과학 이론

Scientific theory
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과학적 이론은 결과의 관찰, 측정, 평가라는 공인된 프로토콜을 사용하여 과학적 방법에 따라 반복적으로 테스트되고 확인된 자연계와 우주의 측면을 설명하는 것입니다.가능하면 이론들은 실험에서 [1][2]통제된 조건하에서 테스트된다.실험 테스트에 응할 수 없는 상황에서는 이론이 유괴적 추론의 원칙을 통해 평가된다.확립된 과학 이론은 엄격한 정밀 조사를 견뎌냈고 과학 [3]지식을 구체화했다.

과학적 이론은 이론이 "왜" 또는 "어떻게"를 설명한다는 점에서 과학적 사실이나 과학적 법칙과 다르다: 사실은 단순하고 기본적인 관찰인 반면, 법은 사실 사이의 관계에 대한 진술이다.예를 들어, 뉴턴의 중력의 법칙은 물체 사이의 흡인력을 예측하는 데 사용될 수 있는 수학 방정식이지만, 중력이 어떻게 [4]작용하는지를 설명하는 이론은 아니다.Stephen Jay Gould는 "사실과 이론은 서로 다른 것이지, 점점 더 확실해지는 계층구조가 아니다"라고 썼다.사실은 세계의 데이터입니다.이론은 [5]사실을 설명하고 해석하는 아이디어의 구조입니다.

과학 분야에서 사용되는 과학 이론이라는 용어의 의미는 [6][note 1]이론의 일반적인 현지 사용과는 상당히 다릅니다.일상 언어에서 이론은 입증되지 않은 [6]추측을 나타내는 설명을 의미할 수 있는 반면, 과학에서는 검증되고 [1][2][3]타당하다고 널리 받아들여지는 설명을 묘사합니다.

과학 이론의 강점은 그것이 설명할 수 있는 현상의 다양성과 그 단순성과 관련이 있다.추가적인 과학적 증거가 수집됨에 따라, 과학 이론은 수정될 수 있고, 만약 새로운 발견에 적합하게 만들어질 수 없다면 궁극적으로 거부될 수 있다; 그러한 상황에서는, 더 정확한 이론이 필요하다.어떤 이론들은 너무 잘 확립되어 있어서 근본적으로 바뀔 것 같지 않다.경우에 따라서는 모든 데이터에 맞지 않는 과학적 이론이나 과학적 법칙이 특정 조건 하에서 근사치로 여전히 유용할 수 있습니다.예를 들어 [7][8][9]뉴턴의 운동 법칙은 빛의 속도에 비해 작은 속도에서의 특수 상대성 이론에 대한 매우 정확한 근사치입니다.

과학 이론은 검증이 가능하고 반증 가능한 예측을 [10]한다.그것들은 특정 자연 현상의 원인을 설명하고 물리적 우주의 측면이나 특정 연구 영역(예: 전기, 화학, 천문학)을 설명하고 예측하는 데 사용됩니다.다른 형태의 과학적 지식과 마찬가지로, 과학 이론은 연역적이면서도 [11]귀납적이면서 예측력과 설명력을 지향한다.과학자들은 이론들을 기술이나 의학의 발전을 촉진할 뿐만 아니라 과학 지식을 더 발전시키기 위해 사용한다.

종류들

알버트 아인슈타인은 두 가지 유형의 과학 이론을 설명했다: "건설 이론"과 "원리 이론".건설적인 이론은 현상을 위한 건설적인 모델이다. 예를 들어, 운동 이론이다.원리 이론은 뉴턴의 [12]운동 법칙과 같은 경험적 일반화이다.

특성.

필수 기준

일반적으로 대부분의 학계에서 받아들여지는 이론에는 하나의 단순한 기준이 있다.중요한 기준은 그 이론이 관찰 가능하고 반복 가능해야 한다는 것이다.앞서 언급한 기준은 사기를 방지하고 과학 자체를 영속화하기 위해 필수적이다.

세계의 지각판은 20세기 후반에 지도화 되었다.판구조론은 지진, 산, 대륙, 해양의 분포를 포함한 지구에 대한 수많은 관측을 성공적으로 설명한다.

이론을 포함한 모든 과학적 지식의 결정적인 특징은 반증가능하거나 시험가능한 예측을 하는 능력이다.그러한 예측의 목적적합성과 특수성은 이론이 잠재적으로 얼마나 유용한지를 결정한다.관측 가능한 예측을 하지 않는 예비 이론은 전혀 과학 이론이 아니다.검정하기에 충분히 구체적이지 않은 예측도 마찬가지로 유용하지 않습니다.두 경우 모두 "이론"이라는 용어는 적용되지 않습니다.

다음과 같은 기준을 충족한다면 지식의 기술체를 이론이라고 부를 수 있다.

  • 과학 연구의 광범위한 영역(예: 역학)에서 일관된 정확도로 반증 가능한 예측을 합니다.
  • 그것은 하나의 기초가 아닌 많은 독립적인 증거에 의해 잘 뒷받침된다.
  • 이것은 기존의 실험 결과와 일치하며 적어도 기존의 이론만큼 예측이 정확하다.

