Научное исследование в любой сфере базируется на проведении экспериментов. Этот процесс начинается с формулировки гипотезы, которую затем ученые тщательно разрабатывают, после этого следует этап эксперимента, который требует не только планирования и ясного понимания целей, но и строгого соблюдения определенных норм и правил.
Этих правил множество, они включают в себя логически обоснованные методы и строгие стандарты. Ученые акцентируют внимание на трех основных методах: воспроизводимость, масштабируемость и точность данных. Они убеждены, что каждый из этих подходов можно успешно адаптировать для решения различных повседневных задач.
Масштабируемость — переход от малых масштабов эксперимента к большим
Часто бывает, что эксперимент, успешно проведенный в малых объемах, не дает ожидаемых результатов при масштабировании. Это явление, известное как правило масштабирования, означает, что результаты, полученные на микроуровне, не всегда можно воспроизвести на макроуровне.
Исследователи обычно начинают с малых образцов по многим причинам: это удобнее, дешевле и позволяет провести серию экспериментов с меньшими затратами. Однако их цель — не ограничение работы лишь небольшими образцами, а разработка продукта или технологии, пригодных для использования в более крупных масштабах.
Закономерности, найденные на малых объемах, должны сохранять свою действенность и на больших.
Но иногда в процессе масштабирования возникают непредвиденные проблемы, а правило масштабируемости подразумевает, что результаты должны оставаться постоянными независимо от размера образца.
Несоответствие результатов при переходе от микро- к макроуровню может происходить из-за разных факторов: необходимость доработки технологического процесса или ошибочные выводы, которые хорошо работали на малом образце, но неприменимы в более крупном масштабе.
Например, процесс закалки, эффективный на небольшом образце, может потребовать дополнительного времени или изменения параметров при работе с более крупным образцом. Еще более сложная задача — попытка перенести закономерности, обнаруженные в квантовых системах, на макрообъекты, например, попытки наблюдать квантовую запутанность на молекулярном уровне.
Воспроизводимость — подтверждение результатов эксперимента
Воспроизводимость результатов в научных экспериментах — фундаментальный принцип, но зачастую это правило ученые упускают из внимания. Даже если результат эксперимента кажется убедительным и соответствует прогнозам, это не доказывает его успешность и не подтверждает истинность гипотезы. Перед тем как делать выводы и заявления, крайне важно провести повторные эксперименты, используя разное оборудование, чтобы убедиться в стабильности и надежности результатов.
Иногда эксперимент может успешно проходить в одних и тех же условиях одной лаборатории, однако в другом месте с использованием аналогичной методики результаты могут существенно различаться. Это может быть связано с рядом причин: недостаточно детализированная методика, ошибки в исходной гипотезе, случайность первоначальных результатов или необходимость дополнительной доработки теории.
Высокая точность
Точность результатов в научных исследованиях имеет первостепенное значение. Чтобы эксперимент считался успешным, необходимо достигать очень высокого уровня точности, превышающего 98% в серии экспериментов.
Этот показатель часто путают с воспроизводимостью, но между этими понятиями есть ключевые различия.
- В случае воспроизводимости важно получить схожие результаты, повторяя эксперимент в различных условиях, например, в другой лаборатории или с использованием другого оборудования.
- Но когда речь идет о точности, цель состоит в том, чтобы результаты в рамках одного эксперимента или его серии были максимально схожими и не выходили за рамки допустимой погрешности. Разовые значительные отклонения ученые рассматривают как ошибки, а колебания результатов на 10-30% и более указывают на недопустимо низкую точность.
Низкая точность результатов делает эксперимент ненадежным для изучения явления. Примером может служить ситуация, когда при попытке изобразить лошадь получаются разные фигуры — свинья, ящерица, медведь и так далее; такой подход не может считаться точным, и цель (в данном случае нарисовать лошадь) не достигается.
Чтобы эксперимент можно было считать успешным, он должен соответствовать критериям воспроизводимости, масштабируемости и точности. К сожалению, многие исследователи даже сегодня упускают эти важные аспекты, что приводит к ошибкам в научной работе.
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на мой YouTube канал!
Ставьте ПАЛЕЦ ВВЕРХ и ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на Дзен канал.
