Что такое научная гипотеза научная теория
Гипотеза и научная теория
Решающей проверкой истинности гипотезы является в конечном счете практика во всех своих формах, но определенную (вспомогательную) роль в доказательстве или опровержении гипотетического знания играет и логический (теоретический) критерий истины. Проверенная и доказанная гипотеза переходит в разряд достоверных истин, становится научной теорией.
Важнейшим результатом научного исследования является создание научной теории. По своему предмету, способам построения и ряду других характеристик научные теории весьма разнообразны, что значительно затрудняет выработку стандартного и универсального определения этой формы научного знания.
Теория — наиболее развитая форма научного знания, дающая целостное отображение закономерных и существенных связей определенной области действительности
Сам термин «теория» в литературе употребляется в двух смыслах. В широком смысле под теорией имеют в виду совокупность идей, направленных на истолкование и объяснение какого-либо явления, в более узком и специальном смысле теория есть высшая, самая развитая форма организации научного знания. В этом смысле она и анализируется ниже.
От гипотезы теория отличается своей достоверностью, от других видов достоверного знания (например, от научных фактов) теория отличается своей строго логической организацией и своим объективным содержанием – отражением сущности явлений, общих законов их функционирования и развития. Поэтому только теория дает возможность понять объект познания в его внутренней связи и целостности, как систему. Благодаря этому теория выполняет не только функцию объяснения, но и не менее важную функцию научного предвидения.
К основным элементам теории, ее структурным звеньям обычно относят прежде всего совокупность основных понятий, категорий, отражающих объект исследования. При помощи этих понятий в теории выражается определенная совокупность основных утверждений, в которых фиксируются законы взаимодействия элементов, сторон и связей объекта. Среди этих утверждений выделяются наиболее общие, фундаментальные, которые при логическом построении данной теории рассматриваются в качестве исходных (принципы, постулаты, аксиомы). Остальные утверждения теории выводятся или доказываются исходя из этих основных и первичных посылок.
Не просто теория
Почему слова «это просто теория, ещё ничего не доказано!» ничего не говорят в вашу пользу.
В сознании обывателя, как правило, существует теория (предположения) и практика (инструмент для подтверждения теорий).
В реальности же всё совсем по-другому: научная теория — это не просто безосновательное утверждение, а система идей, которая уже включает в себя практический опыт. Если экспериментальных данных недостаточно, то такая система называется гипотезой. Гипотеза выдвигается для объяснения фактов.
Факт есть высказывание, содержащее эмпирическое знание. Факты составляют научное описание, которое является основой теорий. Атомное строение веществ, эволюция, фундаментальные взаимодействия описываются теориями.
Далее возникает вопрос об отличиях закона и теории.
Разница состоит в том, что закон является формой, частным случаем теории. Закон описывает при помощи математического аппарата только то, как происходит процесс. Примером послужит гравитация: закон всемирного тяготения Ньютона описывает, каким образом происходит гравитационное взаимодействие, но только в пределах классической механики, не объясняя природу сил.
Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО), помимо описания процесса, говорит о том, у гравитационных и инерциальных сил одна и та же природа, значит, гравитация обусловлена не силовым воздействием тел между собой, но с деформацией пространства-времени, в котором эти тела и находятся. Значение ОТО выходит за пределы закона всемирного тяготения. Таким образом, закон – это упрощенная версия теории.
Важный признак теории — предсказательная сила. Теории могут формировать новые предположения, то есть гипотезы, которые могут быть экспериментально подтверждены, из них впоследствии формируются новые теории. То есть система идей позволяет создавать новые системы без непосредственного обращения к наблюдениям и фактам. В случае с ОТО предсказания подтверждались наблюдениями и экспериментами. А, например, для Теории Большого Взрыва на данный момент не существует физического способа подтверждения, и это делает невозможным сделать её законом.
Поэтому, если кто-то в комментариях безапелляционно заявляет: «ЭТО ВСЕГО ЛИШЬ ТЕОРИЯ. НИЧЕГО НЕ ДОКАЗАНО!», — не сердитесь на человека. Просто поймите, что он не знает разницы между теорией и гипотезой. Постарайтесь это объяснить, но не слишком усердствуйте, если ваши аргументы явно не слышат. Не стоит стучаться в закрытые двери, и это — факт.
Что такое гипотеза? Чем она отличается от теории?
В отличие от аксиомы, гипотеза требует доказательств. Гипотеза высказывается на основе ряда наблюдений. Впоследствии ее доказывают или опровергают. Порой на это уходит много времени: например, математическая гипотеза Пуанкаре была доказана российским математиком Григорием Перельманом лишь спустя 102 года.
