Kā Darbojas Zinātniskā Metode

{h1}

Zinātniskā metode ir kaut kas tāds, ko visi izmantojam gandrīz visu laiku. Uzziniet vairāk par zinātnisko metodi un zinātniskās metodes soļiem.

Katru dienu dzirdam par zinātnisko metodi. Vidusskolas un vidusskolas skolēni par to uzzina dabaszinību stundā un izmanto pētījumu konkursos. Reklāmdevēji to izmanto, lai atbalstītu apgalvojumus par produktiem, sākot no putekļsūcējiem un beidzot ar vitamīniem. Un Holivuda to attēlo, parādot zinātniekiem ar starpliktuvēm un laboratorijas mēteļiem, kas stāv aiz mikroskopiem un kolbām, kas pildītas ar burbuļojošiem šķidrumiem.

Tad kāpēc zinātniskā metode tik daudziem paliek par noslēpumu? Viens iemesls ir saistīts ar pašu vārdu. Vārds "metode" nozīmē, ka glabāšanā ir kāda svēta formula - formula, kas pieejama augsti apmācītiem zinātniekiem un neviens cits. Tas ir absolūti nepatiess. Zinātniskā metode ir kaut kas tāds, ko mēs visi izmantojam visu laiku. Faktiski iesaistīšanās pamatdarbībās, kas veido zinātnisko metodi, - būt ziņkārīgam, uzdot jautājumus, meklēt atbildes - ir dabiska cilvēka klātbūtne.

-Šajā rakstā mēs demistificēsim zinātnisko metodi, sadalot to līdz pamatdaļām.

Mēs izpētīsim, kā zinātnisko metodi var izmantot ikdienas problēmu risināšanai, bet arī izskaidrosim, kāpēc tā ir tik fundamentāli kritiska fiziskajām un dabaszinātnēm. Mēs apskatīsim arī dažus piemērus, kā šī metode tika izmantota, lai veiktu nozīmīgus atklājumus un atbalstītu revolucionāras teorijas. Bet sāksim ar pamatdefinīciju.

Palūdziet cilvēku grupai definēt “zinātni”, un jūs saņemsit daudz dažādu atbilžu. Daži jums pateiks, ka tā ir patiešām sarežģīta klase, kas ietverta starp sociālajām studijām un matemātiku. Citi jums pateiks, ka tā ir putekļainā grāmata, kas piepildīta ar latīņu valodas terminiem un kuru neviens nevar izrunāt. Un vēl citi teiks, ka tā ir bezjēdzīga faktu, skaitļu un formulu kolekcija. Diemžēl lielākā daļa vārdnīcu par šo tematu nesniedz būtisku ieskatu. Šeit ir raksturīga definīcija:

Zinātne ir intelektuāla un praktiska darbība, kas sevī ietver fiziskās un dabiskās pasaules uzbūvi un uzvedību, izmantojot novērojumus un eksperimentus [avots: Oksfordas amerikāņu vārdnīca].

Izklausās grūti, vai ne? Ne tad, ja mēs sadalīsim šo ilgi uztverto definīciju tās vissvarīgākajās daļās. To darot, mēs panāksim divas lietas: pirmkārt, mēs atbalstīsim argumentu, ka zinātne nav noslēpumaina vai nepieejama. Otrkārt, mēs parādīsim, ka zinātnes metode patiešām neatšķiras no pašas zinātnes.

Zinātniskās metodes definīcija

Zinātniskās metodes definīcija

Visu vecumu zinātnieki izmanto visas savas sajūtas, lai novērotu apkārtējo pasauli. Ghislain un Marie David de Lossy / Cultura / Getty Images

-Nosakām zinātnes definīciju.

1. daļa

Zinātne ir praktisks. Lai arī zinātne dažkārt ietver mācīšanos no mācību grāmatām vai lektoru auditoriju pasniedzējiem, tās pamatdarbība ir atklāšana. Atklāšana ir aktīvs, praktisks process, ko neveic zinātnieki, kas ir izolēti no pasaules ziloņkaula torņos. Tas ir gan informācijas meklēšana, gan meklējumi izskaidrot, kā informācija sader kopā jēgpilnā veidā. Un tas gandrīz vienmēr meklē atbildes uz ļoti praktiskiem jautājumiem: Kā cilvēka darbība ietekmē globālo sasilšanu? Kāpēc Ziemeļamerikā pēkšņi samazinās medus bišu populācija? Kas ļauj putniem migrēt tik lielos attālumos? Kā veidojas melnie caurumi?

