Článek

Co je to vědecká teorie?

top-leaderboard-limit '>

V neformálním rozhovoru lidé často používají toto slovoteorieznamenat „tušení“ nebo „hádat“: Pokud uvidíte stejného muže, jak každé ráno jezdí autobusem na sever, můžete předpokládat, že má práci na severním konci města; pokud zapomenete dát chléb do pekárny a příští ráno zjistíte, že z něj byly odstraněny kousky, můžete předpokládat, že máte v kuchyni myši.

Ve vědě je teorie silnějším tvrzením. Typicky je to tvrzení o vztahu mezi různými fakty; způsob, jak poskytnout stručné vysvětlení toho, co bylo pozorováno. Americké muzeum přírodní historie to říká takto: „Teorie je dobře podloženým vysvětlením aspektu přírodního světa, který může zahrnovat zákony, hypotézy a fakta.“

Například Newtonova gravitační teorie - známá také jako jeho zákon univerzální gravitace - říká, že každý objekt kdekoli ve vesmíru reaguje na gravitační sílu stejným způsobem. Pozorovací data z pohybu Měsíce kolem Země, pohybu Jupiterových měsíců kolem Jupitera a pádu spadnutého kladiva jsou v souladu s Newtonovou teorií. Newtonova teorie tedy poskytuje výstižný způsob shrnutí toho, co víme o pohybu těchto objektů - skutečněžádnýobjekt reagující na gravitační sílu.

Vědecká teorie „organizuje zkušenosti,“ říká Trini Radio James Robert Brown, filozof vědy na univerzitě v Torontu. 'Dává to do nějaké systematické formy.'

ÚSPĚŠNÁ TEORIE VYSVĚTLUJE

Schopnost teorie vysvětlit již známá fakta představuje pevný základ pro její přijetí. Podívejme se blíže na příklad Newtonovy gravitační teorie.

Na konci 17. století bylo známo, že se planety pohybují na eliptických drahách kolem Slunce, ale nikdo neměl jasnou představu opročoběžné dráhy musely být tvarovány jako elipsy. Podobně pohyb padajících předmětů byl dobře pochopen od doby práce Galileo o půl století dříve; italský vědec vypracoval matematický vzorec, který popisuje, jak se rychlost padajícího objektu v průběhu času zvyšuje. Newtonovým velkým průlomem bylo to všechno spojit dohromady. Podle legendy přišel jeho okamžik vhledu, když hleděl na padající jablko v rodném Lincolnshire.

V Newtonově teorii je každý objekt přitahován ke každému dalšímu objektu silou, která je úměrná hmotám objektů, ale nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi nimi. Toto se nazývá zákon „inverzního čtverce“. Pokud by se například zdvojnásobila vzdálenost mezi Sluncem a Zemí, gravitační přitažlivost mezi Zemí a Sluncem by se snížila na jednu čtvrtinu jeho současné síly. Newton pomocí svých teorií a trochy kalkulu dokázal ukázat, že gravitační síla mezi Sluncem a planetami, jak se pohybují vesmírem, znamená, že oběžné dráhy musí být eliptické.



Newtonova teorie je mocná, protože toho tolik vysvětluje: padající jablko, pohyb Měsíce kolem Země a pohyb všech planet - a dokonce i komet - kolem Slunce.Všechnotoho teď mělo smysl.

fakta a historie yosemitského národního parku

ÚSPĚŠNÉ TEORICKÉ PREDIKÁTY

Teorie získá ještě větší podporu, pokud předpovídá nové, pozorovatelné jevy. Anglický astronom Edmond Halley použil Newtonovu gravitační teorii k výpočtu oběžné dráhy komety, která nyní nese jeho jméno. Vezmeme-li v úvahu gravitační působení Slunce, Jupitera a Saturna, v roce 1705 předpovídal, že kometa, která byla naposledy viděna v roce 1682, se vrátí v roce 1758. Jistě, stalo se, znovu se objevila v prosinci téhož roku. (Halley se toho bohužel nedožil; zemřel v roce 1742.) Předpovězený návrat Halleyovy komety, říká Brown, byl „velkolepým triumfem“ Newtonovy teorie.

