Kas ir zinātniskā teorija? Definīcija, pārbaude un piemēri

Kas ir zinātniskā teorija? Definīcija, kā to pārbauda un konkrēti piemēri — saprotami skaidrojumi, vēsture un mūsdienu pielietojumi zinātnē.

Ikdienā vārds "teorija" bieži tiek lietots kā "labākais minējums". Taču mūsdienu zinātnē zinātniskā teorija nozīmē kaut ko citu: tā ir rūpīgi pārbaudīta un pastāvīgi pilnveidota hipotēze, kas skaidro plašu novērojumu un eksperimentu kopu, sniedz saprotamu skaidrojumu un ļauj izteikt paredzējumus. Teorija apvieno dažādas idejas vienotā, iekšēji saskaņotā sistēmā. Ja tiek atrasts gadījums, kurā visa zinātniskā teorija vai tās daļa izrādās nepatiesa, tad teoriju vai nu pielāgo (modificē), vai arī noraida un aizvieto ar labāku skaidrojumu.

Kā rodas un tiek pārbaudīta teorija

Procesā, kurā hipotēze pārvēršas par pieņemtu teoriju, iesaistīti vairāki soļi. Zinātnieki izvirza idejas, tās pārbauda ar eksperimentiem un novērojumiem, atkārto pētījumus dažādās vietās un neatkarīgi no citiem pētniekiem, tādējādi nodrošinot rezultātu reproducējamību. Labai teorijai jāspēj izteikt pārbaudāmus paredzējumus — ja paredzējumi neapstiprinās, teorijai jābūt viegli falsificējamai (jāļauj demonstrēt, ka tā ir nepareiza). Bieži teorijas formulē precīzi, dažkārt izmantojot matemātiku, kas palīdz pārbaudīt paredzējumu skaitliskos aspektus. Tāpat teorijai jābūt saderīgai ar citām zinātnes nozarēm un pieejamo pieredzi.

Piemērs: baktēriju slimību teorija

Kā ilustrāciju var minēt baktēriju slimību teorija. Senatnē slimību izcelsme skaidrota ar dieviem, lāstiem vai morālu pārkāpumu. Mikroorganismi nebija zināmi, jo tos nevarēja redzēt ar neapbruņotu aci. Pēc mikroskopa izgudrošanas tika atklāti mikroorganismi) un ierosināta ideja, ka daudzas slimību cēlonis var būt baktērijas. Šī teorija deva impulsu tīrības, vakcinācijas un antibiotiku attīstībai, un daudzus infekcijas gadījumus tagad var ārstēt vai novērst. Tomēr vēlāk atklājās, ka ne visas slimības izraisa baktērijas — piemēram, Gripa vai citi elpceļu saslimšanas gadījumi var būt saistīti ar vīrusi, bet skorbuts rodas no nepietiekama vitamīnu uzņemšanas. Zinātnieki tāpēc modificēja sākotnējo teoriju — šodien precīzāk teikt: "Dažas slimības izraisa baktērijas". Šis piemērs parāda, ka teorijas var būt ļoti noderīgas, bet vienmēr ir provizoriskas un gatavas precizēšanai, reaģējot uz jaunām liecībām.

Atšķirība starp teoriju, likumu un hipotēzi

Ir svarīgi atšķirt terminus:

• Hipotēze — sākotnējā ideja vai ierosinājums, kas ir pārbaudāms ar eksperimentiem.
• Teorija — plašāka, pamatojuma bagāta sistēma, kas izskaidro datus, apvieno vairākas hipotēzes un ļauj izteikt precīzus paredzējumus.
• Zinātnisks likums — bieži formulē kā vienkārša, vispārīga izteiksme par novērojumu modeli (piemēram, kustības likumi), kas apraksta, kas notiek, bet ne vienmēr sniedz pilnu izskaidrojumu, kāpēc.

Kādām īpašībām jāatbilst labai zinātniskajai teorijai

• Testējamība un falsificējamība — teorija ļauj izstrādāt eksperimentus, kas var to apstiprināt vai atspēkot.
• Paredzamība — spēja sniegt pareizus prognožu rezultātus jaunos apstākļos.
• Vienkāršība (parsimony) — nevajadzīgu pieņēmumu trūkums, ja vien tas nesamazina izskaidrošanas spēju.
• Saskaņotība ar citām labi pamatotām teorijām un datiem — teorijai jāatbilst zināšanu kopumam, piemēram, Fizika, ķīmija, bioloģija, ģeoloģija un astronomija nereti savstarpēji papildina viena otru.
• Atsaucamība uz jauniem datiem — spēja tikt koriģētai vai paplašinātai, ja parādās jauni novērojumi.
• Daudzpusība (consilience) — spēja izskaidrot dažādus, nošķirtus novērojumus vienā teorētiskā rāmē.

Kas notiek, ja teorija neiztur pārbaudi?

Izņēmuma atklāšana zinātniskajā teorijā ir svarīgs brīdis: tā var novest pie teorijas precizēšanas, ierobežot tās darbības lauku vai — retos gadījumos — pie pilnīgas aizstāšanas ar jaunu teoriju, kas labāk atbilst faktiem. Dažkārt pētnieks, kurš atklāj šādu izņēmumu, kļūst ievērojams; piemēram, Alberts Einšteins ar savu relativitātes teoriju parādīja, ka Īzaka Ņūtona kustības likumi nav pilnīgi universāli, īpaši pie ļoti lielām ātruma vai smaguma intensitātēm, kas izraisīja paradigmas maiņu fizikas izpratnē.

Dažas no mūsdienu nozīmīgākajām teorijām

Šeit ir uzskaitītas dažas no mūsdienu zinātnes galvenajām teorijām. Šīs teorijas ir pārbaudītas tūkstošiem reižu un līdz šim nav atrasti pārliecinoši izņēmumi to darbības laukā:

• Relativitātes teorija (īpašā un vispārīgā)
• Kvantmekanika (kvantu teorija)
• Evolūcijas teorija (dabiskā atlase)
• Atomu teorija un kvantu ķīmija
• Plate tectonics (litosfēras plākšņu teorija ģeoloģijā)
• Germ theory of disease (baktēriju slimību teorija un plašā mikrobu teorija)

Kopumā zinātniskā teorija nav "galīga patiesība", bet gan visuzticamākais un visplašāk pamatotais skaidrojums konkrētam dabas fenomenam. Tā pastāvīgi tiek pārbaudīta, uzlabota un, nepieciešamības gadījumā, aizstāta ar labāku teoriju, jo zinātne darbojas, balstoties uz pierādījumiem un kritisku domāšanu.

Meklēt pēc burta