Почему слово «гипотеза» употребляют неправильно?
Иногда словом «гипотеза» обозначают непроверенные и неправдоподобные домыслы. Например, в телепрограмме «Самые шокирующие гипотезы» с Игорем Прокопенко всерьез обсуждалось утверждение, что Земля плоская.
Также в разговорной речи часто путают гипотезу и теорию. Поэтому иногда приходится слышать: «Это всего лишь теория» (в значении «это недоказанное предположение, все может быть иначе»).
Это не значит, впрочем, что теория всегда верна. Теория может быть доработана или опровергнута благодаря новым открытиям.
От гипотезы к теории. Дарвин и теория эволюции
Гипотезы превращаются в теории в ходе научной проверки. Затем на основе теории можно строить новые предположения и искать их подтверждение с помощью экспериментов и наблюдений.
Чарльз Дарвин, наблюдая за различными видами животных, предположил, что они не существовали всегда в неизменном виде, а появились в результате естественного отбора. Свойства, которые позволяли выживать и оставлять больше потомства, передавались следующим поколениям. Существ с этими свойствами становилось больше, складывались виды, приспособленные к различным условиям.
Чальз Дарвин. Фото: Getty Images
Что такое теория и причем тут научный метод
У меня есть теория, что любую фразу можно превратить во что-то кажущееся невероятно глубокомысленным, если в конце приписать имя какого-нибудь древнего философа. Платон (оригинал).
Теория (греч. θεωρία — рассмотрение, исследование) — учение, система идей или принципов (вики). Именно в таком, самом широком смысле в обычно речи мы употребляем слово «теория» в каждодневной речи. Например, у меня есть теория почему машина не заводится — некоторый набор идей и выводов, объясняющий поломку. Однако, в научном мире теория имеет достаточно строгое и формальное значение и обязательно удовлетворяет определенному набору важных критериев.
Под катом много картинок и примеров, и совсем нет формул.
Научный метод
(картинка отсюда)
Наблюдения и вопросы
(картинка отсюда)
Проиллюстрируем данный этап известной легендой о Ньютоне и яблоке:
После обеда установилась тёплая погода, мы вышли в сад и пили чай в тени яблонь. Он [Ньютон] сказал мне, что мысль о гравитации пришла ему в голову, когда он точно так же сидел под деревом. Он находился в созерцательном настроении, когда неожиданно с ветки упало яблоко. «Почему яблоки всегда падают перпендикулярно земле?» — подумал он.
Первый этап работы научного метода — наблюдение: есть какая-то общая черта среди наблюдаемых событий, присутствует ли какая-то необычная черта, можно ли применить какую-то новую технологию в стандартных условиях, etc. Рука об руку с наблюдениями идут вопросы: необходимо из наблюдений выбрать необходимое и важное, для дальнейших исследований. Во многом вопросы определяют наблюдения, но и наблюдения определяют вопросы — фактически их стоит рассматривать исключительно вместе.
Но вопросы и наблюдения касаются исключительно действительного-физического мира, т.е. атомы, люди, галактики, общество, растения. Иными словами «сверхъестественное» лежит вне вопросов рассматриваемых в рамках научного метода.
Основа научного метода: гипотеза, данные и взаимосвязь
(фотография Венеры взята отсюда)
В качестве примера рассмотрим гипотезу (предсказание) Карла Сагана о поверхности Венеры (вики).
В 60-ые никто не представлял, какие же действительно условия на Венере. Тогда в 1960-ом году Карл Саган выдвинул гипотезу о том, что поверхность Венеры сухая и обладает невероятно высокой температурой. Гипотеза шла в разрез с представлением других о том, что поверхность Венеры может быть пригодной для жизни (динозавры на Венере). После выдвижения гипотезы, он занялся изучением доступных данных (радиоизлучения) с Венеры, и пришел к выводу, что поверхность имеет температуру в 500°C. В 1962-ом году Mariner 2 (автоматическая межпланетная станция) прошёл близко к Венере и подтвердил прогноз Сагана о её климате.
Каким интересным свойством обладает эта гипотеза? Данная гипотеза может быть опровергнута, так как она делает определенные и конкретные предсказания, которые могут быть проверены. Данное свойство называется фальсифицируемостью (также встречается название критерий Поппера). Заметим, что если гипотеза удовлетворяет критерию Поппера это совершенно не означает, что гипотеза верна. Например, гипотеза — «солнце состоит исключительно из фисташкового мороженого» удовлетворяет данному критерию, но гипотеза не является истинной.
