Основное

В науке у нас есть замечательное трио: гипотеза, теория и закон. Гипотеза - это наше первоначальное предположение "что если", которое мы можем проверить. Она должна быть фальсифицируемой, то есть мы должны иметь возможность доказать ее неправильность. Например, "Я думаю, что употребление шпината делает тебя сильнее!" Теория - это хорошо проверенное объяснение, которое связывает множество фактов и наблюдений, подкрепленное большим количеством эмпирических доказательств. Это больше похоже на "Вот как растут мышцы, когда вы едите богатую белком пищу." Научный закон - это утверждение, которое описывает, что всегда происходит при определенных условиях. Это как сказать: "Объекты всегда падают к Земле, когда их роняют." Эти три понятия не являются иерархией - это разные инструменты в нашем научном арсенале. Гипотезы не "превращаются" в теории или законы. Вместо этого они работают вместе, помогая нам понять мир. Все они проходят строгую экспертную оценку, чтобы убедиться в их надежности. Например, мы можем выдвинуть гипотезу о гравитации, разработать теории для ее объяснения, а затем описать ее постоянное поведение с помощью законов. Помните, что и теории, и законы - это наше лучшее текущее понимание, и они могут уточняться по мере того, как мы узнаем больше.

Термины

• Эмпирические доказательства: Информация, собранная путем наблюдения и экспериментов. Пример: Измерение скорости падающих объектов для изучения гравитации.

• Фальсифицируемость: Возможность доказать ложность утверждения. Важно для гипотез, теорий и законов. Пример: "Все лебеди белые" фальсифицируемо, потому что нахождение одного черного лебедя опровергло бы это утверждение.

• Гипотеза: Предложенное объяснение или предсказание, которое можно проверить. Пример: "Употребление кофе улучшает память."

• Закон: Утверждение, описывающее фундаментальное поведение природы, которое всегда верно при определенных условиях. Пример: Законы движения Ньютона.

• Экспертная оценка: Оценка научной работы экспертами в той же области. Пример: Редактор журнала отправляет представленную статью другим ученым для критики.

• Наука: Систематическое изучение структуры и поведения физического и природного мира посредством наблюдения и эксперимента. Пример: Изучение тектоники плит для понимания землетрясений и вулканической активности.

• Теория: Хорошо обоснованное объяснение явления, подкрепленное большим количеством доказательств. Пример: Теория эволюции путем естественного отбора.

Аналогия

Представьте науку как судебную драму. Гипотеза похожа на вступительное слово адвоката - это предложенное объяснение, основанное на первоначальных доказательствах. Теория - это дело, построенное обвинением или защитой, подкрепленное множеством доказательств и показаниями свидетелей. Закон похож на окончательное решение судьи, устанавливающее, что должно всегда происходить в подобных случаях. Например, в детективной истории мы можем выдвинуть гипотезу об убийце, разработать теории на основе улик и опираться на законы судебной экспертизы для раскрытия дела.

Заблуждение

Многие люди думают, что научные законы "сильнее" или более достоверны, чем теории, или что теории в конечном итоге становятся законами, если доказаны как истинные. Это неверно! Законы и теории - это разные вещи. Законы описывают, что происходит, а теории объясняют, почему. Например, у нас есть законы гравитации, которые описывают, как падают объекты, и у нас есть теория гравитации, которая объясняет, почему это происходит. И то, и другое одинаково важно и хорошо подкреплено доказательствами.

История

1. 400 до н.э.: Аристотель формулирует некоторые из самых ранних известных научных законов

2. 1605: Фрэнсис Бэкон разрабатывает научный метод, формализуя проверку гипотез

3. 1687: Исаак Ньютон публикует свои законы движения и всемирного тяготения

4. 1859: Чарльз Дарвин представляет теорию эволюции путем естественного отбора

5. 1905: Альберт Эйнштейн предлагает специальную теорию относительности

6. 1925: Вернер Гейзенберг формулирует принцип неопределенности, фундаментальный закон в квантовой механике

7. 2012: Открыт бозон Хиггса, подтверждающий ключевое предсказание теории Стандартной модели в физике элементарных частиц

Как это использовать

1. Метеоролог использует законы погоды (например, закон идеального газа) и теории (например, теорию глобального потепления) для формирования гипотезы о завтрашней погоде. Она собирает данные, запускает компьютерные модели и делает прогноз. Со временем ее предсказания помогают уточнить как теории, так и законы метеорологии.

2. Эколог, изучающий лесную экосистему, формирует гипотезу о том, как удаление вида хищников может повлиять на популяцию животных-жертв. Она разрабатывает долгосрочное исследование, собирает данные и анализирует результаты. Ее выводы вносят вклад в экологические теории и могут выявить новые законы о взаимоотношениях хищник-жертва.

3. Фармацевтический исследователь разрабатывает гипотезу о том, как новый препарат может лечить заболевание. Она проводит клинические испытания, применяя известные биологические законы и теории. Результаты либо подтверждают, либо опровергают ее гипотезу, потенциально приводя к новым теориям о механизме заболевания или даже новым законам о взаимодействии лекарств.

Факты

• Существует более 5000 научных журналов, публикующих рецензируемые исследования

• Старейший известный научный закон - принцип плавучести Архимеда, датируемый 250 годом до н.э.

• Потребовалось около 200 лет, чтобы теория тектоники плит прошла путь от гипотезы до общепринятой теории

• Ученые ежегодно подают более 2 миллионов научных работ для публикации

• Крупнейший научный эксперимент в истории, Большой адронный коллайдер, объединяет более 10 000 ученых из более чем 100 стран