Хипотеза, модел, теорија и закон

У уобичајеној употреби, речи хипотеза, модел, теорија и закон имају различита тумачења и понекад се користе без прецизности, али у науци имају врло тачна значења.

Можда најтежи и интригантни корак је развој специфичне, тестирајуће хипотезе. Корисна хипотеза омогућава предвиђања применом дедуктивног резоновања, често у облику математичке анализе. То је ограничена изјава о узроку и последици у одређеној ситуацији, која се може тестирати експериментисањем и посматрањем или статистичком анализом вероватноћа из података добијено. Исход тест хипотезе требао би бити тренутно непознат, тако да резултати могу пружити корисне податке о валидности хипотезе.

Понекад се развија хипотеза која мора чекати да се утврде нова знања или технологија. Концепт атома предложио је Стари Грци, који није имао начина да га тестира. Вековима касније, када је постало доступно више знања, хипотеза је добила подршку и на крају је била прихваћена од стране научне заједнице, иако је морала бити измењена више пута током године. Атоми нису недјељиви, као што су Грци претпостављали.

А модел користи се у ситуацијама када је познато да хипотеза има ограничење његове валидности. Тхе Боров модел атомана пример, приказује електроне који круже атомским језгром на начин сличан планетама у Сунчевом систему. Овај модел је користан у одређивању енергије квантних стања електрона у једноставном атому водоника, али нипошто не представља праву природу атома. Научници (и студенти науке) то често користе идеализовани модели да се почетно разумијемо у анализи сложених ситуација.

А научна теорија или закон представља хипотезу (или групу повезаних хипотеза) која је потврђена поновљеним тестирањем, готово увек спроведеним током вишегодишњег периода. Уопштено, теорија је објашњење скупа сродних појава, попут теорије еволуције или теорија Великог праска.

Реч "закон" често се позива у вези са одређеном математичком једнаџбом која повезује различите елементе унутар теорије. Паскалов закон односи се на једначину која описује разлике у притисцима на основу висине. У укупној теорији универзалне гравитације коју је развио Сир Исаац Невтон, кључна једначина која описује гравитациону привлачност између два објекта назива се закон гравитације.

Ових дана физичари ретко примењују реч "закон" на своје идеје. Делом је то зато што је за многе претходне „законе природе“ установљено да нису толико закони колико смернице, који делују добро унутар одређених параметара, али не и унутар других.

Једном када се успостави научна теорија, веома је тешко добити научну заједницу да је одбаци. У физици, концепт етера као медија за пренос светлосних таласа наишао је на озбиљну опозицију крајем 1800-их, али није занемарен до раних 1900-их, када Алберт Ајнштајн предложио је алтернативно објашњење таласне природе светлости које се није ослањало на медијум за пренос.

Појам је развио научни филозоф Тхомас Кухн научна парадигма објаснити радни скуп теорија под којима наука делује. Много је радио на научне револуције који се дешавају када се једна парадигма поништи у корист новог скупа теорија. Његов рад сугерише да се и сама природа науке мења када се те парадигме значајно разликују. Природа физике пре релативитета и квантне механике битно се разликује од оне након њихове откриће, баш као што је биологија пре Дарвинове теорије еволуције битно другачија од биологије која је пратили га. Сама природа истраге се мења.

Једна од последица научне методе јесте покушај одржавања доследности у истраживању када се те револуције догоде и избегавање покушаја рушења постојећих парадигми на идеолошким основама.

Један принцип који се односи на научну методу је Окамова бритва (наизменично написано Оцкхамова бритва), који је добио име по енглеском логичару из 14. века и фрањевачком фра Вилијаму из Оцкама. Оццам није створио концепт - дело Томе Аквинског, па чак се и Аристотел спомињао на неки његов облик. Име му је први пут приписано (по нашем сазнању) 1800-их, што указује да је морао довољно заговарати филозофију да је његово име постало повезано са њом.

Бритвица се често наводи на латинском језику као:

ентиа нон сунт мултиплицанда праетер рекуитатем

или, преведено на енглески:

ентитети се не би требали множити изван потребе

Оццамова бритва указује да је најповољније објашњење које одговара расположивим подацима. Ако претпоставимо да две представљене хипотезе имају једнаку предиктивну снагу, предност има она која даје најмање претпоставки и хипотетичких ентитета. Овај апел за једноставност усвојила је већина наука, а на њега се позива овај популарни цитат Алберта Еинстеина:

Све би требало бити што једноставније, али не и једноставније.

Значајно је напоменути да Оццамова бритва не доказује да је једноставнија хипотеза, заиста, истинско објашњење понашања природе. Научни принципи треба да буду што једноставнији, али то није доказ да је и сама природа једноставна.

Међутим, генерално је случај да када је сложенији систем на делу, постоји неки елемент доказа који не уклапа се у једноставнију хипотезу, па је Оццамов бритвица ретко у криву, јер се бави само хипотезама потпуно једнаких предиктивних снага. Моћ предвиђања важнија је од једноставности.

Уредио Др Анне Марие Хелменстине