словарей не проливают сколько-нибудь значительного света на эту тему. Вот типичное определение:
Наука - это интеллектуальная и практическая деятельность, охватывающая структуру и поведение физического и природного мира посредством наблюдений и экспериментов.
Звучит сложно, правда? Нет, если мы разбиваем это длинное определение на самые важные части. Таким образом мы достигнем двух целей: во-первых, мы поддержим аргумент о том, что наука не загадочна или недостижима. Во-вторых, мы продемонстрируем, что метод науки на самом деле ничем не отличается от самой науки.
Определение научного метода
Ученые всех возрастов используют все свои органы чувств, чтобы наблюдать за окружающим миром.
Давайте разберем определение науки.
Часть 1
Наука практична. Хотя наука иногда предполагает обучение по учебникам или у преподавателей в лекционных залах, ее основной деятельностью являются открытия. Открытие - это активный практический процесс, а не то, что делают ученые, изолированные от мира в башнях из слоновой кости. Это и поиск информации, и стремление объяснить, как информация совмещается значимым образом. И почти всегда ищет ответы на очень практические вопросы: как деятельность человека влияет на глобальное потепление? Почему популяция медоносных пчел в Северной Америке внезапно сокращается? Что позволяет птицам мигрировать на такие большие расстояния? Как образуются черные дыры?
Часть 2
Наука основана на наблюдении. Ученые используют все свои органы чувств, чтобы собрать информацию об окружающем мире. Иногда они собирают эту информацию напрямую, без каких-либо инструментов или устройств. В других случаях они используют оборудование, такое как телескоп или микроскоп, для косвенного сбора информации. В любом случае ученые будут записывать то, что они видят, слышат и чувствуют. Эти записанные наблюдения называются данными.
Часть 3.
Данные могут раскрыть структуру чего-либо. Это количественные данные, которые описывают объект численно. Ниже приведены примеры количественных данных:
- Температура тела колибри с рубиновым горлом составляет 40,5 ° C (105 ° F).
- Скорость света составляет 299 792 458 метров в секунду (670 635 729 миль в час).
- Диаметр Юпитера составляет 142 984 километра (88 846 миль).
- Длина синего кита составляет 30,5 метра (100 футов).
Часть 4
Данные также могут выявить поведение. Это качественные данные, которые представляют собой письменные описания объекта или организма. Джон Джеймс Одюбон, натуралист, орнитолог и художник XIX века, известен своими качественными наблюдениями за поведением птиц, такими как это:
Как правило, ученые собирают как количественные, так и качественные данные, которые в равной степени вносят вклад в совокупность знаний, связанных с определенной темой. Другими словами, количественные данные не являются более важными или более ценными, потому что они основаны на точных измерениях.
Далее мы узнаем о науке как о систематическом интеллектуальном занятии.
Части научного метода
Часть 5.
Астроном Эдвин Пауэлл Хаббл смотрит в окуляр 100-дюймового телескопа в обсерватории Маунт Вильсон в 1937 году.
Наука - это интеллектуальное занятие. Наблюдения и сбор данных не являются конечной целью. Данные необходимо анализировать и использовать для понимания окружающего мира. Это требует индуктивного рассуждения или способности выводить обобщения на основе конкретных наблюдений. На протяжении всей истории науки существует множество классических примеров индуктивного мышления, но давайте посмотрим на один, чтобы понять, как работает это интеллектуальное упражнение.
В 1919 году, когда Эдвин Хаббл (из космического телескопа Хаббл) прибыл на гору Вильсон в Калифорнии, чтобы использовать 100-дюймовый телескоп Хукера, тогда крупнейший в мире астрономы считали, что вся Вселенная состоит из одной галактики - Млечного Пути. Но когда Хаббл начал проводить наблюдения с помощью телескопа Хукера, он заметил, что объекты, известные как «туманности», которые считаются компонентами Млечного Пути, расположены далеко за его пределами. В то же время он заметил, что эти «туманности» быстро удалялись от Млечного Пути. Хаббл использовал эти наблюдения, чтобы сделать новаторское обобщение в 1925 году: Вселенная состоит не из одной галактики, а из миллионов. Мало того, утверждал Хаббл, все галактики удалялись друг от друга из-за равномерного расширения Вселенной.