이러한 특성은 특수 및 일반 상대성 이론, 양자 역학, 판 구조론, 현대 진화적 합성 등과 같은 확립된 이론에도 해당된다.

기타 기준

게다가 과학자들은 다음과 같은 특성을 만족시키는 이론을 사용하는 것을 선호합니다.

  • 발견 시 완벽하게 맞지 않는 새로운 데이터를 설명하기 위해 사소한 적응을 거쳐 시간이 지남에 [13]따라 예측 능력을 높일 수 있다.
  • 이것은 가장 절약적인 설명 중 하나이며, Occam의 면도칼에 따라 제안된 실체나 설명 단계를 사용하는 데 있어 경제적입니다.이것은 현상에 대한 각각의 수용된 설명에 대해, 가능한 그리고 더 복잡한 대안들의 수가 매우 클 수 있기 때문입니다, 왜냐하면 사람들은 항상 그것들이 위조되는 것을 막기 위해 임시 가설로 실패한 설명들에 부담을 줄 수 있기 때문입니다; 그러므로, 더 복잡한 이론보다 더 단순한 이론이 선호됩니다.더 [14][15][16]테스트하기 쉽기 때문입니다.

과학단체의 정의

미국 국립과학아카데미는 다음과 같이 과학이론을 정의하고 있다.

이론의 형식적인 과학적 정의는 그 단어의 일상적인 의미와는 상당히 다르다.그것은 방대한 증거에 의해 뒷받침되는 자연의 일부 측면에 대한 포괄적인 설명을 말한다.많은 과학 이론들이 너무 잘 확립되어 있어서 어떤 새로운 증거도 그것들을 실질적으로 바꿀 것 같지 않다.예를 들어, 지구가 태양 주위를 돌고 있지 않거나(헬리오센트릭 이론), 생명체가 세포로 구성되어 있지 않거나(세포 이론), 물질이 원자로 구성되어 있지 않거나, 지구의 표면이 지질학적 시간계(구조론)에 걸쳐 움직인 단단한 판으로 분할되어 있지 않다는 것을 보여주는 새로운 증거는 없을 것이다.s)...과학 이론의 가장 유용한 특성 중 하나는 아직 [17]관찰되지 않은 자연 현상이나 현상에 대한 예측을 위해 사용될 수 있다는 것이다.

미국 과학 진흥 협회로부터:

과학 이론은 관찰과 실험을 통해 반복적으로 확인된 사실들의 본문에 기초해 자연계의 일부 측면에 대한 충분한 근거가 있는 설명입니다.이러한 사실에 입각한 이론들은 추측이 아니라 현실 세계에 대한 믿을 만한 설명들이다.생물학적 진화론은 단순한 이론 그 이상이다.그것은 물질의 원자 이론이나 질병의 세균 이론만큼 우주에 대한 사실적인 설명입니다.중력에 대한 우리의 이해는 아직 진행 중입니다.하지만 중력 현상은 진화와 마찬가지로 인정된 사실이다.

이론이라는 용어는 검증되지 않았지만 복잡한 가설이나 심지어 과학 모델을 설명하는 데 적절하지 않을 수 있습니다.

형성

로버트 훅이 초기 [18]현미경을 사용하여 세포를 처음 관찰했습니다.이것은 세포 이론의 발전으로 이어졌다.

과학적 방법은 미래의 실험 결과에 대한 가설로부터 예측을 도출하고, 그 예측이 유효한지를 보기 위해 그 실험을 수행함으로써 가설의 제안과 테스트를 포함한다.이것은 가설을 지지하거나 반대하는 증거를 제공한다.특정 연구 영역에서 충분한 실험 결과가 수집되면, 과학자들은 가능한 한 많은 것을 설명하는 체계를 제안할 수 있다.이 설명도 시험되어 필요한 기준(위 참조)을 충족하면 설명이 이론이 된다.충분한 증거를 수집하기가 어렵거나 복잡할 수 있기 때문에, 이것은 몇 년이 걸릴 수 있다.

모든 기준이 충족되면 적어도 일부 현상에 대한 최선의 설명으로 과학자들에 의해 널리 받아들여질 것이다(과학적 합의 참조).기존 이론으로는 설명할 수 없거나 정확하게 예측할 수 없는 현상을 예측하고 위변조 시도에 저항할 것이다.증거의 강도는 과학계에 의해 평가되며, 가장 중요한 실험은 여러 독립적인 그룹에 의해 복제될 것이다.

이론이 과학적으로 유용하기 위해 완벽하게 정확할 필요는 없다.예를 들어, 고전 역학에 의한 예측은 상대론적 영역에서는 부정확한 것으로 알려져 있지만, 일반적인 인간 [7]경험의 비교적 낮은 속도에서는 거의 정확하게 들어맞습니다.화학에서, 산성과 염기성 화합물의 근본적인 성질에 대해 매우 다른 설명을 제공하는 많은 산염기 이론들이 있지만, 그것들은 그들의 화학적 [19]행동을 예측하는 데 매우 유용하다.과학의 모든 지식처럼, 어떤 이론도 완전히 확신할 수 없다. 왜냐하면 미래의 실험이 이론의 [9]예측과 충돌할 가능성이 있기 때문이다.하지만, 과학적 합의에 의해 뒷받침된 이론들은 과학적 지식 중 가장 높은 수준의 확실성을 가지고 있다. 예를 들어, 모든 물체는 중력의 영향을 받는다거나 지구상의 생명체가 공통의 [20]조상으로부터 진화했다는 것이다.