2. daļa

Zinātne ir balstīta uz novērojums. Zinātnieki izmanto visas savas maņas, lai savāktu informāciju par apkārtējo pasauli. Dažreiz viņi vāc šo informāciju tieši, bez iejaukšanās rīka vai aparāta. Citreiz informācijas netiešai vākšanai viņi izmanto kādu aprīkojumu, piemēram, teleskopu vai mikroskopu. Katrā ziņā zinātnieki pierakstīs to, ko redz, dzird un jūt. Šie reģistrētie novērojumi tiek saukti dati.

3. daļa

Dati var atklāt struktūra kaut ko. Tas ir kvantitatīvie dati, kas apraksta objektu skaitliski. Šie ir kvantitatīvo datu piemēri:

  • Rubīna pīķa kolibra ķermeņa temperatūra ir 40,5° C (105° F).
  • Gaismas ātrums ir 299 792 458 metri sekundē (670,635,729 jūdzes stundā).
  • Jupitera diametrs ir 142 984 kilometri (88 846 jūdzes).
  • Zila vaļa garums ir 30,5 metri (100 pēdas).

Ievērojiet, ka kvantitatīvos datus veido skaitlis, kam seko vienība. Vienība ir standartizēts veids, kā izmērīt noteiktu dimensiju vai daudzumu. Piemēram, pēda ir garuma vienība. Tāpat ir skaitītājs. Zinātnē globālais standarts ir vienību starptautiskā sistēma (SI), metriskās sistēmas mūsdienu forma.

4. daļa

Dati var arī atklāt izturēšanās. Tas ir kvalitatīvie dati, kas ir rakstiski apraksti par objektu vai organismu. Džons Džeimss Audubons, 19. gadsimta naturālists, ornitologs un gleznotājs, ir slavens ar kvalitatīvajiem novērojumiem, ko viņš sniedza par putnu izturēšanos, piemēram:

Parasti zinātnieki vāc gan kvantitatīvus, gan kvalitatīvus datus, kas vienādi veicina zināšanu kopumu, kas saistīts ar noteiktu tēmu. Citiem vārdiem sakot, kvantitatīvie dati nav svarīgāki vai vērtīgāki, jo tie ir balstīti uz precīziem mērījumiem [avots: Audubon].

Tālāk mēs uzzināsim par zinātni kā sistemātisku, intelektuālu veikšanu.

Zinātniskās metodes daļas

5. daļa

Kā darbojas zinātniskā metode: metode

Astronoms Edvīns Pauels Habls skatās caur 100 collu teleskopa okulāru 1937. gadā Mount Wilson Observatory.

Zinātne ir intelektuāla vajāšana. Novērojumu veikšana un datu vākšana nav galvenie mērķi. Dati jāanalizē un jāizmanto, lai saprastu apkārtējo pasauli. Tas prasa induktīvā spriešana, vai spēja iegūt vispārinājumus, pamatojoties uz konkrētiem novērojumiem. Visā zinātnes vēsturē ir daudz klasisku induktīvās spriešanas piemēru, taču apskatīsim vienu, lai saprastu, kā darbojas šis intelektuālais vingrinājums.

1919. gadā, kad Edvīns Habls (no Habla kosmiskā teleskopa slavas) ieradās Kalifornijas Vilsona kalnā, lai izmantotu 100 collu Hookera teleskopu, kas pēc tam bija lielākais pasaulē, astronomi parasti uzskatīja, ka viss Visums sastāv no vienas galaktikas - Piena Ceļa. Bet, kad Habls sāka veikt novērojumus ar Hookera teleskopu, viņš pamanīja, ka objekti, kas pazīstami kā “miglāji”, kas tiek uzskatīti par Piena ceļa komponentiem, atrodas tālu ārpus tā robežām. Tajā pašā laikā viņš novēroja, ka šie "miglāji" ātri virzās prom no Piena ceļa. Habls izmantoja šos novērojumus, lai 1925. gadā izdarītu revolucionāro vispārinājumu: Visumu neveidoja viena galaktika, bet gan miljoni no tiem. Habls apgalvoja ne tikai to, ka visas galaktikas attālinājās viena no otras, pateicoties vienotam Visuma paplašinājumam.

6. daļa

Zinātne izdara prognozes un testē šīs prognozes, izmantojot eksperimenti. Vispārinājumi ir spēcīgi rīki, jo tie ļauj zinātniekiem veikt prognozes. Piemēram, ja reiz Habls apgalvoja, ka Visums sniedzas tālu pāri Piena ceļam, no tā izriet, ka astronomiem jāspēj novērot citas galaktikas. Tā kā teleskopi tika pilnveidoti, viņi atklāja galaktikas - tūkstošiem un tūkstošiem to visās dažādās formās un izmēros. Mūsdienās astronomi uzskata, ka Visumā ir aptuveni 125 miljardi galaktiku. Viņi gadu gaitā arī ir spējuši veikt daudzus eksperimentus, lai atbalstītu Habla uzskatu, ka Visums paplašinās.