Представим на секундочку, что мы откажемся от этого критерия в выдвижении гипотез, тогда мы получим интересную ситуацию описанную Расселом в 1952ом году.
Чайник Рассела
Многие верующие ведут себя так, словно не догматикам надлежит доказывать общепринятые постулаты, а наоборот — скептики обязаны их опровергать. Это, безусловно, не так. Если бы я стал утверждать, что между Землей и Марсом вокруг Солнца по эллиптической орбите вращается фарфоровый чайник, никто не смог бы опровергнуть моё утверждение, добавь я предусмотрительно, что чайник слишком мал, чтобы обнаружить его даже при помощи самых мощных телескопов. Но заяви я далее, что, поскольку моё утверждение невозможно опровергнуть, разумный человек не имеет права сомневаться в его истинности, то мне справедливо указали бы, что я несу чушь. Однако если бы существование такого чайника утверждалось в древних книгах, о его подлинности твердили каждое воскресенье и мысль эту вдалбливали с детства в головы школьников, то неверие в его существование казалось бы странным, а сомневающийся — достойным внимания психиатров в просвещённую эпоху, а ранее — внимания инквизиции.
Фактически, Чайник Рассела демонстрирует гипотезу, которая в своей формулировке содержит собственную неопровержимость. Что же такое фальсифицируемость? Это принципиальная возможность провести эксперимент, который бы опроверг данную гипотезу. Казалось бы это всего лишь утверждение о свойстве гипотезы, но оно в неявной форме так же содержит другое важное свойство — способность гипотезы совершать предсказания т.е. описывать какие-то новые неизвестные свойства и\или явления.
Как способность гипотезы предсказывать что-то связана с фальсифицируемостью? Если гипотеза что-то предсказывает, что что-то произойдет, значит, что она предсказывает, что что-то НЕ произойдет. Фальсифицируемая гипотеза предсказывает, что какое-то событие НЕ произойдет — это и есть тот самый опровергающий эксперимент (если событие А не произойдет, значит, что должно произойти какое-то другое событие B e.g. A — температура на Венере 50С и ниже, событие B — температура на Венере выше 50 градусов).
Интерпретация данных и результатов
(графики взяты из работы NASA Data.GISS)
Представьте себе, что ваша задача оценить рост (изменения) температуры земли во времени. Что будет исходными данными? Какой параметр необходимо оценить? По каким регионам необходимо усреднять? Что значит усреднять в данном случае?
Фактически никогда полученные данные не согласуются с предсказаниями — прежде всего это связано с различными неточностями, случайными (и не только) факторами. Поэтому прежде всего говорят о степени уверенности в результатах и дают некоторый доверительный интервал для результатов. Например, мы можем представить следующее утверждение: у нас есть 95%-ая уверенность в том, что среднее значение температуры в Самаре летом лежит между 21 и 26 градусами. Это значит, что если мы будем случайно выбирать год и измерять среднюю температуру за год в городе, то в 95% случаев среднее значение будет лежать в данном интервале. Таким образом работая с данными мы всегда указываем некоторые границы применимости и доверия к данным.
В целом, задача интерпретации и работы с данными не имеет какого-то единого и универсального подхода, но есть общие нормы, на которые стоит обратить внимание: наличие оценок на степень доверия данным, наличие расчета статистических ошибок и не менее важное соответствие данных здравому смыслу. Приведем классический пример.
Зависимость глобального потепления от количества пиратов в Карибском море
Данный пример иллюстрирует, что корреляция между данными не равносильно наличию причинно-следственной связи (как было показано знаменитым специалистом по статистике Фишером 150 лет назад).
Поиск причинно-следственных связей — это отдельная тема, стоит только отметить, что процесс это гораздо более трудоемкий и не всегда возможный.
Причем тут эволюция и медиа
Классическая фраза: «эволюция — это всего лишь теория», звучащая в совершенно разном контексте происходит прежде всего из-за непонимания термина «теория», который используется в науке. Эволюция является теорией в таком же смысле, как и гравитация Ньютона и квантовая механика (о разнице между законом и теорией написано здесь).
Но еще более важным для нас является употребление термина «теория», когда это касается различных информационных ресурсов. Прежде чем принимать какое-то утверждение (например «Новую Хронологию» или «теорию» катастроф Великовского), необходимо убедиться, что данная теория действительно разработана в соответствии с методологией.
Заключение
Самое прекрасное, что мы можем почувствовать — это неизвестность и загадка. Это тот самый источник настоящего искусства и науки. Тот кому это чувство чуждо, тот кто не может замереть в изумлении, всё равно что умер — ведь его глаза закрыты.
