Hipotēze: definīcija, zinātniskā metode, pārbaude un falsificējamība

Uzzini, kas ir hipotēze, kā darbojas zinātniskā metode, pārbaude un falsificējamība — skaidri piemēri, soļi un padomi efektīvai hipotēžu testēšanai.

Definīcija

Hipotēze ir ierosināts kāda notikuma vai problēmas skaidrojums. Zinātniskajai hipotēzei saskaņā ar zinātnisko metodi ir nepieciešams, lai to varētu pārbaudīt. Hipotēze parasti formulēta kā pārbaudāms apgalvojums vai secinājums par sakarību starp mainīgajiem, ko var apstiprināt vai atcelt, izmantojot empīriskus datus.

Hipotēzes loma zinātnē

Mūsdienās hipotēze ir ideja, kas ir jāpārbauda. Lai pārbaudītu hipotēzi, pētniekam ir jāveic papildu darbs. Pārbaudīta hipotēze, kas darbojas, var kļūt par teorijas daļu vai pati kļūt par teoriju. Pārbaudei ir jābūt mēģinājumam pierādīt, ka hipotēze ir nepareiza. Tas nozīmē, ka ir jābūt iespējai vismaz principā falsificēt hipotēzi.

Zinātnē hipotēzes nosaka pētījuma mērķi un virzienu: tās vada datu vākšanu, eksperimentu dizainu un rezultātu interpretāciju. Bez labas, testējamas hipotēzes pētījums var kļūt nestrukturēts vai nesniedzams izmērāmas pētniecības rezultātus.

Zinātniskā metode un hipotēzes pārbaude

Procesu, kādā izstrādā un pārbauda hipotēzes, bieži raksturo kā hipotētiski-deduktīvo pieeju: no hipotēzes tiek izdarītas prognozes, kuras pēc tam tiek pārbaudītas ar eksperimentiem vai novērojumiem. Galvenie soļi hipotēzes pārbaudē ir:

• novērojums un problēmas definēšana;
hipotēzes formulēšana (skaidri un mērogi definējot mainīgos);
• prognožu (paredzamo rezultātu) izcelšana;
• eksperimenta vai novērojumu plānošana un veikšana;
• rezultātu analīze un salīdzināšana ar prognozēm;
• secinājumu izdarīšana — hipotēzes atbalstīšana, noraidīšana vai nepieciešamība pēc papildu datiem.

Pārbaude var dot trīs galvenos rezultātus: hipotēze tiek apstiprināta (konsistentitāte ar datiem), noraidīta (dati tai pretrunā) vai rezultāti ir neizšķirti — nepieciešama plašāka vai precīzāka izpēte. Jāuzsver, ka apstiprinājums parasti nozīmē tikai to, ka nav atrasts novērojums, kas to falsificē; zinātnē reti runā par „pierādīšanu” absolūtā nozīmē.

Falsificējamība

Falsificējamība — spēja hipotēzi potenciāli izslēgt ar novērojumiem — ir centrāls princips mūsdienu zinātnes filozofijā (īpaši Kārla Poppera darbos). Hipotēzei jābūt formulētai tā, lai pastāvētu vismaz viens empīrisks novērojums, kas to varētu atspēkot. Ja tāda novērojuma neiespējamība eksperimentālā vai loģiskā ceļā, tad hipotēze tiek uzskatīta par nefalsificējamu un parasti netiek uzskatīta par zinātnisku apgalvojumu (piemēram, metafiziskas vai uzskatu dabas idejas).

Hipotēžu veidi

• Nulles hipotēze (H0) — parasti apgalvojums, ka starp apskatītajiem efektiem vai mainīgajiem nav saistības (piem., nav atšķirības). Tā tiek izmantota statistiskajās pārbaudēs kā sākumpieņēmums, kuru cenšas noraidīt.
• Alternatīvā hipotēze (H1) — apgalvojums par eksistējošu efektu vai saistību, kuru izmanto, ja nulles hipotēze tiek noraidīta.
• Darba hipotēze — provizorisks apgalvojums, ko pētnieks pieņem kā izejas punktu turpmākai izpētei; to var modificēt vai noraidīt, balstoties uz datiem.
• Teorētiskā hipotēze — izveidota, balstoties uz esošām teorijām un literatūru, bieži paredz dziļāku mehānismu vai skaidrojumu.

"Darba hipotēze" ir tikai aptuvena hipotēze, kas tiek provizoriski pieņemta kā pamats turpmākai izpētei. Cerība ir, ka tiks radīta teorija, pat ja hipotēze galu galā izrādīsies neveiksmīga.