Часть 6
Наука делает прогнозы и проверяет их с помощью экспериментов. Обобщения - мощные инструменты, потому что они позволяют ученым делать прогнозы. Например, как только Хаббл утверждал, что Вселенная простирается далеко за пределы Млечного Пути, из этого следовало, что астрономы должны иметь возможность наблюдать другие галактики. По мере совершенствования телескопов они открывали тысячи и тысячи галактик самых разных форм и размеров. Сегодня астрономы считают, что во Вселенной около 125 миллиардов галактик. Они также смогли провести многочисленные эксперименты на протяжении многих лет, чтобы подтвердить идею Хаббла о том, что Вселенная расширяется.
Один классический эксперимент основан на эффекте Доплера. Большинству людей эффект Доплера известен как явление, происходящее со звуком. Например, когда скорая помощь проезжает мимо нас по улице, звук сирены меняет тон. По мере приближения «скорой помощи» высота поля увеличивается; по мере его прохождения высота звука уменьшается. Это происходит потому, что скорая помощь либо приближается к создаваемым звуковым волнам (что уменьшает расстояние между гребнями волн и увеличивает высоту тона), либо удаляется от них (что увеличивает расстояние между гребнями волн и уменьшает высоту тона).
Астрономы предположили, что световые волны, создаваемые небесными объектами, будут вести себя таким же образом. Они сделали следующие обоснованные предположения: если далекая галактика устремляется к нашей галактике, она будет приближаться к световым волнам, которые она производит (что уменьшает расстояние между гребнями волн и меняет ее цвет в сторону синего конца спектра). Если далекая галактика устремляется прочь от нашей галактики, она удаляется от создаваемых ею световых волн (что увеличивает расстояние между гребнями волн и меняет ее цвет в сторону красного конца спектра).
Чтобы проверить эту гипотезу, астрономы использовали инструмент, известный как спектрограф, для просмотра спектров или полос цветного света, создаваемого различными небесными объектами. Они записали длины волн спектральных линий и их интенсивности, собрав данные, которые в конечном итоге подтвердили правильность гипотезы.
Часть 7.
Наука систематична. Это строгий и методичный подход, требующий повторения тестов для проверки результатов. Гипотетическое красное смещение, описанное выше, было подтверждено в повторных экспериментах. Фактически, это настолько хорошо задокументировано, что стало неотъемлемой частью Большого взрыва, теории, описывающей расширение Вселенной из чрезвычайно плотного и горячего состояния.
Итак, науку можно рассматривать как способ мышления, но также как способ работы - процесс, требующий от ученых задавать вопросы, выдвигать гипотезы и проверять свои гипотезы путем экспериментов. Этот процесс известен сегодня как научный метод, и его основные принципы используются исследователями во всех дисциплинах во всех частях мира.
И все же так было не всегда - переход к научным исследованиям со временем развивался медленно. В следующем разделе мы более подробно рассмотрим историю научного метода, чтобы лучше понять, как он развивался.
История научного метода
Коперник заметил, что планеты вращаются вокруг Солнца, а не Земли.
В Средневековье, около AD 500 до 1100, были охарактеризованы общей эрозией цивилизации. Знания древних римлян сохранились лишь в нескольких монастырях и соборных и дворцовых школах, тогда как знания из Древней Греции почти полностью исчезли. Начиная с периода до Средневековья и примерно до столетия спустя значительных научных достижений почти не было. Католическая церковь стала очень влиятельной в Европе, и религиозные догмы повлияли на многое из того, что люди думали и во что верили. Те, чьи верования или обычаи расходились с церковью, были «реабилитированы» и возвращены в лоно церкви. Сопротивление часто приводило к преследованиям.
