наукова теорія
Наукова теорія в науках (також звана емпірична теорія) включає збори понять en: Conceptкак абстракції en: Abstractionзаметних явищ en: Phenomena. виражені у вигляді вимірюваних властивостей разом з правилами (названими науковими законами), коли є спеціальні співвідношення між що спостерігаються явищами. Наукова теорія будується, щоб відповідати доступним емпіричним даним про таких наблюдаеіих явищ, і висунута як принцип або тіло принципів для того, щоб пояснити клас цих явищ. [1]
Наукова теорія - тип дедуктивної теорії в тому її утриманні (тобто емпіричних даних), коли може бути виражена в межах деякої формальної системи логіки en: Formal_system. де елементарні правила (тобто наукові закони) взяті у вигляді аксіом. У дедуктивної теорії, будь-яку пропозицію, яке є логічним наслідком en: Logical_consequence однієї або більшої кількості аксіом, що є також пропозицією тієї теорії. [2]
У гуманітарних науках, кожен знаходить теорії, предмет яких (не тільки) стосується не тільки емпіричних даних, а скоріше ідей. Такі теорії знаходяться в області філософських теорій, протиставлені науковими теоріями. Філософська теорія не обов'язково з наукової точки зору тестованих через експеримент.
Теорії як моделі [ред]
Теорії головним чином побудовані, щоб пояснити, передбачити, і впоратися з явищами (наприклад, неживими речами, подіями, або поведінкою тварин). Про наукову теорії можна думати як про модель дійсності, і її тверджень як аксіоми деякої аксіоматичної системи. Мета цього побудови полягає в тому, щоб створити формальну систему, для якої дійсність (об'єктивна реальність) є єдиною моделлю. Світ - інтерпретація (або модель) таких наукових теорій, тільки по тому, що науки вірні.
Опис і передбачення [ред]
Повторення наукового філософа Карла Поппера, Стівен Хокінг en: Stephen_Hawking в Короткої Історії Часу en: A_Brief_History_of_Time заявляє:
Теорія - хороша теорія, якщо це задовольняє дві вимоги: Це повинно точно описати великий клас спостережень на основі моделі, яка містить тільки декілька довільних елементів, і це повинно зробити певні прогнози про результати майбутніх спостережень.
Будь-яка фізична теорія є завжди тимчасової, в сенсі, що це є тільки гіпотезою; Ви ніколи не можете доводити це. Незалежно від того, скільки часу результати експериментів погоджуються з деякою теорією, Ви ніколи не можете переконуватися, що в наступний раз результат не буде суперечити теорії. З іншого боку, Ви можете спростувати теорію, знаходячи навіть єдине спостереження, яке не погоджується з прогнозами теорії.
Невиводимість, але falsifiable природи теорій - необхідне наслідок використання індуктивної логіки en: Inductive_logic.
Припущення при формулюванні теорії [ред]
Це - уявлення, розділене Айзеком Азімовим en: Isaac_Asimov. У Розумінні Фізики. Азімов говорив про теоріях як аргументи. де кожен виводить схему або модель. Аргументи або теорії завжди починаються з деякого приміщення - довільні елементи як Розпродаж. називає їх (див. вище) - які тут описані як припущення. Припущення згідно Азімову:
. дещо прийняте без доказу, і неправильно говорити про припущення як або істинний або помилковий, з тих пір немає ніякого способу довести це, щоб бути будь-який (Якби був, то це більше не було б припущення). Краще розглянути припущення як або корисні або даремні в залежності від того, чи відповідало віднімання, зроблене від них дійсності. З іншого боку, здається очевидним, що припущення є слабкими пунктами в будь-якому аргументі, оскільки вони повинні бути прийняті на віру в філософію науки, яка пишається її раціоналізмом. Так як ми повинні почати де-небудь, ми повинні мати припущення, але принаймні дозволяти нам мати як трохи припущень наскільки можливо.