이론이 이미 충분히 강력한 증거에 의해 뒷받침되고 있다면, 이론의 수용은 모든 주요 예측을 검증할 필요가 없다.예를 들어, 특정 테스트는 실행 불가능하거나 기술적으로 어려울 수 있습니다.그 결과 이론에서는 아직 확인되지 않았거나 증명되지 않은 예측을 할 수 있다.이 경우 예측 결과는 "이론"이라는 용어로 비공식적으로 설명될 수 있다.이러한 예측은 나중에 테스트될 수 있으며, 만약 그것이 틀리면 이론의 수정이나 거부로 이어질 수 있습니다.

변경 및 개선

이론의 예측에 반하는 실험 결과가 관찰되면 과학자들은 먼저 실험 설계가 건전한지 여부를 평가하고, 만약 그렇다면 독립적인 복제를 통해 결과를 확인하게 된다.그리고 나서 이론의 잠재적인 개선점에 대한 탐색이 시작됩니다.해법은 이론의 기존 [21]틀 안에서 만족스러운 설명이 발견되면 이론의 사소한 또는 큰 변화를 필요로 할 수 있다.시간이 지남에 따라 연속적인 수정이 서로 겹쳐짐에 따라 이론이 일관되게 개선되고 예측 정확도가 향상됩니다.새로운 버전의 이론(또는 완전히 새로운 이론)은 마지막 것보다 더 예측적이고 설명적인 힘을 가져야 하기 때문에, 과학 지식은 시간이 지남에 따라 일관되게 더 정확해진다.

만약 이론이나 다른 설명에 대한 수정이 새로운 결과를 설명하기에 불충분해 보인다면, 새로운 이론이 필요할 수도 있다.과학적 지식은 보통 오래 지속되기 때문에,[9] 이것은 수정보다 훨씬 덜 흔히 발생한다.게다가 그러한 이론이 제안되고 받아들여질 때까지, 이전의 이론은 유지된다.이는 다른 맥락에서의 예측력에 의해 검증되었듯이 다른 많은 현상에 대해 여전히 가장 잘 이용 가능한 설명이기 때문이다.예를 들어, 수성의 근일점 세차운동이 뉴턴 [22]역학을 위반한다는 것은 1859년부터 알려져 왔지만, 상대성이론이 충분한 증거에 의해 뒷받침될 때까지 이 이론은 최고의 설명으로 남아있었다.또한, 새로운 이론들이 한 사람에 의해 제안될 수도 있고 많은 사람들에 의해 제안될 수도 있지만, 수정의 순환은 결국 많은 [23]다른 과학자들의 공헌을 포함한다.

변경 후, 인정된 이론은 더 많은 현상을 설명하고 더 큰 예측력을 갖게 될 것이다(그렇지 않으면 변경은 채택되지 않을 것이다). 그러면 이 새로운 설명은 추가 대체 또는 수정에 개방될 것이다.만약 어떤 이론이 반복된 테스트에도 불구하고 수정이 필요하지 않다면, 이것은 그 이론이 매우 정확하다는 것을 의미한다.이것은 또한 받아들여진 이론들이 시간이 지남에 따라 계속해서 증거를 축적한다는 것을 의미하며, 이론(또는 이론의 어떤 원리들)이 받아들여진 채로 있는 기간은 종종 그것을 뒷받침하는 증거의 강도를 나타낸다.

통일

양자역학에서 원자의 전자는 핵 주위의 궤도를 차지한다.이 이미지는 세 가지 에너지 수준(1, 2, 3)에서 수소 원자(s, p, d)의 궤도를 보여줍니다.밝은 영역은 높은 확률 밀도에 해당합니다.

어떤 경우에, 두 개 이상의 이론이 근사치 또는 특별한 경우로서 이전의 이론을 설명하는 단일 이론으로 대체될 수 있습니다. 이것은 이론의 [8]통일이라고 불립니다.예를 들어, 전기와 자성은 [24]이제 전자기학이라고 불리는 같은 현상의 두 가지 측면으로 알려져 있다.

다른 이론들의 예측들이 서로 모순되는 것처럼 보일 때, 이것은 또한 추가적인 증거나 통일에 의해 해결된다.예를 들어, 19세기의 물리 이론은 태양이 특정한 지질학적 변화뿐만 아니라 생명의 진화를 허락할 만큼 충분히 오랫동안 타오르지 않았다는 것을 암시했다.이것은 태양의 [25]주요 에너지원인 핵융합 발견으로 해결되었다.모순은 또한 보다 근본적인 (비충돌적인) 현상에 근접한 이론의 결과로 설명될 수 있다.예를 들어, 원자 이론은 양자 역학의 근사치이다.현재의 이론은 다른 모든 이론이 [26]근사치인 세 개의 개별적인 기본 현상을 설명한다; 이러한 것의 잠재적 통합은 때때로 만물의 [8]이론이라고 불린다.