Viens klasisks eksperiments ir balstīts uz Doplera efekts. Lielākā daļa cilvēku zina Doplera efektu kā parādību, kas notiek ar skaņu. Piemēram, kad ātrās palīdzības mašīna mūs ved uz ielas, šķiet, ka tās sirēnas skaņa maina skaņu. Tuvojoties ātrās palīdzības mapei, piķis palielinās; ejot tam, piķis samazinās. Tas notiek tāpēc, ka ātrā palīdzība vai nu virzās tuvāk skaņas viļņiem, kurus tā rada (kas samazina attālumu starp viļņu cresēm un palielina soli), vai arī attālinās no tiem (kas palielina attālumu starp viļņu cresēm un samazina skaļumu).

Astronomi izvirzīja hipotēzi, ka debess objektu radītie gaismas viļņi izturēsies tāpat. Viņi izdarīja šādus izglītotus minējumus: Ja tāla galaktika steidzas mūsu galaktikas virzienā, tā tuvāk virzīsies uz radītajiem gaismas viļņiem (kas samazina attālumu starp viļņu cresēm un novirza tā krāsu uz spektra zilo galu). Ja tālu galaktika steidzas prom no mūsu galaktikas, tā attālināsies no gaismas radītajiem viļņiem (tas palielina attālumu starp viļņu cresēm un novirza krāsu uz spektra sarkano galu).

Lai pārbaudītu hipotēzi, astronomi izmantoja instrumentu, kas pazīstams kā spektrogrāfs, lai apskatītu spektrivai krāsainas gaismas joslas, ko rada dažādi debess objekti. Viņi reģistrēja spektrālo līniju viļņu garumus un to intensitāti, vācot datus, kas galu galā pierādīja hipotēzes pareizību.

7. daļa

Zinātne ir sistemātiska. Tas ir stingrs un metodisks, un ir nepieciešams atkārtot testus, lai varētu pārbaudīt rezultātus. Iepriekš aprakstītais hipotētiskais sarkanās krāsas nobīde ir pierādīts vairākos eksperimentos. Faktiski tas ir tik labi dokumentēts, ka tas ir kļuvis par neatņemamu Lielā sprādziena sastāvdaļu - teoriju, kas apraksta, kā Visums izplešas no ārkārtīgi blīva un karsta stāvokļa.

Tātad zinātni var uzskatīt gan par domāšanas veidu, gan arī kā darba veidu - procesu, kurā zinātniekiem jāuzdod jautājumi, jāizveido hipotēzes un jāpārbauda savas hipotēzes, izmantojot eksperimentus. Mūsdienās šo procesu sauc par zinātnisko metodi, un tā pamatprincipus pētnieki izmanto visās disciplīnās un visās pasaules daļās.

Un tomēr ne vienmēr tā bija - pāreja uz zinātnisko izpēti laika gaitā attīstījās lēnām. Nākamajā sadaļā mēs sīkāk aplūkosim zinātniskās metodes vēsturi, lai labāk saprastu, kā tā attīstījās.

Zinātniskās metodes vēsture

Zinātniskās metodes vēsture

Koperniks novēroja, ka planētas griežas ap sauli, nevis Zemi. ceļotājs1116 / E + / Getty Images

Tumšie laiki, aptuveni A. D. no 500 līdz 1100, bija raksturīga vispārēja civilizācijas erozija. Seno romiešu zināšanas saglabājās tikai dažos klosteros un katedrāles un pils skolās, savukārt zināšanas no senās Grieķijas gandrīz pilnībā izzuda. Sākot no tumšajiem laikiem līdz aptuveni gadsimtam pēc tam, gandrīz nebija nozīmīgu zinātnes sasniegumu. Katoļu baznīca Eiropā kļuva ļoti varena, un reliģiskā dogma pārvaldīja daudz no tā, ko cilvēki domāja un ticēja. Tie, kuru ticība vai prakse noklīst no baznīcas, tika "rehabilitēti" un nogādāti atpakaļ krodziņā. Pretošanās bieži izraisīja vajāšanas.

Tad tajā, kas tagad pazīstams kā Renesanse 12. gadsimtā iestājās atmodas periods. Kad Eiropas zinātnieki bija pakļauti zināšanām un kultūrām, kuras kultivē islāma pasaulē un citos reģionos, kas atrodas ārpus viņu robežām, viņi tika iepazīti ar seno zinātnieku, piemēram, Aristoteļa, Ptolemaja un Eiklida, darbiem. Tas nodrošināja kopēju platformu un vārdu krājumu, uz kura pamata veidot plašu zinātnieku aprindu, kas varētu dalīties idejās un iedvesmot radošu problēmu risināšanu.

