Hva Er En Vitenskapelig Teori?
i uformell samtale bruker folk ofte ordet teori til å bety «hunch » eller» guess»: hvis du ser den samme mannen som kjører den nordgående bussen hver morgen, kan du teoretisere at han har en jobb i nordenden av byen; hvis du glemmer å sette brødet i brødkassen og oppdage biter har blitt tatt ut av det neste morgen, kan du teoretisere at du har mus på kjøkkenet ditt.
i vitenskap er en teori en sterkere påstand. Vanligvis er det et krav om forholdet mellom ulike fakta; en måte å gi en kortfattet forklaring på hva som er observert. American Museum Of Natural History sier det slik: «en teori er en godt begrunnet forklaring på et aspekt av den naturlige verden som kan innlemme lover, hypoteser og fakta.»For Eksempel Sier Newtons gravitasjonsteori – også kjent som hans lov om universell gravitasjon – at hvert objekt, hvor som helst i universet, reagerer på tyngdekraften på samme måte. Observasjonsdata fra Månens bevegelse rundt Jorden, Bevegelsen Av Jupiters måner rundt Jupiter og nedadgående fall av en falt hammer er alle i samsvar Med Newtons teori. Så Newtons teori gir en kortfattet måte å oppsummere hva vi vet om bevegelsen av disse objektene-faktisk av ethvert objekt som reagerer på tyngdekraften.En vitenskapelig teori «organiserer erfaring», Forteller James Robert Brown, en vitenskapsfilosof ved University Of Toronto, Mental Floss. «Det setter det inn i en slags systematisk form.»
EN VELLYKKET TEORI FORKLARER
en teoris evne til å redegjøre for allerede kjente fakta legger et solid grunnlag for sin aksept. La Oss ta En nærmere titt På Newtons gravitasjonsteori som et eksempel.på slutten av det 17. århundre var planetene kjent for å bevege seg i elliptiske baner rundt Solen, men ingen hadde en klar ide om hvorfor banene måtte formes som ellipser. På samme måte hadde bevegelsen av fallende gjenstander blitt godt forstått Siden Galileos Arbeid et halvt århundre tidligere; den italienske forskeren hadde utarbeidet en matematisk formel som beskriver hvordan hastigheten på en fallende gjenstand øker over tid. Newtons store gjennombrudd var å knytte alt dette sammen. Ifølge legenden, hans øyeblikk av innsikt kom som han stirret på en fallende eple i hjemlandet Lincolnshire.I Newtons teori er hvert objekt tiltrukket av hvert annet objekt med en kraft som er proporsjonal med massene av objektene, men omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom dem. Dette er kjent som en «inverse square» lov. For eksempel, hvis avstanden mellom Solen og Jorden ble doblet, ville gravitasjonsattraksjonen mellom Jorden og Solen bli kuttet til en fjerdedel av sin nåværende styrke. Newton, ved hjelp av sine teorier og litt kalkulator, var i stand til å vise at gravitasjonskraften mellom Solen og planetene når de beveger seg gjennom rommet, betydde at baner måtte være elliptiske.Newtons teori er kraftig fordi Den forklarer så mye: det fallende eplet, månens bevegelse rundt Jorden og bevegelsen til alle planeter—og til og med kometer—rundt Solen. Alt dette ga mening nå.
EN VELLYKKET TEORI SPÅR
en teori får enda mer støtte hvis den spår nye, observerbare fenomener. Den engelske astronomen Edmond Halley brukte Newtons gravitasjonsteori for å beregne banen til kometen som nå bærer hans navn. Tatt i betraktning Gravitasjonskraften Til Solen, Jupiter Og Saturn, i 1705, spådde han at kometen, som sist ble sett i 1682, ville komme tilbake i 1758. Sikkert nok, det gjorde det, dukket opp igjen i desember samme år. (Dessverre levde Halley ikke for å se det; han døde i 1742.) Den forutsagte retur Av Halleys Komet, Sier Brown, var» en spektakulær triumf » Av Newtons teori.I begynnelsen av det 20. århundre ville Newtons gravitasjonsteori i seg selv bli erstattet—som fysikere sa Det-Av Einsteins, kjent som generell relativitet. (Hvor Newton så for seg tyngdekraften som en kraft som virker mellom objekter, Beskrev Einstein tyngdekraften som et resultat av en buet eller vridning av rommet selv. Generell relativitet var i stand til å forklare visse fenomener Som Newtons teori ikke kunne redegjøre for, for eksempel en anomali I Merkurs bane, som sakte roterer – det tekniske begrepet for dette er «precession» – slik at Mens hver sløyfe planeten tar Rundt Solen er en ellipse, sporer Merkur i løpet av årene en spiralbane som ligner en du kanskje har laget som et barn på En Spirograph.Betydelig, Einsteins teori også gjort spådommer som skilte Seg Fra Newtons. En var ideen om at tyngdekraften kan bøye stjernelys, som ble spektakulært bekreftet under en solformørkelse i 1919 (Og gjorde Einstein til en kjendis over natten). Nesten 100 år senere, i 2016, bekreftet oppdagelsen av gravitasjonsbølger enda en prediksjon. I århundret mellom, minst åtte spådommer Om Einsteins teori er bekreftet.
