Hypothese, Modell, Theorie und Gesetz

Im allgemeinen Sprachgebrauch haben die Wörter Hypothese, Modell, Theorie und Gesetz unterschiedliche Interpretationen und werden manchmal ohne Präzision verwendet, aber in der Wissenschaft haben sie sehr genaue Bedeutungen.

Hypothese

Der vielleicht schwierigste und faszinierendste Schritt ist die Entwicklung einer spezifischen, überprüfbaren Hypothese. Eine nützliche Hypothese ermöglicht Vorhersagen durch Anwendung deduktiven Denkens, häufig in Form einer mathematischen Analyse. Es handelt sich um eine begrenzte Aussage zu Ursache und Wirkung in einer bestimmten Situation, die durch Experimentieren und Beobachten oder durch statistische Analyse der Wahrscheinlichkeiten aus den erhaltenen Daten überprüft werden kann. Das Ergebnis der Testhypothese sollte derzeit unbekannt sein, damit die Ergebnisse nützliche Daten zur Gültigkeit der Hypothese liefern können.

Manchmal wird eine Hypothese entwickelt, die darauf warten muss, dass neues Wissen oder neue Technologie testbar ist. Das Konzept der Atome wurde von den alten Griechen vorgeschlagen, die keine Möglichkeit hatten, es zu testen. Jahrhunderte später, als mehr Wissen verfügbar wurde, gewann die Hypothese Unterstützung und wurde schließlich von der wissenschaftlichen Gemeinschaft akzeptiert, obwohl sie im Laufe des Jahres viele Male geändert werden musste. Atome sind nicht unteilbar, wie die Griechen vermuteten.

Modell

EIN Modell- wird für Situationen verwendet, in denen bekannt ist, dass die Hypothese ihre Gültigkeit einschränkt. Das Bohr-Modell des Atoms zum Beispiel zeigt Elektronen, die ähnlich wie Planeten im Sonnensystem den Atomkern umkreisen. Dieses Modell ist nützlich bei der Bestimmung der Energien der Quantenzustände des Elektrons im einfachen Wasserstoffatom, aber es repräsentiert keineswegs die wahre Natur des Atoms. Wissenschaftler (und Studenten der Naturwissenschaften) verwenden häufig solche idealisierten Modelle, um einen ersten Einblick in die Analyse komplexer Situationen zu erhalten.

Theorie und Gesetz

EIN wissenschaftliche Theorie oder Gesetz stellt eine Hypothese (oder eine Gruppe verwandter Hypothesen) dar, die durch wiederholte Tests bestätigt wurde, die fast immer über einen Zeitraum von vielen Jahren durchgeführt wurden. Im Allgemeinen ist eine Theorie eine Erklärung für eine Reihe verwandter Phänomene, wie die Evolutionstheorie oder die Urknalltheorie. 

Das Wort "Gesetz" wird oft in Bezug auf eine bestimmte mathematische Gleichung verwendet, die die verschiedenen Elemente innerhalb einer Theorie in Beziehung setzt. Pascals Gesetz bezieht sich auf eine Gleichung, die Druckunterschiede beschreibt, die auf der Höhe beruhen. In der von Sir Isaac Newton entwickelten allgemeinen Gravitationstheorie wird die Schlüsselgleichung, die die Gravitationsanziehung zwischen zwei Objekten beschreibt, als Gravitationsgesetz bezeichnet.

Heutzutage wenden Physiker selten das Wort "Gesetz" auf ihre Ideen an. Dies liegt zum Teil daran, dass sich herausgestellt hat, dass so viele der früheren "Naturgesetze" weniger Gesetze als Richtlinien sind, die innerhalb bestimmter Parameter gut funktionieren, jedoch nicht innerhalb anderer.

Wissenschaftliche Paradigmen

Sobald eine wissenschaftliche Theorie aufgestellt ist, ist es sehr schwierig, die wissenschaftliche Gemeinschaft dazu zu bringen, sie zu verwerfen. In der Physik stieß das Konzept des Äthers als Medium für die Übertragung von Lichtwellen Ende des 19. Jahrhunderts auf heftigen Widerspruch, wurde jedoch erst Anfang des 20. Jahrhunderts außer Acht gelassen, als Albert Einstein alternative Erklärungen für die Wellennatur des Lichts vorschlug, auf die er sich nicht stützte ein Medium zur Übertragung.

Der Wissenschaftsphilosoph Thomas Kuhn entwickelte den Begriff wissenschaftliches Paradigma die Arbeitstheorien zu erklären, nach denen die Wissenschaft arbeitet. Er hat umfangreiche Arbeiten an der wissenschaftliche Revolutionen Dies geschieht, wenn ein Paradigma zugunsten einer neuen Reihe von Theorien umgeworfen wird. Seine Arbeit legt nahe, dass sich die Natur der Wissenschaft ändert, wenn sich diese Paradigmen signifikant unterscheiden. Die Natur der Physik vor der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik unterscheidet sich grundlegend von der nach ihrer Entdeckung, ebenso wie die Biologie vor Darwins Evolutionstheorie sich grundlegend von der darauf folgenden Biologie unterscheidet. Die Art der Anfrage ändert sich.

Eine Konsequenz der wissenschaftlichen Methode besteht darin, zu versuchen, bei diesen Revolutionen die Konsistenz der Untersuchung aufrechtzuerhalten und Versuche zu vermeiden, bestehende Paradigmen aus ideologischen Gründen zu stürzen.

Ockhams Rasiermesser

Ein Hinweisprinzip in Bezug auf die wissenschaftliche Methode ist Ockhams Rasiermesser (abwechselnd Ockham's Razor), benannt nach dem englischen Logiker und Franziskanermönch Wilhelm von Ockham aus dem 14. Jahrhundert. Occam schuf das Konzept nicht - das Werk von Thomas von Aquin und sogar Aristoteles bezog sich auf eine Form davon. Der Name wurde ihm zum ersten Mal (nach unserem Wissen) im 19. Jahrhundert zugeschrieben, was darauf hindeutet, dass er die Philosophie so sehr vertreten hat, dass sein Name damit in Verbindung gebracht wurde.

Das Rasiermesser wird oft in lateinischer Sprache angegeben als:

entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem

oder übersetzt ins Englische: