Чтобы поддержать или опровергнуть гипотезу, ученый должен собрать данные . Большая логика и методология используются при разработке тестов для сбора данных, чтобы они могли отвечать на научные вопросы. Эксперимент или наблюдение обычно собирают данные, а иногда усовершенствования в технологии позволяют новым тестам лучше реагировать на гипотезу.
Наблюдение используется для сбора данных, когда по практическим или этическим причинам невозможно провести эксперименты. Письменные описания наблюдений основаны на качественных данных, и эти данные используются для ответа на критические вопросы. Ученые используют множество различных типов инструментов для проведения количественных измерений, обычно основанных на научной дисциплине. Электронные микроскопы можно использовать для исследования крошечных объектов или телескопов, чтобы узнать о Вселенной. Зонды или беспилотники проводят наблюдения там, где ученым слишком опасно или слишком непрактично.
Объективное наблюдение не имеет личной предвзятости и наблюдается всеми людьми одинаково. Люди по своей природе имеют предвзятость, поэтому ни одно наблюдение не может быть полностью предвзятым; цель - быть максимально свободной от предвзятости. Субъективное наблюдение основано на чувствах и убеждениях человека и является уникальным для этого человека. Наука использует количественную более качественные объективные наблюдения , когда это возможно.
Количественное наблюдение может быть измерено и выражено числом. Качественные наблюдения - это не числовые, а словесные описания. Например, сказать, что камень красный или тяжелый, качественно. Однако измерение точного красного цвета или измерение плотности породы (которая может быть прослежена до доли определенных минералов в породе) является количественным. Вот почему количественные измерения гораздо полезнее для ученых. Расчеты могут быть сделаны на конкретных числах, но не могут быть сделаны на качественных значениях.
Хороший эксперимент должен иметь один фактор, которым можно манипулировать или изменять, который называется независимой переменной . Остальные факторы должны оставаться такими же, называемыми экспериментальными контролями . Результат эксперимента или то, что изменяется в результате эксперимента, является зависимой переменной, потому что переменная «зависит» от независимой переменной.
- Что такое независимая переменная?
- Каковы экспериментальные контроли?
- Что такое зависимая переменная?
Независимая переменная - это техника ведения сельского хозяйства - традиционная или безвоздушная, потому что именно этим манипулируют. Для правильного сравнения двух методов ведения сельского хозяйства, два холма должны иметь одинаковый наклон и одинаковое количество удобрений и воды. Это экспериментальные контроли. Количество эрозии является зависимой переменной. Это то, что фермер измеряет. Во время эксперимента ученые проводят много измерений. Данные в виде чисел являются количественными.
Данные, собранные с помощью современного оборудования, обычно поступают непосредственно в компьютер, или ученый может поместить данные в базу данных. Затем данные могут быть подвергнуты статистическому анализу для определения конкретных взаимосвязей между различными категориями данных. Статистика может иметь смысл изменчивости в наборе данных.
Почти в каждом человеческом начинании ошибки неизбежны. В научном эксперименте это называется экспериментальной ошибкой. Систематические ошибки могут быть присущи экспериментальной установке, так что числа всегда смещены в одном направлении. Например, шкала всегда может измерять половину унции. Ошибка исчезнет, если шкалу повторно откалибровать. Случайные ошибки могут возникать из-за того, что измерение точно не проанализировано. Например, секундомер может быть остановлен слишком рано или слишком поздно. Ошибки в данных можно исправить, выполнив несколько измерений и усреднив их. Если результат не согласуется с результатами других образцов, и было проведено много испытаний, вполне вероятно, что в этом эксперименте была допущена ошибка, и несоответствующая точка данных может быть выброшена.
Выводы
Ученые изучают графики, таблицы, диаграммы, изображения, описания и все другие доступные данные, чтобы сделать выводы из своих экспериментов. Есть ли ответ на вопрос по результатам эксперимента? Была ли гипотеза поддержана? Некоторые эксперименты полностью поддерживают гипотезу, а некоторые нет. Если показалось, что гипотеза неверна, эксперимент не был неудачным, поскольку все экспериментальные результаты вносят вклад в знания. Эксперименты, которые поддерживают или не поддерживают гипотезу, могут привести к еще большему количеству вопросов и большему количеству экспериментов.