Затем, в период, который сейчас известен как Возрождение XII века, наступил период пробуждения. Когда европейские ученые познакомились со знаниями и культурами, культивируемыми в исламском мире и других регионах за пределами их границ, они вновь познакомились с трудами древних ученых, таких как Аристотель, Птолемей и Евклид. Это обеспечило общую платформу и словарный запас, на которых можно было построить расширенное научное сообщество, которое могло бы делиться идеями и вдохновлять на творческое решение проблем.
Некоторые из важных мыслителей, появившихся во время и после Возрождения, включают:
- Альберт Великий (1193–1250) и Фома Аквинский (1225–1274), два исследователя схоластики, философской системы, подчеркивающей использование разума при исследовании вопросов философии и теологии. Магнус проводил различие между открытой истиной (откровением чего-то неизвестного посредством божественной силы) и экспериментальной наукой и провел множество научных наблюдений в астрономии, химии, географии и физиологии.
- Роджер Бэкон (около 1210–1293), английский францисканский монах, философ, ученый и ученый, который призвал положить конец слепому принятию широко признанных сочинений. В частности, он нацелился на идеи Аристотеля, которые, хотя и были ценными, часто принимались как факт, даже когда доказательства не поддерживали их.
- Фрэнсис Бэкон (1561–1626), успешный юрист и влиятельный философ, много сделавший для реформирования научного мышления. В своей «Instauratio Magna» Бэкон предложил новый подход к научным исследованиям, который он опубликовал в 1621 году как «Novum Organum Scientiarum». Этот новый подход пропагандировал индуктивное мышление как основу научного мышления. Бэкон также утверждал, что только четкая система научных исследований обеспечит господство человека над миром.
Ко времени смерти Галилея была подготовлена почва для настоящей революции в научном мышлении. Исаак Ньютон (1642-1727) многое сделал для продвижения этой революции. Работа Ньютона в математике привела к интегральному и дифференциальному исчислению. Его работа в астрономии помогла определить законы движения и всемирного тяготения. Его исследования в области оптики привели к созданию первого телескопа-рефлектора. Общей темой, проходящей через все работы Ньютона, была необычайная способность разработать несколько относительно простых концепций и уравнений, обладающих огромной предсказательной силой. Его унифицированные системы законов выдержали столетия испытаний и проверок и по-прежнему позволяют ученым исследовать тайны физики и астрономии.
Можно с уверенностью сказать, что период карьеры Ньютона знаменует собой начало современной науки. На заре XIX века наука стала независимой и уважаемой областью изучения, а научный метод, основанный на наблюдении и тестировании, получил распространение во всем мире. Классический пример того, как наука превратилась в совместные усилия, ведущие к дополнительным знаниям, можно найти в развитии того, что мы знаем сегодня как клеточную теорию.
Клеточная теория
В 1678 году Антони ван Левенгук сообщил, что он наблюдал «маленьких животных» - простейших - через микроскоп.
Открытие клетки стало возможным благодаря изобретению микроскопа, что стало возможным благодаря усовершенствованной технике шлифования линз. Антони ван Левенгук (1632-1723), голландский торговец, научился шлифовать линзы и собирать из них простые микроскопы. Его современник Роберт Гук (1635–1703) использовал такой инструмент для наблюдения за пробковыми клетками, эскизы которых появились в его публикации 1665 года «Микрография». Вдохновленный работой Гука, Левенгук начал проводить собственные микроскопические исследования. В 1678 году он сообщил Королевскому обществу, что обнаружил «маленьких животных» - бактерии и простейшие - в различных образцах. Общество попросило Гука подтвердить выводы Левенгука, и он это сделал.
Это открыло путь для широкого признания того факта, что скрытый мир существует за пределами человеческого зрения, и побудило многих ученых взяться за микроскоп в своих исследованиях. Одним из таких ученых был немецкий ботаник Матиас Якоб Шлейден (1804–1881), изучавший многочисленные образцы растений. Шлейден был первым, кто осознал, что все растения и все различные части растений состоят из клеток. Во время ужина с зоологом Теодором Шванном(1810-1882), Шлейден упомянул свою идею. Шванн, который пришел к аналогичным выводам, изучая ткани животных, быстро понял значение своей работы. В 1839 году он опубликовал «Микроскопические исследования соответствия в структуре и росте растений и животных», который включал первое утверждение клеточной теории: все живые существа состоят из клеток.
