Etsitkö todisteita? Ei sellaista useimmissa tutkimuksissa. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC
Astrofysiikkona asun ja hengitän tiedettä. Suuri osa siitä, mitä luen ja kuulen, on sovitettu tieteen kielellä, joka ulkopuolisille voi tuntua hiukan muutakin kuin žargonista ja roikasta. Mutta yhtä sanaa puhutaan tai tulostetaan tieteessä harvoin ja se on ”todiste”. Itse asiassa tieteellä on vain vähän tekemistä minkään todistamisen kanssa.
Nämä sanat ovat saattaneet aiheuttaa huolestuneen ilmauksen hiipiä kasvoillasi, etenkin kun tiedotusvälineet kertovat jatkuvasti meille, että tiede todistaa asiat, vakavat asiat, joilla voi olla seurauksia, kuten kurkuma voi ilmeisesti korvata 14-lääkkeet, ja kevyemmät asiat, kuten tiede, ovat osoittaneet sen mozzarella on optimaalinen juusto pizzaan.
Tiede on varmasti todistanut nämä ja monet muut asiat. Ei niin!
Matemaatikon tapa
Matemaatikot todistavat asiat, ja tämä tarkoittaa jotain aivan erityistä. Matemaatikot laativat tietyn perussääntöjoukon, jota kutsutaan aksioomiksi, ja määrittelevät mitkä lauseet ovat totta puitteissa.
Yksi tunnetuimmista näistä on muinainen geometria Euclid. Vain kourallinen sääntöjä, jotka määrittelevät täydellisen, tasaisen tilan, lukemattomat lapset viime vuosituhansien ajan ovat hieroneet todistaakseen Pythagorassuhde suorakulmaisten kolmioiden suhteen tai että suora viiva ylittää ympyrän korkeintaan kahdessa paikassa, tai lukemattomia muita lauseita, jotka ovat totta sisällä Euclidin säännöt.
Euclidin maailma on täydellinen, ja sen suorat linjat ja ympyrät määrittelevät, mutta asuvamme maailmankaikkeus ei ole. Paperilla ja lyijykynällä piirretyt geometriset hahmot ovat vain likimääräinen arvio Euclidin maailmasta, jossa totuuslausekkeet ovat ehdoton.
Viime vuosisatojen aikana olemme havainneet, että geometria on monimutkaisempaa kuin Euclidin, matemaattisilla suureilla, kuten Gauss, Lobachevsky ja Riemannin antaa meille kaarevien ja taivutettujen pintojen geometrian.
Tässä ei-euklidinen geometria, meillä on uusi joukko aksioomeja ja perussääntöjä sekä uusi joukko ehdotonta totuutta, jonka voimme todistaa.
Nämä säännöt ovat erittäin hyödyllisiä navigoinnissa tällä (melkein) pyöreällä planeetalla. Yksi Einstein(Monien) suurien saavutusten tarkoituksena oli osoittaa, että avaruusajan kaareutuminen ja vääntyminen selittävät painovoiman.
Kuitenkin muun kuin euklidisen geometrian matemaattinen maailma on puhdas ja täydellinen, ja siten vain likimääräinen arvio sotkuisesta maailmastamme.
Mikä on tiede?
Mutta luonnontieteessä on matematiikkaa, itket. Luen juuri magneettikenttiä, lineaarintegraaleja ja vektorilaskentaa, ja olen varma, että opiskelijani sopivat helposti siihen, että luonnontieteessä on paljon matematiikkaa.
Ja lähestymistapa on sama kuin muu matematiikka: määrittele aksioomat, tutkia seurauksia.
Einsteinin kuuluisa E = mc2, joka on johdettu postulaateista siitä, kuinka erilaiset tarkkailijat näkevät sähkömagneettisuuden lait, hänen erityinen suhteellisuusteoria, on erinomainen esimerkki tästä.
Mutta sellaiset matemaattiset todisteet ovat vain osa tieteen tarinaa.
Tärkeä bitti, joka määrittelee tieteen, on se, ovatko tällaiset matemaattiset lait tarkka kuvaus universumista, jota näemme ympärillämme.
Tätä varten meidän on kerättävä tietoja luonnonilmiöiden havaintojen ja kokeilujen avulla ja verrattava niitä sitten matemaattisiin ennusteisiin ja lakeihin. Sana tässä pyrkimyksessä on ”todiste”.
Tieteellinen etsivä
Matemaattinen puoli on puhdasta ja puhdasta, kun taas havaintoja ja kokeita rajoittaa tekniikka ja epävarmuustekijät. Niiden vertailu on kietoutunut matemaattisiin tilasto- ja päätelmäkenttiin.
Monet, mutta eivät kaikki, luottavat erityiseen lähestymistapaan tähän Bayesin päättely sisällyttää havainnollisia ja kokeellisia todisteita tietoihimme ja päivittää uskomme tiettyyn maailmankaikkeuden kuvaukseen.
Ainoa tie on näille omenoille. Flickr / Don LaVange, CC BY
Tässä usko tarkoittaa sitä, kuinka luottavainen olet tietyssä mallissa, joka on tarkka kuvaus luonnosta, sen perusteella mitä tiedät. Ajattele sitä vähän kuin vedonlyöntikertoimet tiettyyn tulokseen.
Painovoimakuvauksemme näyttää olevan melko hyvä, joten saattaa olla suosikkisuosikerta, että omena putoaa oksasta maahan.