Самая главная черта и особенность метода состоит в его способности изменять наше представление об окружающем мире — наши знания и восприятие мира не статичны, а все время меняются отодвигая по чуть-чуть границу неизведанного. Именно этим он и отличается от всего остального — он признает, что мы еще многого не знаем и что нам предстоит долгий путь, чтобы это узнать.
ГИПОТЕЗА — что это. Суть, понятие и виды гипотезы
Гипотеза – это довод о том или ином явлении, который основывается на субъективном взгляде человека, направляющего свои действия в какую-нибудь установленную сторону. Если результат человеку пока неизвестен, то создается обобщенное предположение, а проверка его позволяет скорректировать общую направленность работы. Это и есть научное понятие гипотезы. Можно ли упростить значение этого понятия?
Объяснение «не научным» языком
Гипотеза – это способность предугадывать, прогнозировать результаты работы, и это важнейшая составляющая фактически каждого научного открытия. Она помогает просчитать будущие ошибки и промахи и понизить их количество в разы. При этом гипотезу, рожденную непосредственно во время работы, можно доказать частичным образом. При известном итоге в предположении нет смысла, и тогда гипотезы не выдвигаются. Вот такое простое определение понятия гипотезы. Теперь можно говорить о том, как она строится, и обсудить самые интересные ее виды.
Как рождается гипотеза?
Создание довода в человеческой голове – непростой мыслительный процесс. Исследователь обязан уметь создавать и обновлять полученные знания, а также он должен отличаться такими качествами:
В чем состоит суть гипотезы?
Гипотеза отражает объективную действительность. В этом она сходна с разными формами мышления, но она также и отличается от них. Главная специфика гипотезы состоит в том, что она отображает в материальном мире факты в предположительном ключе, она не утверждает категорически и достоверно. Потому гипотеза — это предположение.
Всем известно, что при установлении понятия через ближайший род и отличие потребуется указать еще и на отличительные признаки. Ближайшим родом для гипотезы в виде какого-либо результата деятельности является понятие «предположения». В чем же отличие гипотезы от догадки, фантазии, предсказывания, угадывания? Самые шокирующие гипотезы не строятся на одних домыслах, у всех них есть определенные признаки. Чтобы ответить на этот вопрос, потребуется выделить существенные признаки.
Признаки гипотезы
Если говорить об этом понятии, то стоит установить его характерные признаки.
Эти отличительные черты, взятые вместе, позволят отличать гипотезу от иных видов предположения, а также установить ее сущность. Как видите, гипотеза – это вероятностное предположение о причинах того или иного явления, достоверность которого сейчас не может быть проверена и доказана, однако это предположение позволяет объяснить некоторые причины явления.
Важно помнить, что термин «гипотеза» всегда употребляется в двояком значении. Под гипотезой понимают предположение, которое поясняет какое-то явление. Также о гипотезе говорят как о приеме мышления, выдвигающем какое-то предположение, а после строящем развитие и доказательство этого факта.
Гипотеза частенько строится в виде предположения о причине минувших явлений. Как пример можно привести наши познания о формировании Солнечной системы, земного ядра, о рождении Земли и так далее.
Когда гипотеза прекращает существовать?
Подобное возможно лишь в паре случаев:
Подобное может произойти во время проверки гипотез, когда накопленных знаний достаточно для установления истины.
Что входит в структуру гипотезы?
Строится гипотеза из следующих элементов:
Стоит отметить, что гипотезы всегда одинаковы по логической структуре, но они различаются по содержанию и выполняемым функциям.
Что можно сказать о понятии гипотезы и видах?
В процессе эволюции знаний гипотезы начинают различаться по познавательным качествам, а также по объекту исследования. Остановимся детальнее на каждом из этих видов.
По функциям в познавательном процессе различают гипотезы описательные и объяснительные:
История показывает, что с развитием знаний появляется все больше экзистенциальных гипотез, которые рассказывают о существовании конкретного объекта. Дальше появляются описательные гипотезы, которые рассказывают о свойствах тех объектов, а уже в завершении рождаются объяснительные гипотезы, которые раскрывают механизм и причины появления объекта. Как вы видите, происходит поэтапное усложнение гипотезы в процессе познания нового.
Какие гипотезы бывают по объекту исследования? Различают общие и частные.
Что такое версия?
Понятие научной гипотезы уже выяснили, но вот существует еще один такой необычный термин – версия. Что это такое? В политическом, историческом или социологическом исследовании, а также в судебно-следственной практике часто при пояснении тех или иных фактов или их совокупности выдвигается ряд гипотез, которые по-разному могут объяснить факты. Вот такие гипотезы называются версиями.
