Научный метод

В основе современных наук лежит подход к решению проблем, называемый научным методом. Научный метод состоит из пяти основных этапов, и еще одного шага получения обратной связи:

1.Сделайте наблюдение

2.Задайте вопрос.

3.Сформируйте гипотезу или проверяемое объяснение.

4.Сделайте прогноз, основанный на гипотезе.

5.Проверьте прогноз.

6.Повторите процесс: используйте полученные результаты, чтобы сделать новые гипотезы или прогнозы.

Научный метод используется во всех науках, включая химию, физику, геологию и психологию. Ученые в этих областях задают разные вопросы и проводят разные тесты. Тем не менее, они используют один и тот же основной подход, позволяющий находить ответы, которые являются логичными и подтверждаются доказательствами.

Пример научного метода: поломка тостера

Для того чтобы получить некоторое интуитивное представление о научном методе давайте рассмотрим его применение при решении проблемы из повседневной жизни.

1. Сделайте наблюдение.

Предположим, у вас есть два ломтика хлеба, вы положили их в тостер и нажали кнопку. Тем не менее, хлеб не поджарился.

2. Задайте вопрос.

Почему мой хлеб не поджарился?

3. Предложите гипотезу.

Гипотеза является потенциальным ответом на вопрос, тот , который каким - то образом может быть проверен. Например, наша гипотеза в этом случае может заключаться в том, что тост не был поджарен, потому что электрическая розетка сломана.

Гипотеза не обязательно правильное объяснение, это возможное объяснение, которое мы можем проверить. После проверки мы можем увидеть, является ли наше объяснение правильным, или нам нужно выдвинуть новую гипотезу.

Какое объяснение может считаться гипотезой?

Научная гипотеза должна быть проверяемой и фальсифицируемой. Например, «Самая лучшая музыка- это джаз» не является научной гипотезой, потому что нет эксперимента, который мог бы проверить это утверждение и показать, что оно ложно, то есть такая гипотеза является нефальсифицируемой.

Однако гипотезу «Большинство людей считают, что самая лучшая музыка это джаз», можно сфальсифицировать, потому что вы могли бы провести эксперимент, в котором бы спросили многих людей из разных слоев общества, считают ли они джаз самой лучшей музыкой. Обратите внимание, что то, как мы формулируем гипотезу, может оказать большое влияние на то, является ли она научной или нет.

Чем отличается гипотеза от теории?

Этот вопрос часто возникает, особенно в отношении таких вещей, как теория эволюции Дарвина. Теория отличается от гипотезы, хотя они, безусловно, связаны. Гипотеза - это потенциальный ответ на относительно небольшой конкретный вопрос. Теория, с другой стороны, затрагивает более широкий круг вопросов и подтверждается большим количеством данных из разных источников.

Например, «Тостер не жарит хлеб, потому что электрическая розетка сломана» - это гипотеза, тогда как «Электрическим приборам нужен источник электричества для работы», это уже ближе к теории.

4. Сделайте прогноз.

Прогноз - это результат, который мы ожидаем увидеть если наша гипотеза верна. В этом случае мы можем предсказать, что если электрическая розетка повреждена, то подключение тостера к другой розетке должно решить проблему.

5. Проверьте прогноз.

Чтобы проверить гипотезу, нам нужно сделать наблюдение или провести эксперимент, связанный с предсказанием. Например, в этом случае мы подключим тостер к другой розетке и посмотрим, поджарит ли он хлеб.

• Если тостер делает тост и гипотеза подтверждается, то она скорее всего, правильная.
• Если тостер не поджаривает, то гипотеза не подтверждается, то она скорее всего, неверная.

Результаты проверки могут либо подтвердить, либо опровергнуть гипотезу. Результаты, которые поддерживают гипотезу, не могут окончательно доказать, что она верна, но они означают, что гипотеза с большей вероятностью верна. С другой стороны, если результаты противоречат гипотезе, то эта гипотеза с большей вероятностью не верна. Если в нашей проверке не было изъяна — а такую возможность всегда нужно учитывать, то результат, противоречащий гипотезе, означает, что мы можем отказаться от этой гипотезы и искать новую.