Daži no svarīgiem domātājiem, kas parādās renesanses laikā un pēc tam, ir:

  • Alberts Magnuss (1193–1250) un Tomass Akvīnas (1225-1274), divi studenti mācību stilistika, filozofiskā sistēma, kas uzsver saprāta izmantošanu filozofijas un teoloģijas jautājumu izpētē. Magnuss nošķīra atklāto patiesību (kaut kā nezināma atklāšana caur dievišķu spēku) un eksperimentālo zinātni un veica daudzus zinātniskus novērojumus astronomijā, ķīmijā, ģeogrāfijā un fizioloģijā.
  • Rodžers Bekons (c.1210-c.1293), angļu franciskāņu fričs, filozofs, zinātnieks un zinātnieks, kurš aicināja izbeigt akli akceptēt plaši pieņemtos rakstus. Jo īpaši viņš vērsās pie Aristoteļa idejām, kuras, lai arī vērtīgas, bieži tika pieņemtas kā fakts pat tad, ja pierādījumi tās neatbalstīja.
  • Francisks Bekons (1561-1626), veiksmīgs jurists un ietekmīgs filozofs, kurš daudz darīja, lai reformētu zinātnisko domāšanu. Bekons savā "Instauratio Magna-" piedāvāja jaunu pieeju zinātniskajai izpētei, kuru viņš 1621. gadā publicēja kā "Novum Organum Scientiarum". Šī jaunā pieeja atbalstīja induktīvo spriešanu kā zinātniskās domāšanas pamatu. Bekons arī apgalvoja, ka tikai skaidra zinātnisko pētījumu sistēma nodrošinās cilvēka meistarību visā pasaulē.

Fransiss Bekons bija pirmais, kurš oficiāli noformulēja patiesas zinātniskās metodes jēdzienu, taču viņš to nedarīja vakuumā. Darbs Nikolajs Koperniks (1473-1543) un Galileo Galilei (1564-1642) milzīgi ietekmēja Bekonu. Koperniks no saviem novērojumiem ierosināja, ka Saules sistēmas planētas griežas ap sauli, nevis Zemi. Galileo spēja apstiprināt šo uz sauli vērsto struktūru, kad viņš izmantoja teleskopu, kuru viņš izstrādāja, lai savāktu datus, cita starpā, par Jupitera pavadoņiem un Venēras fāzēm. Galileo lielākais ieguldījums tomēr varētu būt viņa sistemātiskais kustības pētījums, kura pamatā bija vienkārši matemātiski apraksti.

Līdz Galileo nāves brīdim patiesā zinātniskās domāšanas revolūcija bija paredzēta. Īzaks Ņūtons (1642-1727) daudz darīja, lai virzītu šo revolūciju uz priekšu. Ņūtona darbs matemātikā ieguva integrālo un diferenciālo aprēķinu. Viņa darbs astronomijā palīdzēja definēt kustības un universālās gravitācijas likumus. Un viņa optikas studijas noveda pie pirmā atstarojošā teleskopa. Kopīga tēma, kas skāra visu Ņūtona darbu, bija nepieklājīga spēja izstrādāt dažus samērā vienkāršus jēdzienus un vienādojumus, kuriem bija milzīga paredzamā jauda. Viņa vienotās likumu sistēmas ir izturējušas gadsimtiem ilgu pārbaudi un rūpīgu pārbaudi un turpina dot iespēju zinātniekiem izpētīt notiekošos fizikas un astronomijas noslēpumus.

Var droši teikt, ka Ņūtona karjeras posms iezīmē mūsdienu zinātnes sākumu. Ar 19. gadsimta sākumu zinātne tika izveidota kā neatkarīga un cienīta studiju joma, un zinātniskā metode, kuras pamatā bija novērošana un testēšana, tika izmantota visā pasaulē. Klasisks piemērs tam, kā zinātne ir pārtapusi sadarbības centienos, kas ved uz papildu zināšanām, ir atrodams, attīstot to, ko mēs šodien pazīstam kā šūnu teorija.

Šūnu teorija

1678. gadā Antonijs van Lēvenhoeks ziņoja, ka novērojis

1678. gadā Antonijs van Lēvenhoeks paziņoja, ka viņš ar mikroskopa palīdzību ir novērojis "mazus dzīvniekus" - vienšūņus.

Šūnas atklāšanu ļāva izgudrot mikroskops, ko ļāva uzlabotās lēcu slīpēšanas metodes. Antonijs van Lēvenhoeks (1632-1723), holandiešu tirgotājs, iemācījās slīpēt lēcas un salikt tās vienkāršos mikroskopos. Viņa laikmetīgais Roberts Hoks (1635-1703) izmantoja šādu instrumentu, lai novērotu korķa šūnas, kuru skices parādījās viņa 1665. gada publikācijā "Mikrogrāfija". Iedvesmojoties no Hooke darba, Leeuwenhoek sāka veikt pats savus mikroskopiskos izmeklējumus. 1678. gadā viņš ziņoja Karaliskajai biedrībai, ka dažādos paraugos ir atklājis "mazus dzīvniekus" - baktērijas un vienšūņus. Sabiedrība lūdza Hookam apstiprināt Leeuwenhoek atradumus, un viņš to arī izdarīja.