Версии бывают общими и частными.
Каким нормам обязана отвечать гипотеза?
Само понятие гипотезы в нормах права должно отвечать некоторым требованиям:
Как разрабатывается гипотеза?
Гипотезы человека представляют собой мыслительный процесс. Конечно же, представить общий и единый процесс построения гипотезы трудно: все из-за того, что условия для разработки предположения зависят от практической деятельности и от специфики той или иной проблемы. Однако возможно все же выделить общие границы этапов мыслительного процесса, которые приводят к появлению гипотезы. Это:
Теперь потребуется рассмотреть каждый этап возникновения гипотезы.
Выдвижение гипотезы
Для выдвижения гипотезы потребуется иметь некоторые факты, относящиеся к определенному явлению, и они должны обосновывать вероятность предположения, пояснять неизвестное. Поэтому вначале происходит сбор материалов, знаний и фактов, относящихся к определенному явлению, которое будет в дальнейшем поясняться.
На основании материалов высказывается предположение о том, что же представляет собой данное явление, или, другими словами, формулируется гипотеза в узком смысле. Предположение в данном случае представляет собой некое суждение, которое высказывают в результате обработки собранных фактов. Факты, на которых сделана гипотеза, можно логически осмыслить. Вот так появляется основное содержание гипотезы. Предположение должно отвечать на вопросы о сущности, причинах возникновения явления и так далее.
Развитие и проверка
После выдвижения гипотезы начинается ее развитие. Если предполагать выдвинутое предположение правдивым, то должен появиться ряд определенных следствий. При этом логические следствия нельзя отождествлять с выводами причинно-следственной цепи. Логическими следствиями являются мысли, которые поясняют не только обстоятельства явления, но и причины его возникновения и так далее. Сопоставление фактов из гипотезы с уже установленными данными позволяет подтвердить или опровергнуть гипотезу.
Такое возможно только в результате проверки гипотезы на практике. Гипотеза всегда порождается практикой и только практика может решить вопрос о том, является ли гипотеза правдивой или ложной. Проверка на практике позволяет трансформировать гипотезу в достоверное знание о процессе (ложный он или истинный). Потому не стоит сводить истинность гипотезы к определенному и единому логическому действию; при проверке на практике применяются разные методики и способы доказательства или опровержения.
Видео: Почему теория эволюции — это теория, а не гипотеза?
Подтверждение или опровержение гипотезы
Гипотеза работы в научном мире применяется часто. Этот способ позволяет подтвердить или опровергнуть отдельные факты в юридической или экономической практике через восприятие. Примерами можно назвать открытие планеты Нептун, обнаружение чистой воды в озере Байкал, установление островов в Ледовитом океане и так далее. Все это когда-то было гипотезами, а сейчас – научно установленные факты. Проблема состоит в том, что в некоторых случаях с практикой трудно или же невозможно действовать, и проверка всех предположений не является возможной.
К примеру, сейчас есть шокирующая гипотеза о том, что современный русский язык глуше древнерусского, но проблема в том, что сейчас услышать устную древнерусскую речь невозможно. Нереально проверить на практике, постригался ли в монахи русский царь Иван Грозный или нет.
В случаях выдвижения прогностических гипотез нецелесообразно ожидать их непосредственного и прямого подтверждения на практике. Потому в научном мире пользуются таким логическим доказательством или опровержением гипотез. Логическое доказательство или же опровержение протекает опосредованным путем, ведь познаются явления из прошлого или сегодняшнего времени, недоступные для чувственного восприятия.
Главные пути логического доказательства гипотезы или ее опровержения:
Логическое доказательство или опровержение может протекать в прямой или косвенной форме доказательства или опровержения.
Важная роль гипотезы
Раскрыв проблему сущности, структуры гипотезы, стоит отметить еще и ее важную роль в практической и теоретической деятельности. Гипотеза – это необходимая форма развития научных знаний, без нее невозможно понять что-то новое. Она играет важную роль в научном мире, служит фундаментом при формировании фактически каждой научной теории. Все существенные открытия в науке возникали далеко не в готовом виде; это были самые шокирующие гипотезы, которые порой не желали даже рассматривать.
Интересные гипотезы и их опровержение
Все всегда начинается с малого. Вся физика была построена на бесчисленных шокирующих гипотезах, которые подтверждались или опровергались благодаря научной практике. Потому стоит упомянуть некоторые интересные идеи.
Подобных самых шокирующих гипотез была масса в свое время, однако многие из них не подтверждались после ряда научных экспериментов, но о них не забывали. Фантазия и научные обоснования – вот два главных компонента для каждого ученого.