Szukasz dowodu? Nie ma czegoś takiego w większości badań. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC

Jako astrofizyk żyję i oddycham nauką. Wiele z tego, co czytam i słyszę, jest sformułowane w języku nauki, który dla osób postronnych może wydawać się czymś więcej niż żargonem i bełkotem. Ale jedno słowo jest rzadko wypowiadane lub drukowane w nauce i to słowo jest „dowodem”. W rzeczywistości nauka ma niewiele wspólnego z „udowadnianiem” czegokolwiek.

Te słowa mogły sprawić, że na twoją twarz pojawił się zmartwiony wyraz, zwłaszcza, że ​​media nieustannie mówią nam, że nauka dowodzi, poważnych rzeczy o potencjalnych konsekwencjach, takich jak kurkuma może najwyraźniej zastąpić leki 14udowodniły to bardziej niepoważne rzeczy, takie jak nauka mozzarella to optymalny ser do pizzy.

Z pewnością nauka to udowodniła i wiele innych rzeczy. Skąd!

Droga matematyka

Matematycy dowodzą rzeczy, a to oznacza coś dość specyficznego. Matematycy ustalają szczególny zestaw podstawowych zasad, zwanych aksjomatami, i określają, które stwierdzenia są prawdziwe w ramach.

Jednym z najbardziej znanych z nich jest starożytna geometria Euclid. Mając tylko garść zasad określających idealną, płaską przestrzeń, niezliczone dzieci w ciągu ostatnich kilku tysiącleci pociły się, aby to udowodnić Pitagorasrelacja dla trójkątów prostokątnych lub to, że linia prosta będzie przecinać okrąg co najwyżej w dwóch miejscach, lub mnóstwo innych stwierdzeń, które są prawdziwe w obrębie Zasady Euklidesa.

Podczas gdy świat Euklidesa jest doskonały, określony przez proste linie i koła, wszechświat, w którym żyjemy, nie jest. Figury geometryczne narysowane papierem i ołówkiem są jedynie przybliżeniem świata Euklidesa, w którym stwierdzenia prawdy są absolutne.

W ciągu ostatnich kilku stuleci zdaliśmy sobie sprawę, że geometria jest bardziej skomplikowana niż w przypadku Euklidesa, z matematykami takimi jak Gaus, Łobaczewski i Riemann co daje nam geometrię zakrzywionych i wypaczonych powierzchni.

W tym geometria nieeuklidesowa, mamy nowy zestaw aksjomatów i podstawowych zasad oraz nowy zestaw stwierdzeń absolutnej prawdy, które możemy udowodnić.

Reguły te są niezwykle przydatne do poruszania się po tej (prawie) okrągłej planecie. Jeden z Einstein(wiele) wielkich osiągnięć polegało na pokazaniu, że samo zakrzywienie i wypaczenie czasoprzestrzeni może wyjaśnić grawitację.

Jednak matematyczny świat geometrii nieeuklidesowej jest czysty i doskonały, a więc jedynie przybliżeniem do naszego bałaganu.

Czym jest nauka?

Ale w nauce jest matematyka, płaczesz. Właśnie wykładałem na temat pól magnetycznych, całek liniowych i rachunku wektorowego i jestem pewien, że moi uczniowie chętnie zgodziliby się, że w nauce jest mnóstwo matematyki.

Podejście jest takie samo jak w przypadku innych matematyki: zdefiniuj aksjomaty, zbadaj konsekwencje.

Słynny Einstein E = mc², zaczerpnięte z postulatów postrzegania praw elektromagnetyzmu przez różnych obserwatorów, jego specjalna teoria względności, jest tego najlepszym przykładem.

Ale takie matematyczne dowody są tylko częścią historii nauki.

Ważnym elementem, który definiuje naukę, jest to, czy takie prawa matematyczne są dokładnym opisem wszechświata, który widzimy wokół nas.

Aby to zrobić, musimy zgromadzić dane poprzez obserwacje i eksperymenty dotyczące zjawisk naturalnych, a następnie porównać je z przewidywaniami matematycznymi i prawami. Słowo kluczowe dla tego przedsięwzięcia to „dowód”.

Detektyw naukowy

Strona matematyczna jest czysta i czysta, podczas gdy obserwacje i eksperymenty są ograniczone technologiami i niepewnościami. Porównywanie tych dwóch elementów jest zamknięte w matematycznych polach statystyki i wnioskowania.

Wiele, ale nie wszyscy, polegają na szczególnym podejściu do tego znanego jako Rozumowanie bayesowskie włączyć obserwacyjne i eksperymentalne dowody do tego, co wiemy i zaktualizować naszą wiarę w konkretny opis wszechświata.

 Jedynym sposobem jest dla tych jabłek. Flickr / Don LaVange, CC BY

Tutaj wiara oznacza pewność siebie w konkretnym modelu będącym dokładnym opisem natury w oparciu o to, co wiesz. Pomyśl o tym trochę jak o kursach bukmacherskich na konkretny wynik.

Nasz opis grawitacji wydaje się całkiem dobry, więc może być faworytem, ​​że jabłko spadnie z gałęzi na ziemię.

Ale mam mniej pewności, że elektrony są małymi pętlami wirującej i wirującej struny proponowanej przez teorię superstrun, i może to być od tysiąca do jednego, że dostarczy dokładnych opisów przyszłych zjawisk.