Затем, в 1858 году, Рудольф Вирхов (1821–1902) расширил работу Шлейдена и Шванна, предположив, что все живые клетки должны возникать из ранее существовавших клеток. В то время это была радикальная идея, потому что большинство людей, включая ученых, считали, что неживое вещество может спонтанно генерировать живую ткань. Необъяснимое появление личинок на куске мяса часто приводилось в качестве доказательства в поддержку концепции спонтанного зарождения. Но известный ученый по имени Луи Пастер (1822-1895) намеревался опровергнуть спонтанное зарождение с помощью ставшего классическим эксперимента, который не только окончательно подтвердил клеточную теорию, но и закрепил основные этапы современного научного метода.
Эксперимент Пастера
Шаги эксперимента Пастера описаны ниже:Сначала Пастер приготовил питательный бульон, похожий на бульон, который используют в супе.
Затем он налил равное количество бульона в две колбы с длинным горлышком. Оставил одну фляжку с прямым горлышком. Другой он согнул, образовав S-образную форму.
Затем он варил бульон в каждой колбе, чтобы убить все живое в жидкости. Затем стерильные бульоны оставляли стоять при комнатной температуре на воздухе в колбах с открытым ртом.
Через несколько недель Пастер заметил, что бульон в колбе с прямым горлышком обесцветился и стал мутным, в то время как бульон в колбе с изогнутым горлышком не изменился.
Он пришел к выводу, что микробы в воздухе могут беспрепятственно падать в колбу с прямым горлышком и загрязнять бульон. Однако другая колба захватила микробы своей изогнутой горловиной, не давая им добраться до бульона, который никогда не менял цвет и не становился мутным.
Пастер утверждал, что если бы спонтанное зарождение было реальным явлением, бульон в колбе с изогнутым горлышком в конечном итоге снова заразился бы, потому что микробы возникли бы спонтанно. Но колба с изогнутым горлышком никогда не заражалась, что указывает на то, что микробы могли происходить только от других микробов.
Эксперимент Пастера имеет все признаки современного научного исследования. Он начинается с гипотезы и проверяет эту гипотезу с помощью тщательно контролируемого эксперимента. Этот же процесс - основанный на той же логической последовательности шагов - используется учеными почти 150 лет. Со временем эти шаги превратились в идеализированную методологию, которую мы теперь знаем как научный метод. Через несколько недель Пастер заметил, что бульон в колбе с прямым горлышком изменился по цвету и стал мутным, в то время как бульон в колбе с изогнутым горлышком не изменился.
Давайте более внимательно рассмотрим эти шаги.
Шаги научного метода
В качестве дополнительного доказательства того, что не существует одного способа «заниматься» наукой, разные источники по-разному описывают этапы научного метода. Некоторые перечисляют три шага, некоторые - четыре, а некоторые - пять. Однако в основном они основаны на одних и тех же концепциях и принципах.Для наших целей мы собираемся сказать, что в методе есть пять ключевых шагов.
Шаг 1. Сделайте наблюдение
Блок-схема научного метода.
Почти все научные изыскания начинаются с наблюдения, которое вызывает любопытство или поднимает вопрос. Например, когда Чарльз Дарвин (1809–1882) посетил Галапагосские острова (расположенные в Тихом океане, в 950 км к западу от Эквадора, он наблюдал несколько видов зябликов, каждый из которых уникально адаптирован к очень специфической среде обитания. зяблики были весьма разнообразны и, казалось, играли важную роль в том, как птицы добывают пищу. Эти птицы пленили Дарвина. Он хотел понять силы, которые позволили такому множеству различных разновидностей зябликов успешно сосуществовать на такой небольшой географической территории. Его наблюдения привели к его удивление, и его изумление побудило его задать вопрос, который можно было проверить.
Шаг 2. Задайте вопрос
Задача вопроса - сузить фокус исследования, выявить проблему в конкретных терминах. Вопрос, который мог бы задать Дарвин, увидев так много разных зябликов, был примерно таким: что привело к появлению разнообразия зябликов на Галапагосских островах?