예: 상대성

1905년, 알버트 아인슈타인은 특수 상대성 원리를 발표했고, 그것은 곧 [27]이론이 되었다.특수상대성이론은 갈릴레오 불변성의 뉴턴 원리와 전자기장의 [28]정렬을 예측했다.특수 상대성 이론에서 발광 에테르를 생략함으로써 아인슈타인은 상대 운동 중인 물체의 시간 팽창과 길이 수축은 관성적이라고 말했다. 즉, 관찰자에 의해 측정될 때 물체는 일정한 속도, 즉 방향에 따른 속도를 보인다.그래서 그는 에테르 성질의 역동적인 결과로서 실험적인 수수께끼를 풀기 위해 가설화되고 전기역학 이론에 삽입된 로렌츠 변환과 로렌츠 수축의 가설을 복제했다.우아한 이론인 특수상대성이론은 질량과 에너지가 서로 변환되는 등가성과 전자기장의 들뜸이 하나의 기준 프레임에서 전기로 볼 수 있지만 다른 기준 프레임에서는 자기로 볼 수 있다는 역설의 해결과 같은 [29]그 자체의 결과를 낳았습니다.

아인슈타인은 관성적이든 가속적이든 모든 [30]기준 프레임에 불변성 원리를 일반화하려고 했다.아인슈타인은 뉴턴의 중력(먼 곳에서 순간적으로 작용하는 중심력)을 거부하면서 중력장을 추정했다.1907년 아인슈타인의 등가원리는 균일한 중력장 내에서 자유낙하를 하는 것은 [30]관성운동과 동등하다는 것을 암시했다.특수상대성이론의 효과를 3차원으로 확장함으로써 일반상대성이론은 4D 시공간을 기하학적으로 변화시키고 모든 국지적 물체의 경로를 설정하는 중력장으로 간주하면서 길이수축을 공간수축으로 확장했다.질량이 없는 에너지조차도 4D 시공간에서 기하학적 "표면"을 "곡선"으로써 국소 물체에 중력 운동을 가합니다.하지만 에너지가 광활하지 않다면, 단지 움직임을 예측할 때 공간 수축과 시간 지연의 상대론적 효과는 무시할 수 있다.일반상대성이론은 과학적 실재론을 통해 보다 설명적인 이론으로 받아들여지고 있지만, 뉴턴의 이론은 도구론을 통한 단순한 예측 이론으로 여전히 성공적이다.궤적을 계산하기 위해, 기술자들과 NASA는 여전히 [9]조작하기 더 쉬운 뉴턴의 방정식을 사용한다.

이론과 법칙

다음 항목도 참조하십시오.과학적 법칙

과학적 법칙과 과학적 이론 모두 가설의 형성과 테스트를 통해 과학적 방법으로 만들어지며 자연계의 행동을 예측할 수 있다.둘 다 일반적으로 관측치 및/[31]또는 실험 증거에 의해 잘 뒷받침됩니다.하지만, 과학적 법칙은 자연이 특정한 [32]조건에서 어떻게 행동할 것인지에 대한 서술적인 설명입니다.과학 이론은 범위가 더 넓으며, 자연이 어떻게 작동하고 왜 그것이 특정한 특징을 보이는지에 대한 포괄적인 설명을 제공합니다.이론은 많은 다른 출처에서 나온 증거에 의해 뒷받침되며, 하나 또는 여러 개의 [33]법칙을 포함할 수 있다.

일반적인 오해는 과학 이론이 충분한 데이터와 증거가 축적되면 결국 과학 법칙으로 귀결되는 기초적인 생각이라는 것이다.이론은 새로운 혹은 더 나은 증거가 축적되어도 과학적 법칙으로 바뀌지 않는다.이론은 언제나 이론으로 남을 것이고, 법은 언제나 [31][34][35]법으로 남을 것이다.이론과 법칙 모두 반박 [36]증거에 의해 잠재적으로 위조될 수 있다.

이론과 법칙 또한 가설과 다르다.가설과 달리 이론과 법칙은 단순히 과학적 [37][38]사실로 언급될 수 있다.그러나 과학에서 이론은 잘 [39]뒷받침되어도 사실과 다르다.예를 들어, 진화는 이론이자 사실이다.[6]

이론에 대해서

공리로서의 이론

논리실증주의자들은 과학이론을 형식적인 언어의 진술로 생각했다.1차 논리는 형식 언어의 한 예이다.논리 실증주의자들은 비슷한 과학 언어를 구상했다.과학 이론 외에도, 언어에는 관찰 문장("태양은 동쪽에서 뜬다")과 정의, 수학적 진술도 포함되어 있었다.이론에 의해 설명되는 현상은 감각에 의해 직접 관찰될 수 없는 경우(예를 들어 원자 및 전파) 이론적인 개념으로 취급되었다.이 관점에서, 이론은 공리로서 기능한다: 예측된 관찰은 유클리드 기하학에서 이론이 도출되는 것과 매우 유사하다.그러나 예측은 현실과 대조하여 검증되고 "축"은 직접적인 결과로 수정될 수 있다.

