الفرضية والنموذج والنظرية والقانون

في الاستخدام الشائع ، فإن الكلمات الفرضية والنموذج والنظرية والقانون لها تفسيرات مختلفة وتستخدم في بعض الأحيان دون دقة ، ولكن في العلوم لها معاني دقيقة للغاية.

ربما تكون الخطوة الأكثر صعوبة والفتنة هي تطوير فرضية محددة قابلة للاختبار. تمكن الفرضية المفيدة من التنبؤات من خلال تطبيق المنطق الاستنباطي ، غالبًا في شكل تحليل رياضي. بيان محدود فيما يتعلق بالسبب والنتيجة في حالة معينة ، والتي يمكن اختبارها عن طريق التجريب والملاحظة أو عن طريق التحليل الإحصائي للاحتمالات من البيانات تم الحصول عليها. يجب أن تكون نتيجة فرضية الاختبار غير معروفة حاليًا ، بحيث يمكن أن توفر النتائج بيانات مفيدة تتعلق بصحة الفرضية.

في بعض الأحيان يتم تطوير فرضية يجب أن تنتظر حتى تكون المعرفة أو التكنولوجيا الجديدة قابلة للاختبار. تم اقتراح مفهوم الذرات من قبل اليونانيون القدماء، الذين لم يكن لديهم وسيلة لاختباره. بعد قرون ، عندما أصبحت المزيد من المعرفة متاحة ، اكتسبت الفرضية دعمًا وقبلها في النهاية المجتمع العلمي ، على الرغم من أنه كان يجب تعديلها عدة مرات على مدار العام. الذرات ليست قابلة للتجزئة ، كما يفترض اليونانيون.

أ نموذج يستخدم للحالات التي يكون فيها من المعروف أن الفرضية لها قيود على صحتها. ال نموذج بور للذرةعلى سبيل المثال ، يصور الإلكترونات التي تدور حول النواة الذرية بطريقة مشابهة للكواكب في النظام الشمسي. يفيد هذا النموذج في تحديد طاقات الحالات الكمية للإلكترون في ذرة الهيدروجين البسيطة ، ولكنه لا يمثل بأي حال الطبيعة الحقيقية للذرة. غالبًا ما يستخدم العلماء (وطلاب العلوم) ذلك نماذج مثالية للحصول على فهم أولي لتحليل المواقف المعقدة.

أ نظرية علمية أو القانون يمثل فرضية (أو مجموعة من الفرضيات ذات الصلة) تم تأكيدها من خلال الاختبار المتكرر ، والذي يتم إجراؤه دائمًا على مدى سنوات عديدة. عموما ، النظرية هي تفسير لمجموعة من الظواهر ذات الصلة ، مثل نظرية التطور أو نظرية الانفجار الكبير.

غالبًا ما يتم استدعاء كلمة "قانون" في إشارة إلى معادلة رياضية محددة تربط العناصر المختلفة داخل النظرية. يشير قانون باسكال إلى معادلة تصف الاختلافات في الضغط على أساس الطول. في النظرية الشاملة للجاذبية العالمية التي طورتها السير اسحق نيوتنالمعادلة الرئيسية التي تصف جاذبية الجاذبية بين شيئين تسمى قانون الجاذبية.

في هذه الأيام ، نادرا ما يطبق الفيزيائيون كلمة "قانون" على أفكارهم. ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن العديد من "قوانين الطبيعة" السابقة لم تكن قوانين كثيرة مثل المبادئ التوجيهية ، والتي تعمل بشكل جيد ضمن معايير معينة ولكن ليس ضمن معايير أخرى.

بمجرد إنشاء نظرية علمية ، يكون من الصعب جدًا حمل المجتمع العلمي على تجاهلها. في الفيزياء ، واجه مفهوم الأثير كوسيط لانتقال الموجة الخفيفة معارضة شديدة في أواخر القرن التاسع عشر ، ولكن لم يتم تجاهله حتى أوائل القرن العشرين ، عندما البرت اينشتاين تفسيرات بديلة مقترحة لطبيعة موجة الضوء التي لا تعتمد على وسيط للإرسال.

طور فيلسوف العلوم توماس كون المصطلح نموذج علمي لشرح مجموعة العمل من النظريات التي يعمل العلم بموجبها. قام بعمل مكثف على الثورات العلمية التي تحدث عندما يتم قلب نموذج واحد لصالح مجموعة جديدة من النظريات. يشير عمله إلى أن طبيعة العلم نفسها تتغير عندما تختلف هذه النماذج بشكل كبير. تختلف طبيعة الفيزياء قبل النسبية وميكانيكا الكم بشكل أساسي عن تلك التي تليها الاكتشاف ، تمامًا كما تختلف علم الأحياء قبل نظرية داروين للتطور بشكل أساسي عن علم الأحياء تبعته. تتغير طبيعة التحقيق.

إحدى نتائج الطريقة العلمية هي محاولة الحفاظ على الاتساق في التحقيق عندما تحدث هذه الثورات وتجنب محاولات الإطاحة بالنماذج القائمة على أسس أيديولوجية.

أحد مبادئ الملاحظة فيما يتعلق بالمنهج العلمي هو الحلاقة أوكام (تم تهجئتها بالتناوب Ockham's Razor) ، والتي سميت على اسم المنطق الإنجليزي في القرن الرابع عشر والراهب الفرنسيسكاني وليام من أوكهام. لم يخلق أوكام هذا المفهوم — فقد أشار عمل توماس الأكويني وحتى أرسطو إلى شكل من أشكاله. نُسب الاسم إليه لأول مرة (لمعرفتنا) في القرن التاسع عشر ، مما يشير إلى أنه يجب أن يكون قد تبنى الفلسفة بما فيه الكفاية بحيث أصبح اسمه مرتبطًا بها.

غالبًا ما يتم ذكر ماكينة الحلاقة باللاتينية على النحو التالي:

entia nonuntunt praeter multicanda الضرورة

أو مترجمة إلى الإنجليزية:

لا يجب مضاعفة الكيانات بما يتجاوز الضرورة

يشير Occam's Razor إلى أن أبسط تفسير يناسب البيانات المتاحة هو التفسير المفضل. بافتراض أن الفرضيتين المقدمتين لهما قوة تنبؤية متساوية ، تلك التي تجعل أقل الافتراضات والكيانات الافتراضية لها الأسبقية. تم اعتماد هذا النداء إلى البساطة من قبل معظم العلوم ، وقد تم التذرع به في هذا الاقتباس الشعبي من ألبرت أينشتاين:

يجب أن يكون كل شيء بسيطًا قدر الإمكان ، ولكن ليس أبسط.

من الجدير بالملاحظة أن ماكينة Occam's Razor لا تثبت أن الفرضية الأبسط هي في الواقع التفسير الحقيقي لكيفية تصرف الطبيعة. يجب أن تكون المبادئ العلمية بسيطة قدر الإمكان ، ولكن هذا ليس دليلاً على أن الطبيعة نفسها بسيطة.

ومع ذلك ، بشكل عام هو الحال عندما يكون هناك نظام أكثر تعقيدًا في العمل هناك بعض عناصر الدليل التي لا تتناسب مع الفرضية الأبسط ، لذلك نادرًا ما تكون ماكينة Occam's Razor خاطئة لأنها تتعامل فقط مع فرضيات تنبؤية متساوية تمامًا قوة. القوة التنبؤية أكثر أهمية من البساطة.

حررت بواسطة آن ماري هيلمينستين ، د.