6. Повторите процесс с начала (Итерируйте)

Последний шаг научного метода состоит в том, чтобы осмыслить полученные результаты и использовать их, чтобы направлять наши дальнейшие действия.

• Если гипотеза была подтверждена, мы можем провести дополнительные тесты, чтобы еще больше удостоверится в результатах, или пересмотреть их, чтобы еще больше углубится в суть проблемы. Например, мы могли бы выяснить, почему розетка сломалась.
• Если бы гипотеза не была подтверждена, мы можем выдвинуть новую гипотезу. Например, следующая гипотеза может заключаться в том, что сломался провод тостера.

В большинстве случаев научный метод является итеративным процессом. Другими словами, это цикл, а не прямая линия. Результатом одного раунда становится обратная связь, которая улучшает или уточняет следующий раунд вопросов.

Подробнее о доказательствах и опровержениях гипотез

Почему мы не можем окончательно доказать гипотезу? И можем ли мы на самом деле опровергнуть гипотезу?

Одно из ключевых различий состоит в том, что логически возможно и что практически возможно. Логически говоря, невозможно окончательно доказать гипотезу, но можно опровергнуть ее. С практической точки зрения сложно и доказать и окончательно опровергнуть гипотезу. Чтобы стало понятнее давайте рассмотрим примеры ниже.

Логическая возможность

В качестве примера, предположим, у нас есть гипотеза о том, что все яблоки красные, и мы проверяем эту гипотезу, изучая группу из десяти яблок и выясняя, какого они цвета. Если все десять яблок красные, наша гипотеза подтверждается, но она не доказана окончательно: если мы посмотрим на большее количество яблок, некоторые из них могут оказаться зелеными. С другой стороны, если одно из наших десяти яблок зеленое, то в логическом мире совершенной информации, где не существует ошибок, мы окончательно опровергли нашу гипотезу.

Практическая возможность

Практически говоря - «в реальной жизни» - также невозможно доказать гипотезу, поскольку даже логически невозможно доказать гипотезу. Однако в реальных сценариях также становится трудно и опровергнуть гипотезу, так чтобы не осталось никаких сомнений в её неверности.

Например, предположим, что мы исследуем наши яблоки из примера выше и находим, что одно из них зеленое. Если зеленое яблоко добросовестно, то гипотеза не может быть верной. Однако вполне возможно, что яблоко на самом деле не зеленое, в том смысле, что возможно мы классифицировали его как зеленое яблоко из-за ошибки или неверного предположения. Например, возможно, зеленое яблоко - это декоративное яблоко, которое кто-то нарисовал. Или, может быть, это красное яблоко, покрытое зеленой плесенью, которое при первом осмотре выглядит зеленым.

Построение доказательной базы

В некотором смысле, мы никогда не сможем окончательно опровергнуть гипотезу о том, что все яблоки в реальном мире красные, потому что мы не можем исключить крошечную возможность какой-либо ошибки, неверного предположения или странного совпадения.

Однако предположим, что мы тщательно изучаем каждое альтернативное объяснение, которое мы можем придумать - нарисованные яблоки, заплесневелые яблоки и так далее - и не нашли поддержки ни одному из них. Кроме того, скажем, мы повторяем наш эксперимент, рассматривая гораздо большее количество яблок, и мы находим постоянную долю зеленых. Кроме того, люди на соседних фермах сообщают, что они также регулярно видят зеленые яблоки.

В этом случае, хотя наша гипотеза о том, что все яблоки красные, не может быть опровергнута так чтобы не осталось никаких сомнений, но она настолько сильно опровергнута, что фактически опровергнута. Другими словами, никто, вероятно, не сочтет эту гипотезу верной, не будет основывать на ней эксперименты или строить на основании неё предположения.