Приклад: Спеціальна Теорія відносності [ред]
Як приклад використання припущень, щоб сформулювати теорію, розгляньте, як Альберт Ейнштейн висував його Спеціальну Теорію відносності en: Special_Theory_of_Relativity. Він взяв два явища, які були дотримані - це що додаток швидкостей є дійсним (Галілейське перетворення en: Galilean_transformation), і той світ. здавалося, не мав доповнення швидкостей (експеримент Michelson-Morley). Він припускав, що обидва спостереження були правильними, і сформулював його теорію, засновану на цих припущеннях, просто змінюючи Галілейське перетворення, щоб пристосувати брак доповнення швидкостей щодо швидкості світла. Модель, створена в його теорії, тому, базується за умови, що світло підтримує постійну швидкість (або більш зазвичай: швидкість світла - постійна).
Приклад: Птолемей [ред]
Приклад того, як теорії - моделі, может бути помічений за теоріям на планетарну систему. Греки сформулювали теорії, які зробив зробив запис астроном Птолемей en: Ptolemy. У планетарної моделі Птолемея земля була в центрі планети і сонце рухалося по круглим орбітах навколо землі, і зірки були в сфері поза орбіт планети і землі. Ретроградний рух en: Apparent_retrograde_motion планет пояснювалося меншими круглими орбітами індивідуальних планет. Це могло бути ілюстровано як модель, і могло навіть бути вбудовано в буквальну модель. Математичні обчислення могли бути зроблені згідно з прогнозами в великій мірі точності про те, де будуть планети. Його модель планетарної системи жила протягом більш ніж 1500 років до часу Коперника en: Copernicus. Таким чином, можна бачити, що теорія - модель дійсності. яка пояснює певні наукові факти; проте теорія скоріше не задовільна картина дійсності. Інша, більш прийнятна теорія, може пізніше замінити попередню модель, також, коли Коперниканська теорія заміняла птолемеевой теорію. Або, наприклад, нова теорія може використовуватися, щоб змінити старшу теорію, коли Einstein змінив ньютоновскую механіку (яка все ще використовується для того, щоб обчислити планетарні орбіти або моделювати відносяться до космічного корабля траєкторії) з його теоріями відносності.
Відмінності між теорією і моделлю [ред]
Істотні критерії [ред]
Особливість визначення наукової теорії - та, що це робить фальсифікації en: Falsifiable або тестовані передбачення en: Predictive_power. Доречність і специфіка тих передбачень визначають, наскільки потенційно корисна теорія. Потенційна теорія, що не робить ніяких прогнозів, які можуть бути дотримані, чи не корисна теорія. Пророцтва, мало певні і не перевірені однаково не корисні. В обох випадках, поняття теорія ледь застосовна.
Практично набір описів знання en: Knowledge зазвичай тільки називають теорією, як тільки це має мінімальне емпіричне підставу, і згідно з визначеними критеріями:
- Це сумісно з укладеною раніше теорією в разі, коли існуюча раніше теорія була експериментально перевірена, хоча це буде часто показувати існуючу раніше теорію як неправильну в точному сенсі.
Це підтримано багатьма рамками свідоцтва, а не єдиного фонду, гарантуючи, що це - ймовірно хороше наближення, а то й повністю правильне.
Несуттєві критерії [ред]
Додатково, до теорії взагалі можна ставляться серйозно, якщо:
- Це є попередніми en: Parsimony # Science. коректованим, і динамічним в обліку змін, оскільки нові факти виявлені, замість того, щоб стверджувати впевненість.
- Це - саме скупе пояснення, що заощаджує в запропонованих об'єктах, або коли пояснення зазвичай називали як проходження тесту бритви Оккама.
- Це вірно для таких встановлених теорій як спеціальна і загальна теорія відносності, квантова механіка, тектоніка плит en: Plate_tectonics. розвиток, і т.д. Теорії вважаються науковим, зустрічаються принаймні найбільше, але ідеально, якщо враховані ці додаткові критерії.