이 접근방식을 설명하기 위해 "이론에 대한 수용된 견해"라는 문구가 사용됩니다.일반적으로 연관된 용어는 "언어적"과 "통사적"이다.이러한 종류의 언어를 정확하게 정의하는데 있어서의 문제는, 예를 들면, 현미경으로 관찰된 물체이거나 이론적인 물체이며, 1970년대에 논리 실증주의의 효과적인 종말을 가져왔다.

모델로서의 이론

주요 기사:과학적 모형

과학적 이론을 명제가 아닌 모형과 동일시하는 이론의 의미론적 관점은 과학 [40][41][42]철학에서 이론 공식의 지배적인 위치로서 받아들여진 관점을 대체했다.모델은 도시 또는 국가의 [43][44]영역을 나타내는 그래픽 모델인 것과 유사한 현실('현실 모델')을 표현하기 위한 논리 프레임워크입니다.

수성 근일점 세차(과장)뉴턴의 예측으로부터 수성의 위치 편차는 세기당 [45][46]약 43초(약 60분의 2)이다.

이 접근법에서 이론은 필요한 기준을 충족하는 특정 범주의 모델입니다(위 참조).언어를 사용하여 모델을 기술할 수 있지만, 이론은 모델(또는 유사한 모델의 집합)일 뿐 모델을 기술하는 것은 아닙니다.예를 들어, 태양계의 모형은 태양과 행성을 나타내는 추상적인 물체들로 구성될 수 있다.이러한 물체는 위치, 속도 및 질량과 같은 관련 특성을 가집니다.모델 파라미터(예: 뉴턴의 중력의 법칙)는 위치와 속도가 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 결정합니다.이 모델은 미래의 관측을 정확하게 예측하는지 확인하기 위해 테스트될 수 있습니다; 천문학자들은 시간이 지남에 따라 모델 물체의 위치가 행성의 실제 위치와 일치하는지 확인할 수 있습니다.대부분의 행성에서 뉴턴 모형의 예측은 정확하지만 수성의 경우, 약간 부정확하고 일반 상대성 모형이 대신 사용되어야 한다.

"의미적"이라는 단어는 모델이 실제 세계를 표현하는 방식을 가리킨다.표현(문자 그대로 "재현상")은 현상의 특정 측면 또는 일련의 현상 간의 상호작용 방식을 기술합니다.예를 들어, 주택이나 태양계의 축척 모델은 분명히 실제 주택이나 실제 태양계가 아니다. 실제 주택이나 축척 모델로 표현되는 실제 태양계의 측면은 특정한 제한적인 방법으로만 실제 실체를 대표한다.집의 축척 모형은 집이 아니다; 하지만 현실을 이해하기를 원하는 과학자와 유사하게, 집에 대해 배우기를 원하는 사람에게, 충분히 상세한 축척 모형으로 충분할 것이다.

이론과 모델의 차이점

주요 기사:개념 모델

몇몇 논평가들은[47] 이론의 구별되는 특징은 설명적일 뿐만 아니라 설명적일 뿐 아니라 모델도 설명적일 뿐이라고 언급하였다(그러나 여전히 제한된 의미에서는 예측 가능).철학자 Stephen Pepper는 또한 이론과 모형을 구별했고, 1948년에 일반 모형과 이론은 과학자들이 어떻게 현상을 이론화하고 모형화해서 실험 가능한 가설에 도달하는지를 제한하는 "근원" 은유에 근거한다고 말했다.

엔지니어링 실무는 "수학 모델"과 "물리 모델"을 구별합니다.물리 모델 제작 비용은 컴퓨터 지원 설계 도구와 같은 컴퓨터 소프트웨어 패키지를 사용하여 먼저 수학적 모델을 생성함으로써 최소화할 수 있습니다.구성 요소 부품은 각각 모델링되고 제작 공차가 지정됩니다.분해 뷰 도면은 제작 시퀀스를 배치하는 데 사용됩니다.각 서브어셈블리를 표시하는 시뮬레이션 패키지를 사용하면 부품을 회전하고 확대하여 사실적으로 세부적으로 표시할 수 있습니다.건설용 자재 명세서 작성용 소프트웨어 패키지는 하청업체가 조립 공정을 전문으로 할 수 있게 해 기계 제조 비용을 여러 고객에게 분산시킨다.참고 항목: 컴퓨터 지원 엔지니어링, 컴퓨터 지원 제조 및 3D 프린팅

이론의 성립에 있어서의 전제 조건

가정(또는 공리)은 증거 없이 받아들여지는 진술이다.예를 들어, 논리적인 논의에서 전제조건으로 가정을 사용할 수 있습니다.Isaac Asimov는 다음과 같은 가정을 설명했다.