Na počátku 20. století byla Newtonova gravitační teorie nahrazena - jak to řekli fyzici - Einsteinovou, známou jako obecná teorie relativity. (Tam, kde si Newton představoval gravitaci jako sílu působící mezi objekty, popsal Einstein gravitaci jako výsledek zakřivení nebo deformace samotného prostoru.) Obecná relativita dokázala vysvětlit určité jevy, které Newtonova teorie nemohla vysvětlit, například anomálie v oběžná dráha Merkuru, která se pomalu otáčí - technický termín pro toto je „precese“ - takže zatímco každá smyčka, kterou planeta obíhá kolem Slunce, je elipsa, v průběhu let Merkur sledoval spirální cestu podobnou té, kterou jste možná udělali jako dítě na spirografu.

jak se dostat z tekutého písku

Je příznačné, že Einsteinova teorie také vytvořila předpovědi, které se lišily od Newtonových. Jednou byla myšlenka, že gravitace může ohýbat světlo hvězd, což se pozoruhodně potvrdilo během zatmění slunce v roce 1919 (a Einstein se stal celebritou přes noc). Téměř o 100 let později, v roce 2016, objev gravitačních vln potvrdil další předpověď. Ve století mezi tím bylo potvrzeno nejméně osm předpovědí Einsteinovy ​​teorie.

TEORIE SE MŮŽE vyvíjet, slučovat nebo nahrazovat

Fyzici přesto věří, že Einsteinova teorie jednoho dne ustoupí nové, úplnější teorii. Zdá se, že již je v rozporu s kvantovou mechanikou, teorií, která poskytuje náš nejlepší popis subatomárního světa. Způsob, jakým obě teorie popisují svět, je velmi odlišný. Obecná relativita popisuje vesmír jako obsahující částice s určitými polohami a rychlostmi, pohybující se v reakci na gravitační pole, která pronikají celým prostorem. Kvantová mechanika naproti tomu poskytuje pouze pravděpodobnost, že každá částice bude nalezena v určitém konkrétním místě v určitou dobu.

Jak by vypadala „jednotná teorie fyziky“ - ta, která kombinuje kvantovou mechaniku a Einsteinovu gravitační teorii? Pravděpodobně by to spojilo vysvětlující sílu obou teorií a umožnilo vědcům pochopit jak velmi velké, tak velmi malé ve vesmíru.

TEORIE MŮŽE BÝT TAKÉ FAKT

Pojďme na chvíli přejít od fyziky k biologii. Právě díky své obrovské vysvětlující síle si biologové drží Darwinovu evoluční teorii - která vědcům umožňuje pochopit data z genetiky, fyziologie, biochemie, paleontologie, biogeografie a mnoha dalších oborů - v tak velké úctě. Jak uvedl biolog Theodosius Dobžanskij v vlivné eseji z roku 1973: „Nic v biologii nemá smysl, s výjimkou evoluce.“

Zajímavé je, že slovovývojlze použít k označení obou teorieaskutečnost - něco, co si sám Darwin uvědomil. 'Darwin, když mluvil o evoluci, rozlišoval meziskutečnostevoluce ateorieevoluce, “říká Brown. „Theskutečnostevoluce bylo, že se druh ve skutečnosti vyvinul [tj. postupem času se změnil] - a měl pro to nejrůznější důkazy. Theteorieevoluce je pokus vysvětlit tento evoluční proces. “ Vysvětlení, s nímž Darwin nakonec přišel, byla myšlenka přirozeného výběru - zhruba myšlenka, že potomci organismu se budou lišit, a že u potomků s příznivějšími rysy bude větší pravděpodobnost, že přežijí, a předá je tedy další generaci .

V TEORII MÁME DŮVĚRU

Mnoho teorií je skálopevných: Vědci mají stejnou důvěru v teorie relativity, kvantové mechaniky, evoluce, deskové tektoniky a termodynamiky jako v případě, že se Země točí kolem Slunce.

Jiné teorie, blížící se špičce současného výzkumu, jsou předběžné, jako teorie strun (myšlenka, že vše ve vesmíru je tvořeno malými, vibrujícími strunami nebo smyčkami čisté energie) nebo různé multiverse teorie (myšlenka že celý náš vesmír je jen jedním z mnoha). Teorie strun a multiverse teorie zůstávají kontroverzní kvůli nedostatku přímých experimentálních důkazů pro ně, a někteří kritici tvrdí, že multiverse teorie nejsou v zásadě ani testovatelné. Tvrdí, že neexistuje žádný myslitelný experiment, který by člověk mohl provést, který by odhalil existenci těchto jiných vesmírů.

Někdy je k vysvětlení pozorování přírodních jevů předložena více než jedna teorie; o těchto teoriích lze říci, že „soutěží“, přičemž vědci usuzují, která z nich poskytuje nejlepší vysvětlení pozorování.

'Tak by to v ideálním případě mělo fungovat,' říká Brown. „Předložil jsi svou teorii, já předložil svou teorii; shromažďujeme spoustu důkazů. Nakonec se jedna z našich teorií může po určitou dobu ukázat jako zjevně lepší než ta druhá. V tom okamžiku ztrácí teorie ztráty něco. A vítězná teorie bude pravděpodobně v budoucnu bojovat v bitvách. “