Περιεχόμενο
- Παρατήρηση και Υπόθεση
- Πρόβλεψη και μοντελοποίηση
- Δοκιμή και εκτίμηση σφάλματος
- Συλλογή και παρουσίαση αποτελεσμάτων
- Συμπεράσματα
- Δημιουργία Νόμου
Τα πειράματα της επιστήμης ακολουθούν μια αρχή που ονομάζεται "επιστημονική μέθοδος", η οποία εξασφαλίζει την εκτέλεση ακριβών δοκιμών, συλλέγονται αξιόπιστα αποτελέσματα και εξάγονται εύλογα συμπεράσματα. Κάθε επιστημονικό πείραμα πρέπει να ακολουθεί τις βασικές αρχές της σωστής έρευνας, ώστε τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στο τέλος να θεωρούνται αξιόπιστα.
Παρατήρηση και Υπόθεση
Η παρατήρηση μιας νέας φυσικής διαδικασίας ή ενός φαινομένου είναι ένα σπάνιο γεγονός, αλλά υπάρχουν τομείς της επιστήμης που δεν είναι πλήρως κατανοητοί. Ο επιστήμονας πρέπει να βάλει τις παρατηρήσεις του σε λέξεις για να αναπτύξει μια ουσιαστική υπόθεση. Η υπόθεση πρέπει να εξηγήσει το φαινόμενο χρησιμοποιώντας έναν μηχανισμό ή μια μαθηματική σχέση, όπως περιγράφεται από τον καθηγητή Φυσικής Frank L. H. Wolfs στο Πανεπιστήμιο του Rochester.
Πρόβλεψη και μοντελοποίηση
Δεν αρκεί να μαντέψουμε γιατί συμβαίνει κάτι. Ένας επιστήμονας πρέπει να αποδείξει ότι η θεωρία του είναι σωστή. Προβλέπονται προβλέψεις για τη δοκιμή των παρατηρήσεων υπό διαφορετικές συνθήκες. Ο στόχος είναι να ανακαλύψετε περισσότερα για το φαινόμενο και να αποδείξετε ότι υπάρχει. Ένας τρόπος να ενισχυθεί η επιστημονική μέθοδος είναι να δημιουργηθεί ένα "μοντέλο". Τα μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να παράσχουν αναλογίες για δύσκολες, μη παρατηρήσιμες έννοιες.
Δοκιμή και εκτίμηση σφάλματος
Η δοκιμή νέων θεωριών είναι απαραίτητη. Κάθε πείραμα πρέπει να προγραμματιστεί για να μειωθεί ο αριθμός των μεταβλητών. Δεν είναι ποτέ αρκετό να πούμε ότι διεξήχθη ένα πείραμα και υποστηρίζει τη θεωρία αλλά ότι η μέθοδος ή τα αποτελέσματα δεν είναι διαθέσιμα. Κάθε πείραμα θα περιέχει μια μικρή περιοχή σφάλματος. Αν η θεωρία πρέπει να αποδειχθεί χρησιμοποιώντας τα μαθηματικά, οι αποκλίσεις για τον μέσο όρο εφαρμόζονται στο αποτέλεσμα κάθε υπολογισμού.
Συλλογή και παρουσίαση αποτελεσμάτων
Οι επιστήμονες πρέπει να καταγράφουν τα αποτελέσματά τους. Συχνά, η αρχική θεωρία μπορεί να ξαναγραφεί μετά από πειραματισμούς για την απεικόνιση νέων φαινομένων. Εάν τα πειράματα που διεξάγονται δεν υποστηρίζουν καμία θεωρία, πρέπει να απορριφθούν. Κάθε αποτέλεσμα πρέπει να ελεγχθεί εκ των υστέρων και να αναλυθούν περαιτέρω εκείνα που σαφώς δεν ταιριάζουν στο σχέδιο. Μόλις τα αποτελέσματα συγκεντρωθούν, μπορούν να παρουσιαστούν ως πίνακας, γραφήματα, διαγράμματα ή γραφικά υπολογιστών. Κάθε εκπροσώπηση πρέπει να υποστηρίζει την αρχική θεωρία.
Συμπεράσματα
Όταν τα αποτελέσματα βρίσκονται και έχουν παρουσιαστεί με ουσιαστικούς τρόπους, μπορούν να εξαχθούν συμπεράσματα. Ένα συμπέρασμα συνεπάγεται την ερμηνεία των αποτελεσμάτων, αναγνωρίζοντας τυχόν υπάρχοντα πρότυπα και περιγράφοντας αυτά που τα εν λόγω πρότυπα και ερμηνείες σημαίνουν στην πραγματικότητα. Οποιαδήποτε μοντελοποίηση ή πρόβλεψη πρέπει να μετατραπεί σε ένα ουσιαστικό, αιτιολογημένο συμπέρασμα. Τα συμπεράσματα των μεμονωμένων πειραμάτων μπορούν να αναπτυχθούν σε προβλέψεις ολόκληρων συμπεριφορών και περαιτέρω ιδέες σχετικά με τις δοκιμές.
Δημιουργία Νόμου
Ένας από τους κύριους στόχους στην επιστήμη είναι να ανακαλύψει και να αποδείξει νέους νόμους που εξηγούν πώς λειτουργούν τα πράγματα. Όταν δύο ή τρία μοντέλα διαμορφώνονται με βάση τις αρχικές παρατηρήσεις και η θεωρία δοκιμάζεται επιτυχώς, τα διάφορα μοντέλα μπορούν να συσχετιστούν. Ένα παράδειγμα ενός νόμου ιδέας είναι ο Πρώτος Νόμος της Θερμοδυναμικής. Ένα παράδειγμα μιας συγχωνευμένης σειράς θεωριών είναι η "μεγάλη ενοποιημένη θεωρία", μια περιγραφή του σύμπαντος που συνδέει όλα όσα γνωρίζουμε ήδη.