Наука

Означення науки

Наука повинна задовольняти щонайменше двом принципам:

1. Відтворюваність. Якщо дослід дає щоразу різні результати, то нахіба це все?

2. Спростовність. Якщо нема і не буде досліду, який би міг створити дані, що суперечать гіпотезі або теорії, то це не гіпотеза і не теорія.

Вважайте необхідними умовами, щодо достатності я не впевнений. Відтворюваність є запорукою об'єктивності, мовляв якщо результати дослідів у різних дослідників різні, то це не результат. Спростовність же є захистом від шахрайства абощо, кордоном з усіма іншими сферами людського пізнання, свідомого незнання, ви назвіть. Також спростовність, вона ж фальсифікативність, є славетним критерієм Поппера, наріжним каменем науковості. Власне, цих двох принципів має вистачити, аби клепати науку.

Як взагалі відбувається наука? У дослідника народжується гіпотеза, і за допомогою спостережень чи дослідів він її перевіряє. Якщо вона виглядає задовільною, він вигадує подальші гіпотези, які будучи задовільними вибудовують теорію. В подальшому, теорія служить генератором гіпотез, ака передбачень, для яких часто вже готові спостереження. Як бачимо, процес стоїть на перевірках, які ще звуть тестами. Відповідно, можливість перевірки забезпечується спростовністю, а послідовність її результатів відтворюваністю. Написавши це я отримую сильне враження того, що ці дві умови також є достатніми, а не лише необхідними.

Наука від супротивного

Чи є математика наукою? Вона відтворювана, бо з даного набору аксіом можна отримати лише одну теор... Oh fuck, Gödel, how many times should I tell you to knock? Get out! Іншими словами, у Veritasium та інших то є гарно пояснено і без мене, я ж можу спровадити вас на читання про гіпотезу Кантора а затим і аксіому вибору Цермело-Френкеля, яка є чудовим прикладом цього парадоксу (або ні, я не пам'ятаю). Читав про це у 7 класі, тож відчепіться. Хай там як, математика не є спростовуваною. В ній можна побудувати що завгодно, і більшість теорій у теоретичній фізиці це показують.

Непроханий ліричний відступ, який навряд достатньо стосується тексту, але най буде

Наприклад, тіло з від'ємною температурою схильне віддавати тепло тілу з позитивною температурою, опускаючи власну до мінус безкінечності. Далі, температура стає додатньо нескінченною, і продовжує опускатись. То є наслідком того, що справжня фізична температура як мірило хаосу є нелінійною і рівною b=-1/T, і мислення про цей процес в термінах b дає змогу сприймати його цілком природньо. Аналогічно, можна побудувати фізику на тахіонах, і їхні вирази для енергії та імпульсу точно такі самі з точністю до знаку під коренем. Проте тахіон не може сповільнитись до швидкості світла, а пришвидшується він якраз завдяки втраті енергії.

Але я відволікся. У самій математиці є -1/12 та достобіса багато інших речей, які все ж натякають на її винайдення замість відкриття, проте це дискусія довга, і мене вже лупцюють р-адичні числа за -1/12.

Доведення

Проте математика демонструє разючу відмінність між наукою у одному понятті: доведення. У математиці доведення строгі, (і до речі відтворювані), тобто якщо твердження, на яких вони базуються, є істинними, то й саме доведення гарантує істинність доведеного твердження. Врешті-решт, цей ланцюг приводить до кількох тверджень, а саме аксіом, які довести не можна. В геометрії це 4 постулати, п'ятий з яких стверджує, як співвідноситься сума кутів трикутника та пі. З них вибудовується все інше.

В теоретичній фізиці все працює дуже схожим чином, бо сюрприз, теоретична фізика це математика. Але з підступом, який полягає у вирізанні нефізичних розв'язків у рівняннях. Наприклад, розв'язки різників часто мають значно багатший набір функцій, ніж може адекватно описувати фізику, тому функції які, наприклад, є ненормованими, відкидають, аби ймовірність знайти електрон на орбіталі не була рівна безкінечності.

У науці ж поняття доведення нема. Кожна гіпотеза чи теорія є задовільною до першого спростування. Жодна теорія не може і ніколи не буде вважатись правильною, хай би скільки свідчень на користь неї зараз не було. Так, у науці замість доведень (proof) є свідчення (evidence). Талеб зараз би сказав про своє улюблене плетення свідчення відсутності з відсутністю свідчень, що також чудово демонструє науковість. Математика може надати свідчення відсутності. Наука — лише відсутність свідчень. Але що взагалі таке ці ваші свідчення?evidence)свідчення

Процес спростування

Аби встановити, що спостереження чи експеримент суперечать гіпотезі, нам потрібна статистика. Взагалі всю статистику можна описати кількома реченнями, все решта буде стосуватись математичних деталей:

1. Встановлюється нульова гіпотеза Н_0. Як от "не всі пентакварки (частинки з 5 кварків) містять принадний кварк (c, від слова charm)" чи "на молокозаводі молока наливають в межах похибки".
2. Встановлюється альтернативна гіпотеза Н_а. В даному випадку, це "всі пентакварки містять принадний кварк", але часом альтернативна гіпотеза має обиратись окремо, як от "молокозавод не доливає".
3. Тепер, вважаючи нульову гіпотезу істинною (ключовий крок), обраховується ймовірність отримання даних, які ми отримали внаслідок виконання експерименту або зі спостережень, Р(дані|Н_0). У першому прикладі ми застосовуємо комбінаторику на основі умовних 43 відкритих пентакварків, у складі яких не виявилось принадного кварку. У другому ж випадку ми, на основі куплених п'яти пакетів молока та даних на пакеті 1000+-25 мл, рахуємо ймовірність отримати середнє значення об'єму молока в них менше за умовні 948 мл, адже ймовірність отримати рівно 948 мл рівна нулю.
4. Порівнюючи Р(дані|Н_0) з певним заздалегідь обумовленим значенням (1% чи 5%, для прикладу), ми або відкидаємо нульову гіпотезу (бо ймовірність отримати такі дані якщо вона правдива надто мала), або не відкидаємо. Ні, казати приймаємо некоректно, максимум ми можемо вважати її тимчасово задовільною. Казати, що вона правдива, тим паче не можна.