Вот еще несколько научных вопросов:
- Что заставляет корни растения расти вниз, а стебель - вверх?
- Какая марка жидкости для полоскания рта убивает больше всего микробов?
- Какая форма кузова автомобиля наиболее эффективно снижает сопротивление воздуха?
- Что вызывает обесцвечивание кораллов?
- Снижает ли зеленый чай эффекты окисления?
- Какой строительный материал поглощает больше всего шума?
Шаг 3: сформулируйте гипотезу
Самое замечательное в вопросе то, что он жаждет ответа, и следующий шаг научного метода - предложить возможный ответ в форме гипотезы. Гипотезу часто определяют как обоснованное предположение, потому что она почти всегда основана на том, что вы уже знаете по теме. Например, если вы хотите изучить проблему сопротивления воздуха, о которой говорилось выше, у вас уже может быть интуитивное ощущение, что автомобиль в форме птицы снижает сопротивление воздуха более эффективно, чем автомобиль в форме коробки. Вы можете использовать эту интуицию, чтобы сформулировать свою гипотезу.
Обычно гипотеза формулируется как утверждение «если… то». Делая такое утверждение, ученые прибегают к дедуктивным рассуждениям , которые противоположны индуктивным рассуждениям. Дедукция требует движения логики от общего к частному. Вот пример: если профиль кузова автомобиля связан с величиной сопротивления воздуха, которое он производит (общее утверждение), то автомобиль, спроектированный как тело птицы, будет более аэродинамичным и уменьшит сопротивление воздуха больше, чем автомобиль, сконструированный в виде коробки (конкретное заявление).
Обратите внимание на два важных качества гипотезы, выраженной как утверждение «если… то». Во-первых, это можно проверить; может быть установлен эксперимент, чтобы проверить достоверность утверждения. Во-вторых, его можно опровергнуть; Можно было бы провести эксперимент, который мог бы выявить, что такая идея не соответствует действительности. Если эти два качества не соблюдаются, тогда задаваемый вопрос не может быть решен с помощью научных методов.
Дополнительные шаги научного метода
Шаг 4. Проведите экспериментМногие люди думают об эксперименте как о чем-то, что проводится в лаборатории. Хотя это может быть правдой, эксперименты не обязательно должны включать лабораторные рабочие места, горелки Бунзена или пробирки. Однако они должны быть настроены для проверки конкретной гипотезы и должны контролироваться. Управление экспериментом означает управление всеми переменными так, чтобы изучалась только одна переменная. Независимой переменной является тот , который контролируется и манипулировать экспериментатором, в то время как зависимой переменной не является. По мере того как независимая переменная изменяется, зависимая переменная измеряется на предмет вариации. В нашей машине. Например, независимой переменной является форма кузова автомобиля. Зависимая переменная - то, что мы измеряем как влияние профиля автомобиля - может представлять собой скорость, расход топлива или прямую меру давления воздуха, оказываемого на автомобиль.
Управление экспериментом также означает настройку его таким образом, чтобы в нем были контрольная группа и экспериментальная группа. Контрольная группа позволяет экспериментатору сравнивать результаты своих тестов с базовыми измерениями, чтобы он мог быть уверен, что эти результаты не являются случайными. Например, в эксперименте Пастера, описанном ранее, что произошло бы, если бы Пастер использовал только колбу с изогнутым горлышком? Знал бы он наверняка, что отсутствие роста бактерий в колбе связано с ее конструкцией? Нет, ему нужно было сравнить результаты своей экспериментальной группы с контрольной. Контролем Пастера была колба с прямым горлышком.
Теперь рассмотрим наш пример сопротивления воздуха. Если бы мы хотели провести этот эксперимент, нам потребовались бы как минимум две машины - одна обтекаемой формы, похожая на птицу, а другая - в виде коробки. Первая будет экспериментальной группой, вторая - контрольной. Все остальные переменные - вес автомобилей, шины, даже краска на автомобилях - должны быть идентичными. Даже трассу и условия на трассе нужно контролировать в максимально возможной степени.