Mutta minulla on vähemmän luottamusta siihen, että elektronit ovat pieniä kiertävien ja kiertyvien merkkijonojen silmukoita, joita superjousiteoria ehdottaa, ja saattaa olla tuhannesta kaukaiseen, että se antaa tarkat kuvaukset tulevaisuuden ilmiöistä.
Joten, tiede on kuin meneillään oleva oikeussalun draama, jonka jatkuvaa näyttöä esitetään tuomaristolle. Mutta ei ole yhtäkään epäiltyä ja uusia epäiltyjä pyörivät säännöllisesti. Kasvavien todisteiden valossa tuomaristo päivittää jatkuvasti näkemystään siitä, kuka on vastuussa tiedoista.
Mitään absoluuttisen syyllisyyden tai viattomuuden tuomiota ei kuitenkaan koskaan palauteta, koska todisteita kerätään jatkuvasti ja enemmän epäiltyjä paradetaan tuomioistuimen edessä. Tuomaristo voi vain päättää, että yksi epäilty on enemmän syyllinen kuin toinen.
Mitä tiede on osoittanut?
Matemaattisessa mielessä tiede ei ole osoittanut mitään, vaikka vuosia on tutkittu maailmankaikkeuden toimintaa.
Merkitse paikka, jossa mitään ei todistettu. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND
Jokainen teoreettinen malli on hyvä kuvaus ympärillämme olevasta maailmankaikkeudesta, ainakin tietyllä asteikolla, että se on hyödyllinen.
Uusille alueille tutustuminen paljastaa puutteet, jotka vähentävät uskoamme siihen, edustaako tietty kuvaus edelleen tarkasti kokeitamme, kun taas uskomme vaihtoehtoihin voi kasvaa.
Tiedämmekö lopulta totuuden ja pitämmekö käsissämme lait, jotka todella johtavat kosmoksen toimintaa?
Vaikka uskomme asteemme joidenkin matemaattisten mallien suhteen voi vahvistua ilman ääretöntä määrää testausta, kuinka voimme olla koskaan varmoja siitä, että ne ovat todellisuutta?
Mielestäni on parasta jättää viimeinen sana yhdelle suurimmista fyysikoista, Richard Feynman, mitä tutkijana olemisessa on kyse:
Minulla on likimääräisiä vastauksia ja mahdollisia uskomuksia eri varmuustasoissa eri asioista, mutta en ole täysin varma mistään.
{vembed Y = Na-KzVwu6es}
Author
Astrofysiikan professori Geraint Lewis, Sydneyn yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Liittyvät kirjat
Ilmastonmuutos: mitä jokainen tarvitsee tietää
kirjoittanut: Joseph Romm
Olennainen alusta siitä, mikä on aikamme keskeinen kysymys, Ilmastonmuutos: mitä jokainen tarvitsee tietää on selkeä silmäys yleiskatsaus lämpenevän planeettamme tieteestä, konflikteista ja seurauksista. Joseph Romm, National Geographicin tieteellinen neuvonantaja Vuodet elää vaarassa sarja ja yksi Rolling Stonein "100-ihmisistä, jotka muuttavat Amerikkaa", Ilmastonmuutos tarjoaa käyttäjäystävällisiä, tieteellisesti tiukkoja vastauksia vaikeimpiin (ja yleisesti politisoituihin) kysymyksiin, joita ilmasto Lonnie Thompson on pitänyt "selkeänä ja nykyisenä vaarana sivilisaatiolle". Saatavana Amazon
Ilmastonmuutos: globaalin lämpenemisen tiede ja energia-tulevaisuuden toinen painos
esittäjä (t): Jason Smerdon
Tämä toinen painos Ilmastonmuutos on helppokäyttöinen ja kattava opas globaalin lämpenemisen takana olevaan tieteeseen. Hienosti kuvitettu teksti on suunnattu opiskelijoille eri tasoilla. Edmond A. Mathez ja Jason E. Smerdon tarjoavat laajan, informatiivisen johdannon tieteestä, jonka taustalla on ymmärrys ilmastojärjestelmästä ja ihmisen toiminnan vaikutuksista planeetamme lämpenemiseen. Mathez ja Smerdon kuvaavat ilmapiirin ja meren rooleja esitellä ilmastoamme, ota käyttöön säteilytasapainon käsite ja selitä aiemmin tapahtuneet ilmastonmuutokset. Niissä kuvataan myös ihmisen toimintaa, joka vaikuttaa ilmastoon, kuten kasvihuonekaasujen ja aerosolien päästöt ja metsäkadot sekä luonnonilmiöiden vaikutukset. Saatavana Amazon
Ilmastonmuutoksen tiede: käytännön kurssi
Blair Lee, Alina Bachmann
Ilmastonmuutoksen tiede: Hands-On -kurssi käyttää tekstiä ja kahdeksantoista käytännön toimintaa selittää ja opettaa ilmaston lämpenemisen ja ilmastonmuutoksen tiedettä, miten ihmiset ovat vastuussa ja mitä voidaan tehdä hidastamaan tai lopettamaan ilmaston lämpenemisen ja ilmastonmuutoksen. Tämä kirja on kattava ja kattava opas olennaisesta ympäristökysymyksestä. Tässä kirjassa käsitellyt aiheet ovat: miten molekyylit siirtävät energiaa auringosta ilmakehän lämmittämiseen, kasvihuonekaasut, kasvihuoneilmiö, ilmaston lämpeneminen, teollinen vallankumous, palamisreaktio, palautesilmukat, sään ja ilmaston välinen suhde, ilmastonmuutos, hiilinielut, sukupuutto, hiilijalanjälki, kierrätys ja vaihtoehtoinen energia. Saatavana Amazon
Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ja ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.
