Научная гипотеза — это исходный строительный блок в научном методе. Многие описывают это как «образованное предположение», основанное на предварительных знаниях и наблюдениях. Хотя это верно, определение можно расширить. Гипотеза также включает объяснение того, почему предположение может быть правильным.
Основы гипотез
Гипотеза является предлагаемым решением для необъяснимого явления, которое не вписывается в современную принятую научную теорию. Основная идея гипотезы состоит в том, что не существует заранее определенного результата. Чтобы гипотеза была названа научной гипотезой, она должна быть чем-то, что может быть подтверждено или опровергнуто с помощью тщательно продуманных экспериментов или наблюдений. Это называется фальсифицируемостью и проверяемостью, идея, выдвинутая в середине 20-го века британским философом по имени Карл Поппер, согласно Британской энциклопедии.
Ключевой функцией на этом этапе научного метода является получение прогнозов из гипотез о результатах будущих экспериментов, а затем проведение этих экспериментов, чтобы выяснить, поддерживают ли они прогнозы.
Гипотеза обычно записывается в форме утверждения если/тогда (if / then). Это утверждение дает возможность (если) и объясняет, что может случиться из-за возможности (тогда). Может быть также добавлено «может».
Вот несколько примеров операторов гипотез:
- Если чеснок отталкивает блох, то собака, которая ест чеснок каждый день, не подхватит блох.
- На рост бактерий могут влиять уровни влажности в воздухе.
- Если сахар вызывает кариес, то люди, которые едят много конфет, могут быть более склонны к кариесу.
- Если УФ-свет может повредить глаза, возможно, ультрафиолетовый свет является причиной слепоты.
Проверка гипотезы
Обратите внимание, что все вышеприведенные утверждения проверяются. Основной признак гипотезы состоит в том, что что-то можно протестировать и что эти тесты могут быть воспроизведены.
Примером непроверенного утверждения является: «Все люди влюбляются хотя бы один раз». Определение любви субъективно. Кроме того, было бы невозможно опросить каждого человека о своей любовной жизни. Непростое утверждение может быть изменено, чтобы сделать его проверяемым. Например, предыдущее заявление могло быть изменено на: «Если любовь — важная эмоция, некоторые могут полагать, что каждый должен влюбиться хотя бы один раз». С этим заявлением исследователь может опросить группу людей, чтобы увидеть, как многие считают, что люди должны влюбиться хотя бы один раз.
Гипотеза часто исследуется несколькими учеными для обеспечения целостности и достоверности эксперимента. Этот процесс может занять годы, и во многих случаях гипотезы не идут дальше в научном методе, поскольку трудно собрать достаточные подтверждающие доказательства.
«Как полевому биологу, моя любимая часть научного метода находится в области сбора данных», — сказал в прямом эфире Хайме Таннер, профессор биологии в колледже Marlboro. «Но что действительно делает это интересным, так попытка ответить на вопрос, поэтому первый шаг в определении вопросов и создании возможных ответов (гипотез) также очень важен и является творческим процессом. Затем, как только вы соберете данные, проанализируйте, чтобы узнать, поддерживается ли ваша гипотеза или нет».
Нулевая гипотеза — это гипотеза, которая может быть ложной или не имеет никакого эффекта. Часто, во время теста, ученый изучит еще одну ветвь идеи, которая может работать, что называется альтернативной гипотезой.
Во время теста ученый может попытаться доказать или опровергнуть только нулевую гипотезу или проверить как нулевую, так и альтернативную гипотезу. Если гипотеза указывает на определенное направление, это называется односторонней гипотезой. Это означает по мнению ученого, что результат будет либо с эффектом, либо без эффекта. Когда гипотеза создается без предсказания результата, она называется двухсторонней гипотезой, потому что возможны два возможных результата. Результат может быть с эффектом или без эффекта, но пока тестирование не будет завершено, нет способа узнать, какой будет результат.
Во время тестирования ученый может столкнуться с двумя типами ошибок. Ошибка типа I — нулевая гипотеза отклоняется, когда она истинна. Ошибка типа II возникает, когда нулевая гипотеза не отвергается, когда она ложна.
При анализе результатов гипотеза может быть отвергнута или изменена, но она никогда не может быть доказана в 100% случаев. Например, относительность была проверена много раз, поэтому она обычно принимается как истина, но может быть случай, который не встречался, где это неверно. Например, ученый может сформировать гипотезу о том, что определенный тип томатов является красным. Во время исследования ученый обнаруживает, что каждый помидор этого типа является красным. Хотя его результаты подтверждают его гипотезу, где-то в мире может быть помидор, который не является красным. Таким образом, его гипотеза верна, но не в 100% случаев.
Эволюция гипотезы
Большинство формальных гипотез состоят из понятий, которые могут быть связаны и проверены их отношения. Группа гипотез объединяется, чтобы сформировать концептуальную основу. Поскольку для подтверждения гипотезы собраны достаточные данные и доказательства, она становится рабочей гипотезой, которая является важной вехой на пути к становлению теории. Хотя гипотезы и теории часто путают, теории являются результатом проверенной гипотезы. Хотя гипотезы — это идеи, теории объясняют результаты тестирования этих идей.
«Теории — это то, как мы понимаем, что мы наблюдаем в естественном мире. Теории — это структуры идей, которые объясняют и интерпретируют факты», — сказал Таннер.