T-his pavēra ceļu plašai atzīšanai, ka slēptā pasaule eksistē tieši aiz cilvēka redzes robežas, un mudināja daudzus zinātniekus veikt mikroskopu savās izpētēs. Viens no šādiem zinātniekiem bija vācu botāniķis Matiass Jakobs Šlēdens (1804-1881), kurš apskatīja daudzus augu paraugus. Šleidens bija pirmais, kurš atzina, ka visus augus un visas dažādās augu daļas veido šūnas. Vakariņojot pie zoologa Teodors Švāns (1810-1882), Šleidens pieminēja savu ideju. Švāns, kurš, pētot dzīvnieku audus, nonāca pie līdzīgiem secinājumiem, ātri pamanīja viņu darba sekas. 1839. gadā viņš publicēja "Mikroskopiskos pētījumus par atbilstību augu un dzīvnieku struktūrā un augšanā", kurā bija iekļauts pirmais šūnu teorijas paziņojums: Visas dzīvās lietas veido šūnas.

Tad, 1858. gadā, Rūdolfs Virchow (1821–1902) paplašināja Šlēdena un Švana darbu, ierosinot, ka visām dzīvajām šūnām jāaug no iepriekšējām šūnām. Tajā laikā tā bija radikāla ideja, jo vairums cilvēku, ieskaitot zinātniekus, uzskatīja, ka nedzīvo viela spontāni var radīt dzīvus audus. Neizskaidrojamais lagūnu izskats uz gaļas gabala bieži tika norādīts kā pierādījums spontānas paaudzes koncepcijai. Bet slavens zinātnieks ar nosaukumu Luiss Pasteurs (1822-1895), kas nolēma atspēkot spontāno paaudzi ar tagad klasisko eksperimentu, kas gan stingri izveidoja šūnu teoriju bez šaubām, gan nostiprināja mūsdienu zinātniskās metodes pamata soļus.

Pasteura eksperiments

Pasteur eksperimenta soļi ir aprakstīti zemāk:

Vispirms Pasteur pagatavoja uzturvielu buljonu, kas līdzīgs buljonam, kuru izmantotu zupā.

Tālāk viņš ievietoja vienādu daudzumu buljona divās kolbās ar garām kakliem. Viņš atstāja vienu kolbu ar taisnu kaklu. Otru viņš noliecās, veidojot "S" formu.

Kā darbojas zinātniskā metode: bija

Tad viņš katrā kolbā vārīja buljonu, lai šķidrumā iznīcinātu jebkādas dzīvas vielas. Pēc tam sterilos buljonus atstāja sēdēt istabas temperatūrā un pakļaut gaisam to atvērtajās kolbās.

Kā darbojas zinātniskā metode: metodes

Pēc vairākām nedēļām Pasteurs novēroja, ka buljons taisna kakla kolbā ir mainījis krāsu un ir duļķains, savukārt buljons izliektā kakla kolbā nav mainījies.

Kā darbojas zinātniskā metode: darbojas

Viņš secināja, ka gaisā esošie baktērijas var netraucēti nokrist pa taisna kakla kolbu un piesārņot buljonu. Otra kolba tomēr ieslodzīja dīgļus izliektajā kaklā, - neļaujot tiem nokļūt buljonā, kas nekad nemainīja krāsu vai kļuva duļķains.

Kā darbojas zinātniskā metode: metode

Ja spontāna rašanās būtu bijusi reāla parādība, Pasteur apgalvoja, buljons izliektā kakla kolbā galu galā būtu kļuvis atkārtoti inficēts, jo dīgļi būtu spontāni ģenerējušies. Bet kolba ar izliektu kaklu nekad nav inficējusies, norādot, ka dīgļi varēja nākt tikai no citiem dīgļiem.

Pasteura eksperimentam ir visas mūsdienu zinātniskās izpētes iezīmes. Tas sākas ar hipotēzi, un tā tiek pārbaudīta, izmantojot rūpīgi kontrolētu eksperimentu. Šo pašu procesu, kura pamatā ir tā pati loģiskā darbību secība, zinātnieki ir izmantojuši gandrīz 150 gadus. Laika gaitā šie soļi ir pārtapuši par idealizētu metodoloģiju, kuru mēs tagad pazīstam kā zinātnisko metodi. Pēc vairākām nedēļām Pasteurs novēroja, ka buljons taisna kakla kolbā ir mainījis krāsu un ir duļķains, savukārt buljons izliektā kakla kolbā nav mainījies.