Nauka jest więc ciągłym dramatem na sali sądowej, w którym jury otrzymuje ciągły strumień dowodów. Ale nie ma jednego podejrzanego, a nowi podejrzani regularnie przyjeżdżają. W świetle rosnących dowodów, jury stale aktualizuje swoją opinię na temat tego, kto jest odpowiedzialny za dane.

Ale nigdy nie zostaje wydany żaden wyrok o absolutnej winie lub niewinności, ponieważ stale gromadzone są dowody, a przed sądem paraduje więcej podejrzanych. Jury może jedynie zdecydować, że jeden podejrzany jest bardziej winny niż inny.

Co dowiodła nauka?

W sensie matematycznym, pomimo wszystkich lat badań nad sposobem działania wszechświata, nauka niczego nie udowodniła.

 Zaznacz miejsce, w którym nic nie zostało udowodnione. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND

Każdy model teoretyczny jest dobrym opisem otaczającego nas wszechświata, przynajmniej w pewnym zakresie skal, który jest przydatny.

Ale eksploracja nowych terytoriów ujawnia braki, które obniżają nasze przekonanie, czy dany opis nadal dokładnie reprezentuje nasze eksperymenty, podczas gdy nasza wiara w alternatywy może rosnąć.

Czy ostatecznie poznamy prawdę i utrzymamy w naszych rękach prawa, które naprawdę rządzą działaniem kosmosu?

Chociaż nasz stopień wiary w niektóre modele matematyczne może być coraz silniejszy, bez nieskończonej ilości testów, w jaki sposób możemy być pewni, że są rzeczywistością?

Myślę, że najlepiej zostawić ostatnie słowo jednemu z największych fizyków, Richard Feynman, na czym polega bycie naukowcem:

Mam przybliżone odpowiedzi i możliwe przekonania z różnymi stopniami pewności co do różnych rzeczy, ale nie jestem absolutnie niczego pewien.

{vembed Y=Na-KzVwu6es}

O autorze

Geraint Lewis, profesor astrofizyki, Uniwersytet w Sydney

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

Zmiany klimatu: co każdy musi wiedzieć

Joseph Romm
Podstawowy element tego, co będzie decydującym zagadnieniem naszych czasów, Zmiany klimatu: co każdy musi wiedzieć® to przejrzysty przegląd nauki, konfliktów i implikacji naszej ocieplającej się planety. Joseph Romm, główny doradca naukowy National Geographic Lata życia niebezpiecznie serial i jeden z „100 ludzi, którzy zmieniają Amerykę” Rolling Stone'a ” Zmiana klimatu oferuje przyjazne dla użytkownika, rygorystyczne naukowo odpowiedzi na najtrudniejsze (i powszechnie upolitycznione) pytania dotyczące tego, co klimatolog Lonnie Thompson uznał za „jasne i aktualne zagrożenie dla cywilizacji”. Dostępne na Amazon

Zmiany klimatu: Nauka o globalnym ociepleniu i nasza przyszłość energetyczna Drugie wydanie

autor: Jason Smerdon
To drugie wydanie Zmiana klimatu jest dostępnym i kompleksowym przewodnikiem po nauce stojącej za globalnym ociepleniem. Znakomicie zilustrowany tekst jest skierowany do studentów na różnych poziomach. Edmond A. Mathez i Jason E. Smerdon przedstawiają obszerne, pouczające wprowadzenie do nauki, które leży u podstaw naszego zrozumienia systemu klimatycznego i wpływu działalności człowieka na ocieplenie naszej planety. Mathez i Smerdon opisują role atmosfery i oceanu baw się w naszym klimacie, przedstaw koncepcję bilansu promieniowania i wyjaśnij zmiany klimatu, które miały miejsce w przeszłości. Opisują również działania człowieka mające wpływ na klimat, takie jak emisje i wylesianie gazów cieplarnianych i aerozoli, a także skutki zjawisk naturalnych.  Dostępne na Amazon

Nauka o zmianach klimatu: kurs praktyczny

autor: Blair Lee, Alina Bachmann
Nauka o zmianach klimatu: kurs praktyczny wykorzystuje tekst i osiemnaście praktycznych zajęć wyjaśnianie i nauczanie nauki o globalnym ociepleniu i zmianach klimatu, o tym, jak ludzie są odpowiedzialni oraz o tym, co można zrobić, aby spowolnić lub zatrzymać tempo globalnego ocieplenia i zmian klimatu. Ta książka jest kompletnym, kompleksowym przewodnikiem po niezbędnym temacie środowiskowym. Tematy omówione w tej książce obejmują: w jaki sposób cząsteczki przenoszą energię ze słońca do ogrzania atmosfery, gazy cieplarniane, efekt cieplarniany, globalne ocieplenie, rewolucję przemysłową, reakcję spalania, pętle sprzężenia zwrotnego, związek między pogodą a klimatem, zmianę klimatu, pochłaniacze dwutlenku węgla, wymieranie, ślad węglowy, recykling i energia alternatywna. Dostępne na Amazon

Od wydawcy:
Zakupy na Amazon iść na pokrycie kosztów przynoszą InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, i ClimateImpactNews.com bez kosztów i bez reklamodawców śledzących twoje nawyki przeglądania. Nawet jeśli klikniesz link, ale nie kupisz tych wybranych produktów, wszystko, co kupisz podczas tej samej wizyty w Amazon, płaci nam niewielką prowizję. Nie ponosisz żadnych dodatkowych kosztów, więc proszę przyczynić się do wysiłku. Możesz też skorzystaj z tego linku do korzystania z Amazon w dowolnym momencie, aby pomóc wesprzeć nasze wysiłki.