仮説、モデル、理論、法則

ドーリング・キンダースリー/ゲッティイメージズ

一般的な用法では、仮説、モデル、理論、および法則という言葉は異なる解釈を持ち、正確さを欠いて使用されることもありますが、科学では非常に正確な意味を持ちます。

仮説

おそらく、最も困難で興味深いステップは、特定の検証可能な仮説を立てることです。有用な仮説は、多くの場合、数学的分析の形で演繹的な推論を適用することによって予測を可能にします。これは、特定の状況における原因と結果に関する限定的な記述であり、実験と観察、または得られたデータから確率を統計的に分析することによって検証できます。テスト仮説の結果は、結果が仮説の妥当性に関する有用なデータを提供できるように、現時点では不明である必要があります。

新しい知識や技術がテスト可能になるまで待たなければならない仮説が立てられることがあります。原子の概念は、 古代ギリシャ人 、それをテストする手段がありませんでした。数世紀後、より多くの知識が利用可能になると、仮説は支持を得て、最終的には科学界に受け入れられましたが、年間で何度も修正する必要がありました.ギリシャ人が考えていたように、原子は分割できないわけではありません。

モデル

あ モデル 仮説の有効性に限界があることがわかっている場合に使用されます。の 原子のボーア模型 たとえば、太陽系の惑星と同様の方法で原子核を周回する電子を示しています。このモデルは、単純な水素原子の電子の量子状態のエネルギーを決定するのに役立ちますが、原子の真の性質を表すものではありません。科学者 (および科学の学生) は、しばしばそのようなものを使用します。 理想化されたモデル 複雑な状況を分析する上での最初の把握を得る。

理論と法律

あ 科学理論 また 法 ほとんどの場合、何年にもわたって行われる繰り返しのテストを通じて確認された仮説 (または関連する仮説のグループ) を表します。一般に、理論とは、進化論や ビッグバン理論 .

「法則」という言葉は、理論内のさまざまな要素を関連付ける特定の数学的方程式を参照してよく使われます。パスカルの法則は、高さに基づく圧力の違いを表す式を指します。によって開発された万有引力の全体的な理論では、 アイザック・ニュートン卿 、2 つのオブジェクト間の引力を説明する重要な方程式は、 重力の法則 .

最近では、物理学者が自分の考えに「法則」という言葉を適用することはめったにありません。その理由の一部は、これまでの「自然の法則」の多くが、特定のパラメーター内ではうまく機能するが他のパラメーター内では機能しない、ガイドラインほどの法則ではないことが判明したためです。

科学的パラダイム

科学理論が確立されると、科学界にそれを破棄させるのは非常に困難です。物理学では、光波伝送の媒体としてのエーテルの概念は、1800 年代後半に深刻な反対に遭遇しましたが、1900 年代初頭まで無視されませんでした。 アルバート・アインシュタイン は、伝送媒体に依存しない光の波動性について、別の説明を提案しました。

科学哲学者のトーマス・クーンがこの用語を開発しました 科学的パラダイム 科学が機能する一連の理論を説明すること。彼は、 科学革命 1 つのパラダイムが覆され、新しい一連の理論が支持されたときに発生します。彼の研究は、これらのパラダイムが大きく異なると、科学の性質そのものが変化することを示唆しています。相対性理論と量子力学以前の物理学の性質は、ダーウィンの進化論以前の生物学がその後の生物学と根本的に異なっているように、それらの発見後のものとは根本的に異なっています。調査の性質そのものが変わります。

科学的方法の結果の 1 つは、これらの革命が発生したときに調査の一貫性を維持し、イデオロギーに基づいて既存のパラダイムを転覆しようとする試みを回避しようとすることです。

オッカムのかみそり

科学的方法に関する注目すべき原則の 1 つは、 オッカムのかみそり 14 世紀のイギリスの論理学者であり、フランシスコ会の修道士であるオッカムのウィリアムにちなんで名付けられました。オッカムはこの概念を作成しませんでした。トマス・アクィナスやアリストテレスでさえ、何らかの形でその概念に言及していました。この名前は 1800 年代に (私たちの知る限り) 最初に彼に帰されました。これは、彼の名前が関連付けられるようになるのに十分なほど哲学を支持したに違いないことを示しています。

カミソリはしばしばラテン語で次のように述べられます。

必要以上に物を増やしてはいけない

または、英語に翻訳:

必要以上にエンティティを増やしてはならない

Occam's Razor は、利用可能なデータに適合する最も単純な説明が望ましいものであることを示しています。提示された 2 つの仮説の予測力が等しいと仮定すると、仮定と仮説エンティティが最も少ない仮説が優先されます。シンプルさへのこの魅力は、ほとんどの科学で採用されており、アルバート アインシュタインの有名な引用で引き合いに出されています。

すべてを可能な限り単純にする必要がありますが、単純にする必要はありません。

Occam's Razor は、より単純な仮説が実際に自然の振る舞いの真の説明であることを証明していないことに注意することは重要です.科学的原理は可能な限り単純であるべきですが、それは自然そのものが単純であることを証明するものではありません。

ただし、より複雑なシステムが機能している場合、単純な仮説に適合しない証拠の要素が存在するのが一般的です。そのため、純粋に等しい予測力の仮説のみを扱うため、Occam's Razor が間違っていることはめったにありません。予測力は単純さよりも重要です。

によって編集アン・マリー・ヘルメンスタイン博士