Sīkāk apskatīsim šīs darbības.

Zinātniskās metodes soļi

Kā vēl viens pierādījums tam, ka nav viena veida, kā zinātni "darīt", dažādi avoti dažādos veidos apraksta zinātniskās metodes soļus. Daži uzskaita trīs soļus, daži četrus un daži piecus. Pamatā tie tomēr satur tos pašus jēdzienus un principus.

-Mūsu mērķiem mēs sacīsim, ka metodei ir pieci galvenie soļi.

1. solis: veiciet novērojumu

Kā darbojas zinātniskā metode: bija

Zinātniskās metodes diagramma

Gandrīz visi zinātniskie pētījumi sākas ar novērojumu, ka tas rada zinātkāri vai rada jautājumu. Piemēram, kad Čārlzs Darvins (1809.-1882. G.) Apmeklēja Galapagu salas (Klusajā okeānā 950 kilometrus uz rietumiem no Ekvadoras), viņš novēroja vairākas žubīšu sugas, kuras unikāli bija pielāgotas ļoti specifiskam biotopam. Jo īpaši, žubīšu knābji bija diezgan mainīgi un šķita, ka tam ir liela loma putnu barības iegūšanā. Šie putni aizrauj Darvinu. Viņš gribēja saprast spēkus, kas ļāva tik daudzām un dažādām žubīšu šķirnēm veiksmīgi pastāvēt tik mazā ģeogrāfiskā apgabalā. Viņa novērojumi lika viņam brīnīties, un viņa brīnums lika viņam uzdot jautājumu, kuru varēja pārbaudīt.

-2. Solis: uzdodiet jautājumu

Jautājuma mērķis ir sašaurināt izmeklēšanas fokusu, konkrēti identificēt problēmu. Jautājums, ko Darvins, iespējams, uzdeva pēc tik daudz dažādu žubīšu ieraudzīšanas, bija kaut kas līdzīgs šim: Kas izraisīja žubīšu dažādošanu Galapagu salās?

Šeit ir daži citi zinātniski jautājumi:

  • Kas izraisa auga sakņu augšanu uz leju un stublāja augšanu uz augšu?
  • Kāda zīdaiņa mutes skalošanas līdzeklis nogalina visvairāk baktēriju?
  • Kura automašīnas virsbūves forma visefektīvāk samazina gaisa pretestību?
  • Kas izraisa koraļļu balināšanu?
  • Vai zaļā tēja samazina oksidācijas ietekmi?
  • Kāda veida celtniecības materiāli absorbē visvairāk skaņas?

Atbildēt uz zinātniskiem jautājumiem nav grūti, un tam nav nepieciešama zinātnieka apmācība. Ja jums kādreiz ir bijusi interese par kaut ko, ja jūs kādreiz esat vēlējies uzzināt, kas kaut ko izraisīja, tad jūs, iespējams, jau esat uzdevis jautājumu, kas varētu sākt zinātnisku izmeklēšanu.

3. solis: noformulējiet hipotēzi

Lieliska lieta jautājumā ir tā, ka tā ilgojas pēc atbildes, un nākamais zinātniskās metodes solis ir ierosināt iespējamo atbildi atbildes veidā. hipotēze. Hipotēze bieži tiek definēta kā izglītots minējums, jo gandrīz vienmēr to informē tas, ko jūs jau zināt par tēmu. Piemēram, ja jūs vēlētos izpētīt iepriekš minēto gaisa pretestības problēmu, jums jau varētu būt intuitīva izpratne, ka putna formas automašīna efektīvāk samazina gaisa pretestību nekā automašīna, kas veidota kā kaste. Jūs varētu izmantot šo intuīciju, lai palīdzētu formulēt savu hipotēzi.

Parasti hipotēze tiek izteikta kā "ja... tad" paziņojums. Sniedzot šādu paziņojumu, zinātnieki iesaistās deduktīva argumentācija, kas ir pretstats induktīvajai spriešanai. Atskaitīšanai nepieciešama loģikas pārvietošanās no vispārējās uz specifisko. Šis ir piemērs: ja automašīnas virsbūves profils ir saistīts ar gaisa radītās pretestības lielumu (vispārīgs paziņojums), tad automašīna, kas veidota kā putna korpuss, būs aerodinamiskāka un samazina gaisa pretestību vairāk nekā automašīna, kas veidota kā kaste. (īpašs paziņojums).