Зверніть увагу на принципову відмінність для нульової гіпотези "випадковостей не буває" між експериментами "у двох людей в класі день народження в один день надто малоймовірне" і "у Сашка та Оленем днюха в один день малоймовірна". Бо якщо друге твердження має ймовірність трапляння близько .001%, то перше — більше 50%. А спостерігаєте ви зазвичай лише один випадок, а не множину всіх можливих див, з яких реалізується лише одне, на яке ви увагу і звернете.

Аналогічно, часто шум продукує багато структур і закономірностей, які здаються не випадковими. Проте насправді ймовірність спродукувати щось "не випадкове" зростає з кількістю чи тривалістю шуму, що можна показати зі звичайного процесу Бернуллі з малим значенням ймовірності, ака (1-(1-р)^n) прямує до одиниці зі зростанням n. Випадковий процес не виглядає всюди випадковим, іншими словами. І якраз таки процес, який всюди виглядає надто випадковим, може бути сфабрикованим.

Процес спростування, до слова, чудово узгоджується з дослідженнями що показують, як ми самі визначаємо брехню чи спростовуємо гіпотези. Аби спростувати твердження "курка має чотири лапи" ми спочатку віримо в нього, приймаємо як нульову гіпотезу, і лиш тоді звертаємось до пам'яті за спостереженнями та інформацією щоб на основі них її відкинути. Тобто наші казанки вже володіють статистичним апаратом, і, як було встановлено, непоганими апріорними ймовірностями для деяких процесів, але про це іншим разом. В той же час, це ускладнює дискусії, не даючи прихильнику капіталізму послати мовця твердження "держава створила гроші", якщо той не має під рукою даних для спростування цього (спойлер: це правда).

Що ще не є наукою?

Психоаналіз для психології є тим, чим астрологія є для астрономії — започатковувачем, але ненауковим, і точно не доказово-базованим (а точніше ґрунтовним на свідченнях). Відтворюваність і спростовність у започатковувачів навіть не з'являлись, тому хоч ми й вдячні їм за народження наукових аналогів, більше вони нам не потрібні, окрім як в історичних цілях. Хоча у астрології має бути немало цікавої математики, і на основі неї можна спокійно робити вправи на сферичну тригонометрію. А от з психоаналітиками краще не гратись, для цього є ґрунтовне на свідченнях CBT, себто КПТ, когнітивно-поведінкова терапія.

Соціоніка, ака спонсор вашого 16personalities, теж не є науковою, але це ви мали відати й без мене.

Що є наукою?

Теорія плоскої Землі — спростована, але тим не менш. Алхімія — в ті часи, але можу помилятись. Купа речей насправді, навіть сучасна фізика частинок, та космологія, які надто зациклились на одних гіпотезах замість інших аби з порівнянними зусиллями випробовувати однаково багатообіцяючі альтернативи. Передаю привіт Модифікованій Ньютонівській Динаміці та моїй улюбленій фізикині (та фізику) Забіне Хоссенфельдер, яка адресує це мракобісся. І має чудовий канал, до слова.

Чи є Моршинне Навчання наукою? Так, це непараметрична статистика, тому складається з евристик трохи більше, ніж повністю. Проте має і зовсім не виправдані речі, як от лінійну регресію. Так, ви почули мене правильно. Але я лише нещодавно змирився з цією галуззю. Значно наочно науковішим її аналогом є статистичне навчання, в той час як я заспокоюю свою статистичну машинерію спостерігаючи невиправдано шалену ефективність її методів тим, що кожна модель захоплює якусь частину наявної інформації. Але часом куди більше шуму. Хай там як, навіть лінійна регресія часто виправдана там, де є певна складна функція кількох змінних, яку можна розкласти у ряд Тейлора.

В той же час, мене непокоїла відтворюваність світлодіодів, які я клепав на базі Empa та ETH Zürich. Їхня максимальна світність та ККД коливались від експерименту до експерименту, а невеликі зміни товщин різних шарів продукували часом скажені зміни у цих показниках. Врешті-решт, ми намагались пояснити то все покращеним зарядовим балансом чи анігіляцією саме у перовскітному шарі а не деінде, але надійності у цих висловлювань не мали ні ми, ні інші автори.

А ще у мене є глибока стурбованість відтворюваністю у біології, але я сподіваюсь там переважно таки все норм, і шановні біологи, яких я поважаю за воїстину потрібну, критичну для нас всіх науку, мене заспокоять.

Підсумок (ака tl;dr ака спочатку підгоріти, потім читати)

Необхідни і достатніми умовами науковості є всього дві: відтворюваність і спростовність. В науці нема доведень, лише свідчення на користь. Для якісного спростування потрібно якісно будувати нульову гіпотезу і не забувати, що шум за визначенням повинен мати закономірності, щонайменше час від часу. Теорія плоскої Землі є спростованою науковою теорією, а психоаналіз — псевдонаукою на рівні з астрологією.