Теорії не повинні бути абсолютно точними, бути з наукової точки зору корисними.
- Пророцтва, зроблені Класичною механікою, як відомо, є неточними, але вони - досить хороші наближення при більшості обставин, що вони все ще дуже корисні і широко використовуються замість більш точних, але математично важких теорій.
- З хімії, є багато кислотно-лужних теорій en: Acid-base_theories. які, забезпечуючи дуже розбіжні пояснення того, що дійсно робить кислоти кислот і підстави підстав, і вони є дуже корисними для того, щоб описати феноменологію певних хімічних реакцій, які підпадають під поняття кислотно-лужної реакції. У певному сенсі, поняття узагальненої кислотно-лужної реакції точно не визначено, і тому теорії про те, що дає початок кислотно-лужної хімії, неточні; тим не менш, вони - корисні наукові теорії.
Критерії для наукового статусу [ред]
Карл Поппер en: Karl_Popper описав особливості наукової теорії наступним чином:
- Легко отримати підтвердження, чи перевірки, для майже кожної теорії - якщо ми шукаємо підтвердження.
- Підтвердження повинні бути розраховані, тільки якщо вони - результат небезпечних передбачень; тобто, якщо, невизначеність відповідно до розглянутої теорією очікувана, яка була несумісна з теорією - випадком, який спростує теорію.
- Кожна хороша наукова теорія - заборона: це забороняє певних речей траплятися. Чим більше теорія забороняє, тим краще це.
- Теорія, яка опровержімие будь-яких мислимих випадком, ненаукова. Незаперечність НЕ гідність теорії (оскільки люди часто думають), але недолік.
- Кожен справжній тест теорії - спроба фальсифікувати це, або спростовувати це. Контрольованість - фальсифицируемость; але є контрольованості: деякі теорії є більш тестованими, більш виставленими спростуванню, ніж інші; вони беруть, насправді, великі ризики.
- Підтвердження свідоцтва не повинно розрахувати в випадках, коли це - результат справжнього тесту теорії; і це означає, що це може бути представлено як серйозна (а невдала спроба фальсифікувати теорію) спроба. (Йдеться про підтвердження свідоцтва. Доведених фактах.)
- Деякі щиро тестовані теорії, які сформульовані, і щоб бути хибним, все ще підтримуються їх шанувальниками, наприклад, вводячи моментальне деякий допоміжне припущення, або даючи інше тлумачення теорії, моментально таким способом, що це виключає спростування. Така процедура завжди можлива, але це рятує теорію від спростування тільки за шкалою руйнування, або принаймні зниження її наукового статусу. (Пізніше буде дано опис такої операци порятунку як conventionalist завихрення або conventionalist хитрість.)
Можна підвести підсумок всього цього, кажучи, що згідно Кнопці, критерій наукового статусу теорії є її фальсифікації, або refutability, або контролируемостью. Кілька філософів і істориків науки, однак, стверджували, що визначення Кнопки теорії як ряд falsifiable затвердження неправильно [3] тому що, оскільки Філіп Кичера вказав, якби Ви взяли строго уявлення Popperian теорії. спостереження Урана коли спочатку виявлено в 1781 "фальсифікували б" астрономічну механіку Ньютона. Швидше люди запропонували, що інша планета впливала на орбіту Урана - і це пророцтво було дійсно в кінцевому рахунку підтверджено.
Згідно Kitcher, хороші наукові теорії повинні мати три особливості:
- Єдність: наука повинна бути об'єднана. Хороші теорії складаються тільки з однієї вирішальної проблему стратегії, або маленької сім'ї вирішують проблему стратегій, які можуть бути застосовані до широкого діапазону проблем (1982: 47).