...어떤 가정이 진실인지 거짓인지를 입증할 방법이 없기 때문에 그 가정을 진실인지 거짓인지를 말하는 것은 옳지 않다(있다면 더 이상 가정이 아닐 것이다).추론이 현실과 일치하는지 여부에 따라 가정을 유용하거나 쓸모없는 것으로 간주하는 것이 좋다.우리는 어딘가에서 시작해야 하기 때문에 추측을 해야 하지만,[48] 최소한 가능한 한 추측을 적게 하도록 해야 한다.

모든 경험적 주장에 대해 특정 가정(예: 현실이 존재한다는 가정)이 필요하다.그러나, 이론들은 일반적으로 전통적인 의미의 가정을 하지 않는다(증거 없이 받아들여진 진술).가정은 종종 새로운 이론의 형성 중에 통합되지만, 이러한 가정은 (기존 이론에서와 같은) 증거에 의해 뒷받침되거나 이론을 검증하는 과정에서 증거가 생성된다.이것은 이론이 정확한 예측을 하는 것을 관찰하는 것만큼이나 간단할 수 있다. 이것은 처음에 만들어진 가정이 테스트된 조건 하에서 정확하거나 대략적으로 옳다는 증거이다.

이론이 가정이 유효할 때(또는 거의 유효할 때)에만 적용되도록 의도된 경우 증거 없이 기존의 가정을 사용할 수 있다.예를 들어, 특수 상대성 이론은 관성 기준 프레임을 가정합니다.이 이론은 가정이 타당할 때 정확한 예측을 하고, 가정이 타당하지 않을 때 정확한 예측을 하지 않는다.그러한 가정은 종종 오래된 이론들이 새로운 이론들에 의해 계승되는 지점이다. (비관성 기준 프레임에서도 일반 상대성 이론이 작용한다.)

"가정"이라는 용어는 어원학적으로 볼 때 실제로 표준 사용법보다 더 광범위하다.OED(Oxford English Dictionary)와 온라인 Wiktionary는 라틴어 출처를 acceptre("받아들이기, 받아들이기, 채택하기, 유용하기")로 표기하고 있으며, 이는 ad-("to, to, to, at")와 sumere(to, take)의 조합이다.옮겨 의미를 이탈리아 assumere와 스페인어 sumir에 그 뿌리들은 살아남는다." 취하다"의 옥스퍼드 영어 사전의 첫째 감각"실존하는(다),, 받아들이고, 채택" 있다.용어는 원래 종교적 맥락에서"하늘 위로를 받기", 특히"성모 마리아 천국에 몸을 반응, 부패로부터 해방되는 보호 받는",(1297년 CE)에이지만 간단히 또는"동반자 관계로 채택""협회로 받아들이다."하는 일했다게다가 assumere의 다른 감각들(나는)"(특성)을 자신의 투자",(ii)"수행할 것"(법 특히),(iii)"외모에 오직 자기 자신을 보유하고 있는 척 하는 조치를 취할 것", 그리고(iv)"일을 한다고 생각하는 것"(옥스퍼드 영어 사전 엔트리에서" 취하다"의 모든 감각;"가정"에 옥스퍼드 영어 사전 항목 거의 완벽하게 감각에 대칭이다)등이 포함됐다.. 따라서,"가정""이는 In또는 당연하게;추측으로 상정한다"("가정"의 유일한 11일 12개의 감각들, 그리고" 취하다"의 10층의 11감각)의 현대 일반적인 의미보다 다른 조합을 수반한다.

설명

과학 철학자로부터

칼 포퍼는 과학 이론의 특징을 다음과 [10]같이 설명했다.

  1. 우리가 확인을 찾는다면 거의 모든 이론에 대해 확인 또는 검증을 얻는 것은 쉽습니다.
  2. 확인은 위험한 예측의 결과일 경우에만 계산되어야 한다. 즉, 문제의 이론이 깨우치지 않았다면 이론과 양립할 수 없는 사건, 즉 이론을 반박할 사건을 예상했어야 했다.
  3. 모든 "좋은" 과학 이론은 금지 사항이다: 그것은 특정한 일이 일어나는 것을 금지한다.이론이 금지할수록 좋다.
  4. 상상할 수 있는 어떤 사건으로도 반박할 수 없는 이론은 비과학적이다.반박할 수 없는 것은 이론의 미덕이 아니라 악덕이다.
  5. 이론의 모든 진정한 테스트는 이론을 조작하거나 반박하려는 시도이다.시험가능성은 반증가능성이지만 시험가능성의 정도가 있다. 어떤 이론들은 다른 이론들보다 더 시험가능하고 반박에 더 노출되어 있다. 그들은 말하자면 더 큰 위험을 감수한다.
  6. 증거를 확인하는 것은 이론의 진정한 테스트의 결과일 때 이외에는 인정되어서는 안 되며, 이것은 이론을 조작하려는 심각하지만 실패한 시도로 제시될 수 있다는 것을 의미합니다.(이러한 '보증을 위한 증거'의 경우).
  7. 거짓으로 밝혀졌을 때, 일부 진정으로 시험할 수 있는 이론은 여전히 지지자들에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어 사후 가설이나 가정을 소개하거나 반론을 피할 수 있도록 사후 해석을 함으로써 말이다.그러한 절차는 항상 가능하지만, 증거를 조작함으로써 과학적 지위를 파괴하거나 최소한 낮추는 대가를 치르는 것만으로 이론을 반박으로부터 구한다.조작의 유혹은 과학 작업을 시작하기 전에 먼저 시험 프로토콜을 적는 시간을 가져 최소화 할 수 있다.

