Научный метод определяется как последовательность шагов, которым следуют ученые, чтобы создать представление о мире, которое является точным, надежным и последовательным. Это также способ минимизировать влияние культурных и личных убеждений ученого на его работу. Он стремится сделать восприятие и интерпретацию природы и природных явлений человеком максимально научными и нейтральными. Он минимизирует предвзятость и субъективность ученого в отношении результатов эксперимента, гипотезы или теории.
Научный метод можно разбить на четыре шага:
- Наблюдать и описывать явление (или группу различных явлений).
- Создать гипотезу, объясняющую эти явления. В физике это часто означает создание математической зависимости или причинно-следственного механизма.
- Использовать эту гипотезу для попытки предсказать другие связанные явления или результаты другого набора наблюдений.
- Тестировать эффективность этих предсказаний с помощью независимых экспериментов.
Если результаты этих экспериментов подтверждают гипотезу, она может стать теорией или даже законом природы. Однако если они не подтверждают гипотезу, то ее необходимо изменить или полностью отклонить. Основное преимущество научного метода заключается в его предсказательной силе — доказанная теория может быть применена к широкому кругу явлений. Конечно, даже самая проверенная теория может в какой-то момент оказаться неверной, поскольку могут появиться новые наблюдения или быть проведены эксперименты, которые ей противоречат. Теории никогда не могут быть полностью доказаны, только полностью опровергнуты.
- Этапы научного метода – Краткое введение
- Статья Википедии о научном методе – Описывает историю метода
- Определение научного метода – Также содержит краткую историю его применения
- Этапы научного метода – Более подробно о каждом из этапов
Проверяйте гипотезы
Проверка гипотезы может привести к одному из двух результатов: гипотеза подтверждается или гипотеза отвергается, что означает необходимость её изменения или создания новой гипотезы. Это должно происходить, если эксперименты неоднократно и явно показывают, что гипотеза неверна. Неважно, насколько элегантна или обоснована теория — если её можно опровергнуть хотя бы один раз, она не может считаться законом природы. Экспериментирование является высшим правилом в научном методе, и если эксперимент показывает, что гипотеза неверна, это перевешивает все предыдущие эксперименты, которые её поддерживали. Иногда эти эксперименты проверяют теорию напрямую, а иногда — косвенно, посредством логики и математики. Научный метод требует, чтобы все теории были каким-либо образом проверяемыми — те, которые нельзя проверить, не считаются научными теориями.
Если теория опровергнута, она всё ещё может быть применима в определённых случаях, но она больше не считается истинным законом природы. Например, законы Ньютона были опровергнуты в случаях, когда скорость превышает скорость света, но их всё ещё можно применять к механике при меньших скоростях. Другие теории, которые долгое время считались истинными, даже веками, были опровергнуты благодаря новым наблюдениям, например, идея о том, что Земля является центром нашей солнечной системы, или что планеты двигались вокруг Солнца по идеальным круговым орбитам, а не по доказанным сейчас эллиптическим.
Конечно, гипотеза или доказанная теория не всегда опровергаются одним единственным экспериментом. Это связано с тем, что в экспериментах могут быть ошибки, поэтому гипотеза, которая кажется опровергнутой один раз, проверяется несколько раз независимыми тестами. Причинами ошибок могут быть неисправные приборы, неверное считывание измерений или других данных, либо предвзятость исследователя. Большинство измерений даются с определённой степенью ошибки. Учёные стараются сделать эту степень ошибки как можно меньшей, при этом оценивая и рассчитывая всё, что может вызвать ошибку в тесте.
- Проверка гипотез в программах – Как применять научный метод к тестированию программы
- Проверка научных идей – Включая график процесса
- Проверка исследовательской гипотезы – Что это такое и как это проверяется?
- О чем на самом деле проверка гипотез – Альтернативный взгляд на тестирование
Распространённые ошибки при применении научного метода
К сожалению, научный метод применяется корректно не всегда. Ошибки действительно случаются, и некоторые из них довольно распространены. Поскольку все учёные — люди, обладающие предвзятостью и предрассудками, в некоторых случаях бывает трудно оставаться действительно объективными. Важно, чтобы все результаты были максимально свободны от предвзятости, однако это происходит не всегда.
Ещё одной распространённой ошибкой является принятие чего-либо за здравый смысл или решение о том, что нечто настолько логично, что не требует проверки. Учёные должны помнить, что всё необходимо проверить, прежде чем это можно будет считать обоснованной гипотезой.
Учёные также должны быть готовы рассматривать каждую единицу данных, даже те, которые опровергают гипотезу. Некоторые учёные настолько уверены в своей гипотезе, что пытаются объяснить данные, которые её опровергают. Они хотят найти причину, по которой эти данные или эксперимент должны быть ошибочными, вместо того чтобы пересмотреть свою гипотезу. Все данные должны рассматриваться одинаково, даже если они противоречат гипотезе.
Ещё одна распространённая проблема — забывать учитывать все возможные ошибки, которые могут возникнуть во время тестирования. Некоторые данные, противоречащие гипотезе, объясняются как попадающие в диапазон ошибки, хотя на самом деле это была систематическая ошибка, которую исследователи просто не учли.
- Ошибки, которые совершают молодые исследователи – 15 распространённых ошибок, которые могут допустить новые учёные
- Экспериментальная ошибка – О ложноположительных и ложноотрицательных результатах
- Контроль ошибок измерения – Как свести ошибки измерения к минимуму
- Ошибки в научных экспериментах – Что это такое и как с ними справляться
Гипотезы, модели, теории и законы
Хотя некоторые люди действительно неверно используют такие слова, как «теория» и «гипотезы» как синонимы, в научном сообществе существуют очень строгие определения этих терминов.
Гипотеза: Гипотеза — это наблюдение, обычно основанное на причине и следствии. Это основная идея, которая ещё не прошла проверку. Гипотеза — это просто идея, объясняющая что-либо. Она должна пройти ряд экспериментов, направленных на её подтверждение или опровержение.
Модель: Гипотеза становится моделью после проведения определённых испытаний и если она оказывается верным наблюдением. Некоторые модели действительны только в определённых случаях, например, когда значение находится в определённом диапазоне. Модель также может называться законом.
Научная теория: Модель, которая была многократно проверена и подтверждена, может стать научной теорией. Эти теории были проверены множеством независимых исследователей по всему миру с использованием различных экспериментов, и все они подтвердили теорию. Конечно, теории могут быть опровергнуты, но только после тщательного тестирования новой гипотезы, которая, по-видимому, им противоречит.
- Что такое гипотеза? – Определение гипотезы и её роль в научном методе
- Гипотеза, теория и закон – Определения каждого из них
- 10 научных законов и теорий – Некоторые примеры
Заключение
Научный метод используется на протяжении многих лет для создания гипотез, их тестирования и развития в полноценные научные теории. Хотя на первый взгляд он кажется очень простым, на самом деле это один из самых сложных способов проверки и оценки наблюдения или идеи. Он отличается от других типов объяснений тем, что стремится устранить всю предвзятость и двигаться вперёд, используя только систематические эксперименты. Однако, как и любой метод, он допускает возможность ошибок, таких как предвзятость или механическая ошибка. Конечно, как и теории, которые он проверяет, научный метод в будущем может быть пересмотрен.
BSC Designer — это программа для выполнения стратегии, которая улучшает формулирование и выполнение стратегии с помощью KPI, стратегических карт и панелей управления. Наша собственная система внедрения стратегии направляет компании в практическом применении стратегического планирования.