EN TEORI KAN UTVIKLE SEG, SLÅ SAMMEN eller BLI ERSTATTET
og likevel tror fysikere At Einsteins teori en dag vil gi vei til en ny, mer komplett teori. Det ser allerede ut til å være i konflikt med kvantemekanikk, teorien som gir vår beste beskrivelse av den subatomære verden. Måten de to teoriene beskriver verden på, er svært forskjellig. Generell relativitet beskriver universet som å inneholde partikler med bestemte posisjoner og hastigheter, som beveger seg som svar på gravitasjonsfelt som gjennomsyrer hele rommet. Kvantemekanikk gir derimot bare sannsynligheten for at hver partikkel vil bli funnet på et bestemt sted på et bestemt tidspunkt.hva ville en «enhetlig teori om fysikk» —en som kombinerer kvantemekanikk og Einsteins gravitasjonsteori-se ut? Formentlig vil det kombinere forklaringskraften til begge teoriene, slik at forskere kan gi mening om både det svært store og det svært små i universet.
EN TEORI KAN OGSÅ VÆRE ET FAKTUM
la oss skifte fra fysikk til biologi for et øyeblikk. Det er nettopp på grunn av sin enorme forklarende kraft at biologer holder Darwins evolusjonsteori—som gjør det mulig for forskere å gi mening om data fra genetikk, fysiologi, biokjemi, paleontologi, biogeografi og mange andre felt-i så høy grad. Som Biologen Theodosius Dobzhansky sa det i et innflytelsesrik essay i 1973, » Ingenting i biologi gir mening unntatt i lys av evolusjonen.»Interessant nok kan ordet evolusjon brukes til å referere til både en teori og et faktum – Noe Darwin selv innså. «Darwin, da han snakket om evolusjon, skilt mellom evolusjonens faktum og evolusjonsteorien,» Sier Brown. «Evolusjonens faktum var at arter faktisk hadde utviklet seg —og han hadde alle slags bevis for dette. Evolusjonsteorien er et forsøk på å forklare denne evolusjonære prosessen.»Forklaringen På At Darwin til slutt kom opp med var ideen om naturlig utvalg-omtrent ideen om at en organismes avkom vil variere, og at de avkom med gunstigere egenskaper vil være mer sannsynlig å overleve, og dermed overføre disse egenskapene til neste generasjon.
VI HAR TILLIT TIL TEORIER
Mange teorier er bunnsolide: Forskere har like mye tillit til teoriene om relativitet, kvantemekanikk, evolusjon, platetektonikk og termodynamikk som de gjør i uttalelsen Om At Jorden dreier seg rundt Solen.Andre teorier, nærmere banebrytende av dagens forskning, er mer foreløpige, som strengteori (ideen om at alt i universet består av små, vibrerende strenger eller løkker av ren energi) eller de forskjellige multiverse teoriene (ideen om at hele vårt univers er bare en av mange). Strengteori og multiverse teorier forblir kontroversielle på grunn av mangelen på direkte eksperimentelle bevis for dem, og noen kritikere hevder at multiverse teorier ikke engang er testbare i prinsippet. De hevder at det ikke er noe tenkelig eksperiment som man kan utføre som ville avsløre eksistensen av disse andre universene.Noen ganger blir mer enn en teori fremsatt for å forklare observasjoner av naturfenomener; disse teoriene kan sies å «konkurrere», med forskere som dømmer hvilken som gir den beste forklaringen på observasjonene.
«det er slik det ideelt sett skal fungere,» Sier Brown. «Du legger frem din teori, jeg legger fram min teori; vi samler mye bevis. Til slutt kan en av våre teorier vise seg å være åpenbart bedre enn den andre, over en periode. På det tidspunktet faller den tapende teorien bort. Og den vinnende teorien vil trolig kjempe kamper i fremtiden.»