포퍼는 이론의 과학적 지위의 중심 기준은 "신뢰성, 반박성, 또는 시험성"[10]이라고 말함으로써 이러한 진술을 요약했다.스티븐 호킹은 이를 반영하며, "이론은 두 가지 요건을 충족한다면 좋은 이론이다.소수의 임의 요소만을 포함하는 모델을 기반으로 많은 종류의 관측치를 정확하게 기술해야 하며, 향후 관측 결과에 대해 명확한 예측을 해야 한다."그는 또한 귀납 논리의 필연적인 결과인 "증명할 수 없지만 반증할 수 있는" 이론의 본질과 "이론의 예측과 일치하지 않는 하나의 관찰이라도 발견함으로써 이론을 반증할 수 있다"[49]고 논한다.

몇몇 철학자들과 과학에 대한 역사학자들, 하지만 만약 하나의"이론"엄격한Popperian을 보였다, 필립 Kitcher, 지적하고 있기 때문에, 천왕성을 관찰하는 여러분이 처음으로 1781년에 발견되"거짓"뉴턴의 천체의 정비사가 될 것이라는 왜곡할 수 있는 진술의 집합 이론의 포퍼의 정의 wrong[50] 있다고 주장했다 가지고 있다.s.오히려, 사람들은 다른 행성이 천왕성의 궤도에 영향을 미쳤다고 제안했고, 이 예측은 결국 확인되었습니다.

키처는 "과학이 [51]실패할 수 있을 때만 성공할 수 있다는 생각에는 분명히 뭔가가 있다"는 포퍼의 의견에 동의한다.그는 또한 과학 이론에는 거짓될 수 없는 진술이 포함되며, 좋은 이론 또한 창의적이어야 한다고 말한다.그는 우리가 과학 이론을 "반증할 수 없는 진술들의 집합"으로 보는 반면, 다른 것들은 "보조 가설"이라고 부릅니다.

키처에 따르면, 좋은 과학 이론은 [51]세 가지 특징을 가지고 있어야 한다.

  1. 통일성: "과학은 통일되어야 한다…"좋은 이론은 단지 하나의 문제 해결 전략 또는 다양한 문제에 적용할 수 있는 소수의 문제 해결 전략으로 구성됩니다."
  2. 다산성: "뉴턴의 이론과 같은 위대한 과학 이론은 새로운 연구 분야를 엽니다.이론은 세상을 바라보는 새로운 시각을 제시하기 때문에, 새로운 질문을 하게 되고, 따라서 새롭고 유익한 연구를 시작하게 됩니다.전형적으로, 번창하는 과학은 불완전하다.언제든지 현재 답변할 수 있는 것보다 더 많은 의문을 제기합니다.그러나 불완전성이 악은 아니다.반대로 불완전성은 풍요의 어머니다.좋은 이론은 생산적이어야 합니다.새로운 의문을 제기하고 문제 해결 전략을 포기하지 않고 그 질문에 대답할 수 있다고 가정해야 합니다.
  3. 독립적으로 시험할 수 있는 보조 가설: "보조 가설은 그것이 해결하도록 도입된 특정 문제와 독립적으로 시험할 수 있어야 하며, 그것이 저장하도록 설계된 이론과는 무관해야 한다." (예를 들어, 해왕성의 존재에 대한 증거는 천왕성 궤도의 이상과는 무관하다.)

포퍼의 이론을 포함한 이론의 다른 정의와 마찬가지로, 키처는 이론이 관찰적 결과를 가진 진술을 포함해야 한다는 것을 분명히 한다.그러나 천왕성 궤도의 불규칙한 관측과 마찬가지로 위변조는 관측의 가능한 결과 중 하나일 뿐이다.새로운 가설의 생산은 또 다른 가능하고 똑같이 중요한 결과이다.

유추와 비유

과학 이론의 개념은 또한 유추와 은유를 사용하여 묘사되었다.예를 들어, 논리 경험론자인 칼 구스타프 헴펠은 과학 이론의 구조를 "복잡한 공간 네트워크"에 비유했습니다.

그것의 용어는 매듭으로 표현되는 반면, 후자를 연결하는 스레드는 부분적으로 정의에 대응하고 일부는 이론에 포함된 기본 및 파생 가설에 대응합니다.전체 시스템은, 말하자면, 관찰면 위에 떠서 해석 규칙에 의해 고정된다.이것들은 네트워크의 일부가 아니라 후자의 특정 포인트를 관찰 평면 내의 특정 장소와 링크하는 문자열로 간주될 수 있습니다.이러한 해석적 연결들에 의해, 네트워크는 과학 이론으로서 기능할 수 있습니다: 특정 관측 데이터로부터, 우리는 이론 네트워크의 어떤 점으로 올라갈 수 있습니다, 그리고 거기서 정의와 가설을 통해, 다른 점으로, 다른 해석적 문자열이 그것의 평면으로 하강하는 것을 허락합니다.관찰.[52]

마이클 폴라니는 이론과 지도를 유추했다.