- Родючість en: Fecundity. Велика наукова теорія, як Ньютон, відкриває нові області дослідження. Оскільки теорія представляє новий спосіб розглядати світ, що може примусити нас ставити нові питання, і так зробити нові і плідні лінії запиту. Як правило, процвітаюча наука неповна. У будь-який час, це піднімає більше питань, що це може в даний час на них відповідати. Але неповнота - не недолік. Навпаки, неповнота - мати родючості. Хороша теорія повинна бути продуктивною; це повинно підняти нові питання і припустити, що на ті питання можна відповісти, не кидаючи основні решающающіе проблеми стратегії (1982: 47-48).
- Допоміжні гіпотези, які є незалежно тестованими: допоміжна гіпотеза повинна бути тестируемой незалежно від специфічної проблеми, яка введена, і щоб вирішити, незалежно від теорії, яка це розробила, щоб її врятувати (1982: 46) (наприклад свідоцтво для існування Нептуна незалежно від аномалій в орбіті Урана).
Як інші визначення теорій, включаючи Кнопку, Kitcher прояснює, що хороша теорія включає твердження, які мають (в її термінах) спостережні наслідки. Але в разі, наприклад, як спостереження несправностей в орбіті Урана, фальсифікація - це тільки одне можливий наслідок спостереження. Створення нових гіпотез - інше можливе - і однаково важливо-наглядове наслідок.
У фізиці [ред]
Педагогічна визначення [ред]
У педагогічних контекстах або в офіційних виданнях наукових організацій може бути проголошено визначення, на кшталт такого.
Формальне наукове визначення теорії вельми відрізняється від щоденного значення слова. Це пов'язано зі всебічним поясненням деякого аспекту природи, який підтриманий великим набором даних. Багато наукових теорій так добре створені, що ніяке нове свідоцтво, ймовірно, не змінить їх істотно. Наприклад, ніяке нове свідчення не буде демонструвати, що Земля не рухається по колу навколо сонця (heliocentric теорія), або що живі істоти не зроблені з осередків (теорія осередки), тобто що вони не складені з атомів, або що поверхня Землі розділена на тверді пластини, які відсунулися геологічна шкала часу (теорія тектоніки плит). Одне з найбільш корисних властивостей наукових теорій - то, що вони можуть використовуватися, щоб зробити передбачення про природні події або явища, які ще не були дотримані. [7]
Згідно з цим визначенням, теорія повинна бути добре підтримана свідченням. Крім того, існуюча теорія не була б відповідною для того, щоб описати неперевірені але заплутані гіпотези або навіть наукові моделі. Споживачі науки можуть знайти вищезгадане визначення корисним, оцінюючи законність і / або ефективність теорії.
Теоретичний термін [ред]
Теоретичний термін іноді неофіційно використовується замість гіпотетичного, щоб описати результат, який передбачений у відповідності з теорією, але ще не був відповідно перевірений наглядом або експериментом. Це вельми зазвичай для теорії зробити передбачення, які пізніше підтверджені або доведені неправильними експериментом. Висновком має бути, що пророкування, доведене неправильний експериментом демонструє, що гіпотеза недійсна. Це означає, що теорія неправильна, або експериментальна гіпотеза була неправильна, і теорія не передбачала гіпотезу
Наукові закони [ред]
Наукові закони подібні науковими теоріями, в яких вони є принципами, які можуть використовуватися, щоб передбачити поведінку природного світу. І наукові закони і наукові теорії типово добре-підтримуються спостереженнями і / або експериментальним свідченням. Зазвичай наукові закони звертаються до правил для того, як природа буде вести себе при певних умовах. [8] Наукові теорії більш перекривають пояснення того, як природа працює і чому це показує певні особливості.
Загальна неправильне уявлення - то, коли наукові теорії є елементарними ідеями, які в кінцевому рахунку отримають вищу перетворення в наукові закони, якщо навіть було накопичено досить багато даних і свідчень. Теорія не змінюється в науковий закон з накопиченням нового або кращого свідоцтва. Теорія завжди залишатиметься теорією, закон буде завжди залишатися законом. [9]