Ņemiet vērā, ka hipotēzei, kas izteikta kā “ja… tad”, ir divas svarīgas īpašības. Pirmkārt, tas ir pārbaudāms; varētu veikt eksperimentu, lai pārbaudītu paziņojuma derīgumu. Otrkārt, tas ir falsificējams; varētu tikt izveidots eksperiments, kas varētu atklāt, ka šāda ideja nav patiesa. Ja šīs divas īpašības nav izpildītas, tad uzdoto jautājumu nevar risināt, izmantojot zinātnisko metodi.

Vairāk zinātniskās metodes soļu

4. solis: veiciet eksperimentu

Daudzi cilvēki domā par eksperimentu kā kaut ko, kas notiek laboratorijā. Lai gan tā var būt taisnība, eksperimentos nav jāiesaista laboratorijas darbagaldi, Bunsen degļi vai mēģenes. Tie tomēr ir jāizveido, lai pārbaudītu konkrētu hipotēzi, un tie ir jākontrolē. Eksperimenta kontrole nozīmē kontrolēt visus mainīgos, lai tiktu pētīts tikai viens mainīgais. neatkarīgais mainīgais ir tas, kuru kontrolē un ar kuru manipulē eksperimentētājs, turpretī atkarīgais mainīgais nav. Tā kā tiek manipulēts ar neatkarīgo mainīgo, variācijai tiek izmērīts atkarīgs mainīgais. Mūsu automašīnas piemērā neatkarīgais mainīgais ir automašīnas virsbūves forma. Atkarīgais mainīgais - ko mēs mēram kā automašīnas profila iedarbību - varētu būt ātrums, gāzes nobraukums vai tiešs automašīnas spiediena lieluma mērījums.

Eksperimenta vadīšana nozīmē arī tā iestatīšanu, lai tam būtu a kontroles grupa un eksperimentālā grupa. Kontroles grupa ļauj eksperimentētājam salīdzināt savus testa rezultātus ar sākotnējiem rādītājiem, lai viņš varētu justies pārliecināts, ka šie rezultāti nav radušies nejaušības dēļ. Piemēram, iepriekš aprakstītajā Pasteur eksperimentā, kas būtu noticis, ja Pasteur būtu izmantojusi tikai kolbu ar liektu kaklu? Vai viņš būtu droši zinājis, ka baktēriju augšanas trūkums kolbā ir tās konstrukcijas dēļ? Nē, viņam bija jāspēj salīdzināt savas eksperimentālās grupas rezultātus ar kontroles grupu. Pasteur kontrolēja kolbu ar taisnu kaklu.

Tagad apsveriet mūsu gaisa pretestības piemēru. Ja mēs gribētu veikt šo eksperimentu, mums būtu vajadzīgas vismaz divas automašīnas - viena ar racionalizētu, putnainu formu un otra kā kaste. Pirmā būtu eksperimentālā grupa, otrā - kontrole. Visiem pārējiem mainīgajiem lielumiem - automašīnu svaram, riepām, pat krāsai - jābūt identiskiem. Pat trase un apstākļi trasē ir jākontrolē pēc iespējas vairāk.

5. solis: analizējiet datus un izdariet secinājumu

Eksperimenta laikā zinātnieki vāc gan kvantitatīvus, gan kvalitatīvus datus. Cerams, ka šajā informācijā ir iekļauts pierādījums hipotēzes apstiprināšanai vai noraidīšanai. Analīzes apjoms, kas vajadzīgs, lai nonāktu pie apmierinoša secinājuma, var ievērojami atšķirties. Tā kā Pasteur eksperiments balstījās uz kvalitatīviem novērojumiem par buljona izskatu, viņa analīze bija diezgan vienkārša. Dažreiz datu analīzei ir jāizmanto sarežģīti statistikas rīki. Jebkurā gadījumā galvenais mērķis ir pierādīt vai atspēkot hipotēzi un, to darot, atbildēt uz sākotnējo jautājumu.

Zinātnisko metožu pielietojumi

Zinātnisko metožu pielietojumi

Ikviens, kurš mēģina atrisināt problēmu, var veikt novērojumus un izmantot zinātnisko metodi. Hill Street Studios / Blend Images / Getty Images

Atcerieties, ka šī ir idealizēta metodika. Zinātnieki nesēž piecu soļu kontrolsarakstu, kas viņiem liekas pienākums ievērot. Faktiski process ir diezgan mainīgs un atvērts interpretācijai un modificēšanai. Viens zinātnieks lielu savas karjeras daļu varētu pavadīt novērošanas posmā. Cits zinātnieks, iespējams, nekad netērēs daudz laika eksperimentu plānošanai un vadīšanai. Darvins gandrīz 20 gadus pavadīja, analizējot savāktos datus, pirms viņš sāka rīkoties. Faktiski liela daļa Darvina darbu bija intelektuāla vajāšana, mēģinot puzles gabalus salikt kopā. Un tomēr neviens neapstrīd, ka viņa dabiskās atlases teorija ir mazāk vērtīga vai mazāk zinātniska, jo viņš stingri neievēroja piecu soļu procesu.