이론은 나 자신과는 다른 것이다.그것은 규칙 체계로서 문서로 기술될 수 있으며, 그러한 용어로 더 완전하게 기술될 수 있는 것이 보다 진정한 이론이다.이 점에서 수학이론은 최고조에 달합니다.하지만 심지어 지리 지도도 그 자체로 미지의 지역을 통해 길을 찾기 위한 엄격한 규칙들을 완벽하게 구현하고 있다.사실, 모든 이론은 시간과 [53]공간에 걸쳐 확장된 지도의 한 종류로 여겨질 수 있다.

과학 이론은 또한 세상에 대한 기본적인 정보를 담고 있는 책, 연구하고 쓰고 공유해야 하는 책이라고 생각할 수 있다.1623년 갈릴레오 갈릴레이는 이렇게 썼다.

철학[즉 물리학]은 우리의 시선에 끊임없이 열려 있는 이 웅장한 책에 쓰여져 있지만, 먼저 언어를 이해하고 그것이 쓰여진 글자를 해석하는 법을 배우지 않으면 이해할 수 없다.그것은 수학의 언어로 쓰여져 있고, 그 문자는 삼각형, 원, 그리고 다른 기하학적 도형들로 되어 있는데, 이 도형들이 없이는 인간으로서는 단 한 단어도 이해할 수 없다. 이러한 도형들이 없으면 사람들은 어두운 [54]미로 속을 헤매고 있다.

이 책의 은유는 현대 과학 철학자 Ian Hacking에 의해 다음 구절에서도 적용될 수 있다.

나는 아르헨티나 판타지가 더 좋다.신은 옛 유럽인들이 상상했던 종류의 자연의 책을 쓰지 않았다.그는 보르헤스 도서관을 썼는데, 각각의 책은 가능한 한 간결하지만, 각각의 책은 서로 모순된다.장황한 책은 없다.모든 책에는 인간이 쉽게 접할 수 있는 자연의 일부가 있기 때문에 그 책은 현재 일어나고 있는 일을 이해하고 예측하고 영향을 줄 수 있습니다.라이프니츠는 신은 가장 단순한 법칙을 선택하면서 다양한 현상을 극대화하는 세계를 선택했다고 말했다.바로 그렇다. 그러나 현상을 극대화하고 가장 간단한 법칙을 갖는 가장 좋은 방법은 서로 모순되는 법칙을 갖는 것이다. 각 법칙은 이것저것 적용되지만 모든 [55]법칙에는 적용되지 않는다.

물리학에서

물리학에서 이론이라는 용어는 일반적으로 작은 기본 가설 집합에서 파생된 수학적 프레임워크에 사용됩니다(일반적으로 공간이나 시간에서의 위치의 평등, 전자 등의 동일성 등 대칭).물리 시스템의 특정 카테고리에 대해 실험적인 예측을 생성할 수 있습니다.좋은 예는 맥스웰 방정식이라고 불리는 몇 가지 방정식의 형태로 게이지 대칭에서 도출된 결과를 포괄하는 고전 전자기학입니다.고전 전자기 이론의 특정한 수학적 측면은 그것들을 뒷받침하는 일관되고 재현 가능한 증거의 수준을 반영하여 "전자석의 법칙"이라고 불립니다.일반적으로 전자기 이론 내에서, 전자기학이 특정 상황에 어떻게 적용되는지에 대한 수많은 가설이 있다.이러한 가설의 대부분은 이미 충분히 테스트된 것으로 간주되고 있으며, 새로운 가설은 항상 만들어지고 있으며, 아마도 검증되지 않은 것일 수도 있습니다.후자의 예로는 방사선 반력을 들 수 있다.2009년 현재, 전하의 주기적 운동에 대한 영향은 싱크로트론에서 감지되지만, 시간에 따른 평균 효과로만 감지된다.일부 연구자들은 현재 이러한 효과를 순간적인 수준에서 관찰할 수 있는 실험을 고려하고 있다(즉,[56][57] 시간에 따라 평균화되지 않음).

예

많은 연구 분야는 특정 명명된 이론(예: 발달 생물학)을 가지고 있지 않습니다.명명된 이론 밖의 과학적 지식은 그것을 뒷받침하는 증거의 양에 따라 여전히 높은 수준의 확실성을 가질 수 있다.또한 이론이 여러 분야에서 증거를 끌어내기 때문에 분류가 절대적이지 않다는 점에 유의하십시오.

설명 메모

  1. ^ 인용: "이론의 공식적인 과학적 정의는 일상적인 단어의 의미와는 상당히 다릅니다.그것은 방대한 증거에 의해 뒷받침되는 자연의 어떤 측면에 대한 포괄적인 설명을 말합니다."

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