Шаг 5: Проанализируйте данные и сделайте вывод
Во время эксперимента ученые собирают как количественные, так и качественные данные. Будем надеяться, что в этой информации похоронены доказательства, подтверждающие или опровергающие эту гипотезу. Объем анализа, требуемый для того, чтобы прийти к удовлетворительному заключению, может сильно различаться. Поскольку эксперимент Пастера основывался на качественных наблюдениях за внешним видом бульона, его анализ был довольно простым. Иногда для анализа данных необходимо использовать сложные статистические инструменты. В любом случае конечная цель - доказать или опровергнуть гипотезу и тем самым ответить на исходный вопрос.
Применение научных методов
Любой, кто пытается решить проблему, может проводить наблюдения и использовать научный метод.
Помните, что это идеализированная методология. Ученые не сидят сложа руки с контрольным списком из пяти шагов, которому они обязаны следовать. Фактически, этот процесс довольно плавный и открыт для интерпретации и модификации. Один ученый может провести большую часть своей карьеры на стадии наблюдения. Другой ученый может никогда не тратить много времени на разработку и проведение экспериментов. Дарвин потратил почти 20 лет на анализ собранных данных, прежде чем действовать в соответствии с ними. Фактически, большая часть работы Дарвина была интеллектуальным поиском, попыткой соединить кусочки головоломки вместе. И все же никто не станет утверждать, что его теория естественного отбора менее ценна или менее научна, потому что он не строго придерживался пятиступенчатого процесса.
Также было бы уместно еще раз упомянуть, что этот метод не предназначен для высококвалифицированных ученых - его может использовать любой, кто пытается решить проблему. Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим следующий пример: вы (или член семьи) едете в магазин, когда машина начинает перегреваться. В этом случае проблема очевидна, как и наблюдение (индикатор температуры), которое запускает расследование. Но что вызывает перегрев автомобиля? Одна из гипотез могла заключаться в том, что термостат перестал работать. Другая гипотеза может касаться радиатора. Еще одна причина - обрыв ремня вентилятора.
Часто лучше всего начать с самого простого решения, и в этом случае проще всего проверить состояние ремня вентилятора. Если вы обнаружите, что ремень действительно сломан, вы можете быть уверены, что это источник проблемы. Однако для уверенности все же требуется тест. В этом случае проверка включает замену ремня и запуск автомобиля на предмет перегрева. В противном случае вы можете принять свою гипотезу о поясе вентилятора. Если ремень не был порван с самого начала или автомобиль продолжает перегреваться даже после замены ремня, вам необходимо пересмотреть свою гипотезу.
Возможно, вы заметили, что в приведенном выше примере не было гипотезы «если… то». Вы также могли заметить, что в нем не было контрольной и экспериментальной групп. Это потому, что повседневное решение проблем не требует такой формальности. Но это требует логического подхода и развития мышления, которое приводит к проверяемой гипотезе.
Итак, если кто-то может использовать научный метод, почему он так тесно связан с такими областями, как биология, химия и физика? Потому что чистые исследователи применяют научный метод с той строгостью, которой не обладают люди, не являющиеся учеными. Мы выясним, почему в следующем разделе.
Важность научного метода
Грегор Иоганн Мендель, австрийский священник, биолог и ботаник, чьи работы положили начало изучению генетики.
Научный метод пытается минимизировать влияние предвзятости или предубеждений экспериментатора. Даже ученые с лучшими намерениями не могут избежать предвзятости. Это является результатом личных убеждений, а также культурных убеждений, что означает, что любой человек фильтрует информацию на основе своего собственного опыта. К сожалению, этот процесс фильтрации может заставить ученого предпочесть один результат другому. Для того, кто пытается решить домашнюю проблему, поддаться подобным предубеждениям не так уж и важно. Но в научном сообществе, где результаты необходимо анализировать и дублировать, необходимо любой ценой избегать предвзятости.