Statistiskā pārbaude un kļūdu tipi

Statistiskā hipotēžu pārbaude izmanto kvantitatīvas metodes (piem., t‑tests, ANOVA, regresijas analīze), lai novērtētu, cik ticami iegūtie dati ir saderīgi ar nulles hipotēzi. Lēmumi balstās uz signifikances līmeni un p‑vērtību, tomēr svarīgi atcerēties par kļūdu tipiem:

• Type I kļūda (alfa) — nulles hipotēzes kļūdaina noraidīšana;
• Type II kļūda (beta) — nespēja noraidīt nulles hipotēzi, kad alternatīvā hipotēze patiesībā ir pareiza.

Labam pētniecības dizainam jācenšas minimizēt abas kļūdas, piemēram, palielinot parauga lielumu un optimizējot mērījumu precizitāti.

Hipotēžu izstrāde — labas prakses principi

• formulējiet hipotēzi skaidri un konkrēti, ar izmērāmiem mainīgajiem;
• nodrošiniet, ka no hipotēzes izrietošās prognozes ir empīriski pārbaudāmas;
• saīsiniet un izvēlieties vienkāršāko skaidrojumu, ja divi risinājumi ir vienlīdz labi (Occam’s razor);
• balstieties uz iepriekšējiem novērojumiem un literatūru, bet esiet gatavi to koriģēt, balstoties uz jauniem datiem;
• paredziet alternatīvas skaidrojuma iespējas un kontroli, lai samazinātu kļūdu avotus.

Vēsturiskas atsauces un piemēri

Kardināls Bellarmīns sniedza labi zināmu piemēru par vecāko šī vārda nozīmi, 17. gadsimta sākumā brīdinot Galileo, ka viņš nedrīkst uzskatīt Zemes kustību par realitāti, bet tikai par hipotēzi.

"Ja nav skaidrs, pie kura dabas likuma pieder kāda iedarbība vai iedarbību klase, mēs mēģinām aizpildīt šo plaisu, izmantojot minējumus. Šādiem minējumiem ir dots nosaukums minējumi vai hipotēzes.". Hanss Kristians Ērsteds (1811)

"Kopumā mēs meklējam jaunu likumu, izmantojot šādu procesu. Vispirms mēs to uzminam. ..."

Hipotēzes un teorijas attiecības

Pārbaudīta un konsekventi atbalstīta hipotēze var kļūt par daļu no lielākas teorijas vai veidot pamatu jaunas teorijas izstrādei. Tomēr teorija zinātniskā nozīmē ir plašāks un labāk pamatots skaidrojums par dabas parādībām, kas parasti ietver vairākas savstarpēji saistītas hipotēzes un daudzus empīriskus pierādījumus.

Piezīmes par praksi

Pirms problēmas atrisināšanas eksperimentētāji var pārbaudīt un noraidīt vairākas hipotēzes. Labs pētījums norāda ne tikai uz to, kura hipotēze izrādījās atbalstīta, bet arī uz to, kāpēc citas hipotēzes tika noraidītas.

Zinātnē hipotēzes ir īpaši svarīgas. Vairāki filozofi ir teikuši, ka bez hipotēzēm nevarētu būt zinātnes. Pēdējos gados zinātnes filozofi ir mēģinājuši integrēt dažādas pieejas hipotēžu pārbaudīšanai un zinātnisko metodi kopumā, lai izveidotu pilnīgāku sistēmu. Galvenais ir tas, ka hipotēzes ir ierosinātas idejas, kuras pēc tam pārbauda ar eksperimentiem vai novērojumiem.

Svarīgākie secinājumi

• Hipotēze ir pārbaudāms skaidrojums par novērojamu fenomenu.
• Zinātniskā hipotēze jāformulē tā, lai būtu iespējams to falsificēt.
• Hipotēzes pārbaude prasa skaidru pētījuma dizainu, mērījumu un analīzi.
• Pat ja hipotēze tiek noraidīta, šis rezultāts ir vērtīgs: tas sašaurina iespējas un virza zinātnisko izpratni uz priekšu.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir hipotēze?

J: Kad izmanto zinātnisku hipotēzi?

J: Ko zinātniskā metode prasa zinātniskai hipotēzei?

J: Kā pārbaudīt zinātnisko hipotēzi?

Vai ir tikai viens veids, kā pārbaudīt zinātnisko hipotēzi?

J: Kādi pierādījumi apstiprina hipotēzes?

Vai visas hipotēzes tiek uzskatītas par patiesām?

Meklēt pēc burta