Теория
Пока ученые проводят эксперименты и проводят наблюдения для проверки гипотезы, со временем они собирают много точек данных. Если гипотеза объясняет все данные, и ни один из данных не противоречит гипотезе, со временем гипотеза становится теорией.
Научная теория подтверждается многими наблюдениями и не имеет существенных противоречий. Теория должна постоянно проверяться и пересматриваться научным сообществом. Как только теория была разработана, она может быть использована для прогнозирования поведения. Теория предоставляет модель реальности, которая проще, чем само явление.
Даже теория может быть опровергнута, если будут обнаружены противоречивые данные. Тем не менее, давняя теория, которая имеет много доказательств, подтверждающих это, с меньшей вероятностью будет опровергнута, чем более новая теория.
Чем больше доказательств в поддержку идеи, тем больше вероятность, что она выдержит испытание временем. Ценность теории заключается в том, что ученые могут использовать ее для предоставления надежных объяснений и точных прогнозов.
Научный отказ
Вводные курсы по естествознанию обычно имеют дело с принятой научной теорией, и достоверные идеи, которые противоречат общепринятым теориям, не включены. Это облегчает студентам понимание сложного материала. Студент, продолжающий изучение дисциплины, позже столкнется с противоречиями. Тем не менее, на начальном уровне представлена сложившаяся наука. В этом разделе, посвященном отрицанию науки, обсуждается, как некоторые группы людей утверждают, что некоторые устоявшиеся научные теории ошибочны не на основе их научных достоинств, а скорее на идеологии группы.
Когда организация или человек отрицает или сомневается в научном консенсусе по проблеме ненаучным способом, это называется отрицанием науки.
Отрицание науки - это риторический аргумент, который избирательно применяется к вопросам, против которых выступают некоторые организации или люди. Три (прошлые и текущие) проблемы, которые демонстрируют это:
1) преподавание эволюции в государственных школах,
2) ранние связи между табачным дымом и раком и
3) антропогенное (вызванное человеком) изменение климата.
Из них отрицание изменения климата тесно связано с географической наукой. Отрицатель климата прямо отрицает или сомневается в научных выводах сообщества ученых, которые специально изучают климат.
Наука отрицания обычно использует три риторических, но ложных аргумента. Первый аргумент пытается подорвать науку, утверждая, что методы ошибочны или что наука нерешена. Идея, что наука нерешена, вызывает сомнения у обычного гражданина. Чувство сомнения задерживает действие. Ученые обычно избегают утверждать универсальные истины и используют язык, который передает чувство неуверенности, потому что научные идеи изменяются, поскольку больше свидетельства не обнаружено. Это избегание универсальных истин не следует путать с неопределенностью научных выводов.
Второй аргумент нападает на исследователей, с выводами которых они не согласны. Они утверждают, что идеология и экономическая повестка дня мотивируют научные выводы. Они утверждают, что исследователи хотят «получить больше финансирования для своих исследований» или «расширить государственное регулирование». Это аргумент ad hominem, в котором на характер человека нападают, а не на его аргумент.
Третий аргумент - требовать равного освещения в СМИ для «сбалансированного» взгляда в попытке подтвердить ложные противоречия. Это включает в себя равное время в учебной программе. Например, последний риторический аргумент требует, чтобы объяснения эволюции или изменения климата обсуждались наряду с альтернативными религиозными или антропогенными, даже когда имеется мало научных доказательств в поддержку альтернатив. Выводы, основанные на научном методе, не следует путать с альтернативными выводами, основанными на идеологиях. Два совершенно разных метода для определения природы задействованы и не принадлежат одному и тому же курсу.
Формирование новых выводов на основе научного метода - единственный способ изменить научные выводы.