Būtu arī lietderīgi vēlreiz pieminēt, ka šī metode nav paredzēta augsti apmācītiem zinātniekiem - to var izmantot ikviens, kurš mēģina atrisināt problēmu. Lai ilustrētu, apsveriet šo piemēru: Jūs (vai ģimenes loceklis) braucat uz veikalu, kad automašīna sāk pārkarst. Šajā gadījumā problēma ir skaidra, tāpat kā novērojums (brīdinājums par temperatūru), ar kuru sāk izmeklēšanu. Bet kas izraisa automašīnas pārkaršanu? Viena hipotēze varētu būt, ka termostats pārstāja darboties. Cita hipotēze varētu būt saistīta ar radiatoru. Vēl varētu būt, ka ventilatora josta ir salūzusi.

Vienkāršākais risinājums bieži ir laba vieta, kur sākt, un visvienkāršākais, ko šajā gadījumā pārbaudīt, ir ventilatora siksnas stāvoklis. Ja atklājat, ka josta patiešām ir salauzta, tad varat justies diezgan pārliecināts, ka tā ir problēmas avots. Tomēr jāpārliecinās par pārbaudi. Pārbaude šajā gadījumā ietver jostas nomaiņu un automašīnas vadīšanu, lai redzētu, vai tā nepārkarst. Ja tā nenotiek, varat pieņemt savu hipotēzi par ventilatora jostu. Ja siksna nebija salauzta vai ja automašīna turpina pārkarst pat pēc jostas nomaiņas, jums būs jāpārskata hipotēze.

Varbūt pamanījāt, ka iepriekšminētajā piemērā nebija hipotēzes “ja… tad”. Iespējams, pamanījāt, ka tajā nebija kontroles un eksperimentālo grupu. Tas ir tāpēc, ka ikdienas problēmu risināšanai nav nepieciešama šāda formalitāte. Bet tas prasa loģisku pieeju un domāšanas progresēšanu, kas rada pārbaudāmu hipotēzi.

Tātad, ja kāds var izmantot zinātnisko metodi, kāpēc tā ir kļuvusi tik cieši saistīta ar tādām jomām kā bioloģija, ķīmija un fizika? Tā kā tīri pētnieki izmanto zinātnisko metodi ar tādu stingrību, kādas nav zinātniekiem. Mēs izpētīsim, kāpēc nākamajā sadaļā.

Zinātniskās metodes nozīme

Gregors Johans Mendels, austriešu priesteris, biologs un botāniķis, kura darbs lika pamatus ģenētikas izpētei.

Gregors Johans Mendels, austriešu priesteris, biologs un botāniķis, kura darbs lika pamatus ģenētikas izpētei.

Zinātniskā metode mēģina līdz minimumam samazināt neobjektivitātes vai aizspriedumu ietekmi uz eksperimentētāju. Pat visiecietīgākie zinātnieki nevar izvairīties no aizspriedumiem. Tas izriet no personīgajiem uzskatiem, kā arī kultūras uzskatiem, kas nozīmē, ka jebkurš cilvēks filtrē informāciju, pamatojoties uz viņa / viņas pieredzi. Diemžēl šis filtrēšanas process var likt zinātniekam dot priekšroku vienam iznākumam, nevis otram. Kādam, kurš mēģina atrisināt problēmu ap māju, padoties šāda veida aizspriedumiem nav tik liela lieta. Bet zinātnieku aprindās, kur rezultāti ir jāpārskata un jākopē, par katru cenu ir jāizvairās no aizspriedumiem.

-T-cepure ir zi


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Robota Āda Kļūst Jutīga
Robota Āda Kļūst Jutīga

Kā Hidrogeli Un Japāna Mainīja Dzīvi
Kā Hidrogeli Un Japāna Mainīja Dzīvi

Zinātne Ziņas


Radiācijas Risks: Vai Daži Mobilie Tālruņi Ir Bīstamāki Nekā Citi?
Radiācijas Risks: Vai Daži Mobilie Tālruņi Ir Bīstamāki Nekā Citi?

Ikgadējā Bigfoot Konference Vēlreiz Pierāda Pierādījumu
Ikgadējā Bigfoot Konference Vēlreiz Pierāda Pierādījumu

Astronautu Foto Rāda Saules Mirdzumu Pie Lielajiem Ezeriem
Astronautu Foto Rāda Saules Mirdzumu Pie Lielajiem Ezeriem

Dorel Asia Atgādina Divstāvu Gultas
Dorel Asia Atgādina Divstāvu Gultas

Vai Šujmašīna Var Sasaistīt Dns?
Vai Šujmašīna Var Sasaistīt Dns?


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com