Ipoteză, model, teorie și drept

În utilizarea comună, cuvintele ipoteză, model, teorie și lege au interpretări diferite și sunt folosite uneori fără precizie, dar în știință au semnificații foarte exacte.

Poate că cel mai dificil și intrigant pas este dezvoltarea unei ipoteze specifice, testabile. O ipoteză utilă permite predicții prin aplicarea raționamentului deductiv, adesea sub formă de analiză matematică. Este o declarație limitată cu privire la cauza și efectul într-o situație specifică, care poate fi testată prin experimentare și observare sau prin analiza statistică a probabilităților din date obținut. Rezultatul ipotezei testului ar trebui să fie în prezent necunoscut, astfel încât rezultatele să poată oferi date utile cu privire la validitatea ipotezei.

Uneori este elaborată o ipoteză care trebuie să aștepte ca noi cunoștințe sau tehnologii să poată fi testate. Conceptul de atomi a fost propus de către grecii antici, care nu avea niciun mijloc de testare. Secole mai târziu, când au devenit disponibile mai multe cunoștințe, ipoteza a obținut sprijin și a fost în cele din urmă acceptată de comunitatea științifică, deși a trebuit să fie modificată de mai multe ori pe parcursul anului. Atomii nu sunt indivizi, așa cum presupuneau grecii.

A model este utilizat pentru situații când se știe că ipoteza are o limitare a validității sale. Modelul Bohr al atomului, de exemplu, înfățișează electroni care înconjoară nucleul atomic într-o manieră similară cu planetele din sistemul solar. Acest model este util în determinarea energiilor stărilor cuantice ale electronului în atomul de hidrogen simplu, dar nu reprezintă în niciun caz adevărata natură a atomului. Oamenii de știință (și studenții de știință) folosesc deseori astfel modele idealizate pentru a obține o înțelegere inițială asupra analizei situațiilor complexe.

A teoria științifică sau lege reprezintă o ipoteză (sau un grup de ipoteze înrudite) care a fost confirmată prin testări repetate, realizată aproape întotdeauna pe o perioadă de mulți ani. În general, o teorie este o explicație pentru un set de fenomene conexe, cum ar fi teoria evoluției sau Teoria Big Bang.

Cuvântul „lege” este adesea invocat cu referire la o ecuație matematică specifică care leagă diferitele elemente dintr-o teorie. Legea lui Pascal se referă la o ecuație care descrie diferențele de presiune bazate pe înălțime. În teoria generală a gravitației universale dezvoltată de Sir Isaac Newton, ecuația cheie care descrie atracția gravitațională dintre două obiecte se numește Legea gravitației.

În aceste zile, fizicienii aplică rar cuvântul „lege” ideilor lor. În parte, acest lucru se datorează faptului că atât de multe dintre „legile naturii” anterioare s-au dovedit a fi nu atât legi, cât linii directoare, care funcționează bine în anumiți parametri, dar nu și în alții.

Odată stabilită o teorie științifică, este foarte greu să obții comunitatea științifică să o arunce. În fizică, conceptul de eter ca mediu pentru transmiterea undelor luminoase a intrat în opoziție serioasă la sfârșitul anilor 1800, dar nu a fost ignorat până la începutul anilor 1900, când Albert Einstein a propus explicații alternative pentru natura undei a luminii care nu se baza pe un mediu pentru transmisie.

Filozoful științific Thomas Kuhn a dezvoltat termenul paradigma științifică pentru a explica setul de lucru al teoriilor sub care operează știința. El a făcut o muncă extinsă în domeniul revoluții științifice care au loc atunci când o paradigmă este răsturnată în favoarea unui nou set de teorii. Lucrarea sa sugerează că însăși natura științei se schimbă atunci când aceste paradigme sunt semnificativ diferite. Natura fizicii anterioare relativității și mecanicii cuantice este fundamental diferită de cea de după descoperirea, la fel cum biologia anterioară Teoriei evoluției lui Darwin este diferită fundamental de biologia care a urmat-o. Însuși natura anchetei se schimbă.

O consecință a metodei științifice este încercarea de a menține consecvența în anchetă atunci când apar aceste revoluții și evitarea încercărilor de răsturnare a paradigmelor existente pe motive ideologice.

Un principiu al notei în ceea ce privește metoda științifică este Razorul lui Occam (cu denumirea alternativă Razor al lui Ockham), care poartă numele logicianului englez din secolul al XIV-lea și părintele franciscan William of Ockham. Occam nu a creat conceptul - opera lui Thomas Aquinas și chiar Aristotel s-a referit la o formă a acestuia. Numele i-a fost atribuit pentru prima dată (în cunoștința noastră) în anii 1800, ceea ce indică că trebuie să fi susținut suficientă filozofie încât numele său să fie asociat cu ea.

Razorul este adesea declarat în latină ca:

entia non sunt multiplicanda praeter necessem

sau, tradus în engleză:

entitățile nu trebuie înmulțite dincolo de necesitate

Razorul lui Occam indică faptul că cea mai simplă explicație care se potrivește datelor disponibile este cea care este de preferat. Presupunând că două ipoteze prezentate au o putere predictivă egală, cea care face cele mai puține presupuneri și entități ipotetice are prioritate. Acest apel la simplitate a fost adoptat de majoritatea științei și este invocat în acest citat popular de Albert Einstein:

Totul trebuie făcut cât mai simplu, dar nu mai simplu.

Este semnificativ de remarcat faptul că Razorul lui Occam nu dovedește că ipoteza cea mai simplă este, într-adevăr, adevărata explicație a modului în care se comportă natura. Principiile științifice ar trebui să fie cât mai simple, dar aceasta nu este o dovadă că natura în sine este simplă.

Cu toate acestea, este în general cazul în care un sistem mai complex este în lucru, există un element al dovezilor care nu se potrivește cu ipoteza mai simplă, așa că Razorul lui Occam este rar greșit, deoarece se ocupă doar cu ipoteze de predicție pur egale putere. Puterea predictivă este mai importantă decât simplitatea.

Editat de Anne Marie Helmenstine, Ph. D.