Это работа научного метода. Он обеспечивает объективный стандартизированный подход к проведению экспериментов и тем самым улучшает их результаты. Используя стандартизированный подход в своих исследованиях, ученые могут быть уверены, что они будут придерживаться фактов и ограничить влияние личных, предвзятых представлений. Даже при наличии такой строгой методологии некоторые ученые все равно совершают ошибки. Например, они могут принять гипотезу за объяснение явления, не проводя экспериментов. Или они могут не учитывать ошибки, такие как ошибки измерения. Или они могут игнорировать данные, не подтверждающие гипотезу.
Грегор Мендель (1822–1884), австрийский священник, изучавший наследование признаков у растений гороха и помогавший пионерам в изучении генетики, возможно, стал жертвой ошибки, известной как предвзятость подтверждения. Предвзятость подтверждения - это тенденция видеть данные, которые поддерживают гипотезу, игнорируя данные, которые этого не делают. Некоторые утверждают, что Мендель получил определенный результат, используя небольшой размер выборки, а затем продолжил сбор и цензуру данных, чтобы убедиться, что его первоначальный результат был подтвержден. Хотя последующие эксперименты подтвердили гипотезу Менделя, многие люди все еще сомневаются в его методах экспериментов.
Однако в большинстве случаев научный метод работает и работает хорошо. Когда гипотеза или группа связанных гипотез подтверждаются многократными экспериментальными проверками, она может стать теорией, которую можно рассматривать как горшок с золотом в конце радуги научных методов. Теории намного шире, чем гипотезы, и обладают огромной предсказательной силой. Например, теория относительности предсказала существование черных дыр задолго до того, как появились доказательства, подтверждающие эту идею. Однако следует отметить, что одна из целей науки - не доказывать правильность теорий, а доказывать их ошибочность. Когда это происходит, теория должна быть изменена или полностью отброшена.
Ограничения научного метода
Ясно, что научный метод - мощный инструмент, но у него есть свои ограничения. Эти ограничения основаны на том факте, что гипотеза должна быть проверяемой и опровергнутой, а эксперименты и наблюдения должны быть повторяемыми. Это ставит определенные темы за пределы досягаемости научного метода. Наука не может доказать или опровергнуть существование Бога или любой другой сверхъестественной сущности. Иногда научные принципы используются, чтобы придать достоверность определенным ненаучным идеям, таким как разумный замысел. Разумный замысел - это утверждение, что определенные аспекты происхождения Вселенной и жизни можно объяснить только в контексте разумной божественной силы. Сторонники разумного замысла пытаются выдать эту концепцию за научную теорию, чтобы сделать ее более приемлемой для разработчиков учебных программ государственных школ. Но разумный замысел - это не наука, потому что существование божественного существа нельзя проверить экспериментом.Наука также неспособна выносить оценочные суждения. Например, нельзя сказать, что глобальное потепление - это плохо. Он может изучать причины и последствия глобального потепления и сообщать об этих результатах, но не может утверждать, что вождение внедорожников неправильно или что люди, которые не заменили свои обычные лампочки на компактные люминесцентные лампы, являются безответственными. Иногда некоторые организации используют научные данные для продвижения своих целей. Это стирает грань между наукой и моралью и поощряет создание «псевдонауки», которая пытается узаконить продукт или идею заявлением, которое не было подвергнуто строгому тестированию.
И все же при правильном использовании научный метод является одним из самых ценных инструментов, которые когда-либо создавались людьми. Это помогает нам решать повседневные проблемы, связанные с домом, и в то же время помогает нам понять глубокие вопросы о мире и вселенной, в которых мы живем.
Это волна. Это частица.
В большинстве случаев две конкурирующие теории не могут существовать для описания одного явления. Но в случае со светом одной теории недостаточно. Многие эксперименты подтверждают представление о том, что свет ведет себя как продольная волна. Все вместе эти эксперименты привели к возникновению волновой теории света. Однако другие эксперименты подтверждают представление о том, что свет ведет себя как частица. Вместо того, чтобы отбросить одну теорию и сохранить другую, физики поддерживают дуализм волна / частица для описания поведения света.
