Mencari bukti? Tiada perkara sedemikian dalam kebanyakan penyelidikan. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC

Sebagai ahli astrofizik, saya hidup dan bernafas sains. Kebanyakan dari apa yang saya baca dan dengar disentuh dalam bahasa sains yang mana orang luar boleh kelihatan sedikit lebih banyak daripada jargon dan kurang ajar. Tetapi satu perkataan jarang dituturkan atau dicetak dalam sains dan perkataan itu "bukti". Malah, sains tidak mempunyai kaitan dengan "membuktikan" apa-apa.

Kata-kata ini mungkin menyebabkan ungkapan yang merisaukan merayap di wajah anda, terutamanya apabila media terus memberitahu kita bahawa sains membuktikan perkara-perkara, perkara-perkara serius dengan akibat yang mungkin, seperti kunyit boleh menggantikan ubat 14, dan perkara-perkara yang lebih remeh seperti sains telah membuktikannya mozzarella adalah keju optimum untuk pizza.

Sesungguhnya sains telah membuktikan ini, dan banyak perkara lain. Tidak begitu!

Cara ahli matematik

Ahli matematik membuktikan perkara-perkara, dan ini bermakna sesuatu yang agak spesifik. Ahli matematik meletakkan satu peraturan asas tertentu, yang dikenali sebagai aksioma, dan menentukan kenyataan mana yang benar dalam rangka kerja.

Salah satu yang paling terkenal ialah geometri kuno Euclid. Dengan hanya segelintir peraturan yang menentukan ruang yang sempurna, rata, kanak-kanak yang tidak terkira banyaknya sejak beberapa milenium yang lalu telah berpeluh untuk membuktikan Pythagorashubungannya dengan segi tiga tepat, atau garis lurus akan menyilangkan bulatan paling banyak di dua lokasi, atau segudang pernyataan lain yang benar dalam Peraturan Euclid.

Sedangkan dunia Euclid sempurna, ditentukan oleh garis lurus dan lingkarannya, alam semesta yang kita huni tidak. Angka-angka geometri yang dilukis dengan kertas dan pensil hanyalah perkiraan dunia Euclid di mana pernyataan kebenaran adalah mutlak.

Sejak beberapa abad yang lalu kita telah menyedari bahawa geometri adalah lebih rumit daripada Euclid, dengan hebat matematik seperti Gauss, Lobachevsky and Riemann memberi kita geometri permukaan melengkung dan melengkung.

Di dalam ini geometri bukan Euclidean, kita mempunyai set aksioma baru dan peraturan dasar, dan satu set kenyataan mutlak baru yang boleh kita buktikan.

Peraturan ini sangat berguna untuk menavigasi sekitar planet bulat ini (hampir-). Satu daripada Einstein(banyak) pencapaian hebat adalah menunjukkan bahawa melengkung dan melancarkan jarak masa sendiri dapat menjelaskan graviti.

Walau bagaimanapun, dunia matematik geometri bukan Euclidean adalah tulen dan sempurna, dan hanya satu penghampiran kepada dunia kita yang tidak kemas.

Hanya apa sains?

Tetapi ada matematik dalam sains, anda menangis. Saya hanya bercakap mengenai medan magnet, integral talian dan kalkulus vektor, dan saya yakin pelajar saya akan bersetuju bahawa terdapat banyak matematik dalam sains.

Dan pendekatannya sama dengan matematik lain: mentakrifkan aksioma, memeriksa akibatnya.

Einstein terkenal E = mc², diambil dari postulates bagaimana undang-undang elektromagnetisme dilihat oleh pemerhati yang berbeza, beliau teori relativiti khas, adalah contoh utama ini.

Tetapi bukti-bukti matematik seperti itu hanyalah sebahagian daripada kisah sains.

Yang penting, sedikit yang mentakrifkan sains, adalah sama ada undang-undang matematik seperti itu adalah gambaran yang tepat tentang alam semesta yang kita lihat di sekeliling kita.

Untuk melakukan ini, kita mesti mengumpul data, melalui pemerhatian dan eksperimen fenomena semula jadi, dan kemudian membandingkannya dengan ramalan matematik dan undang-undang. Kata pusat untuk usaha ini adalah "bukti".

Detektif saintifik

Bahagian matematik adalah murni dan bersih, sedangkan pemerhatian dan eksperimen dibatasi oleh teknologi dan ketidakpastian. Membandingkan kedua-duanya dibungkus dalam medan matematik statistik dan kesimpulan.

Ramai, tetapi tidak semua, bergantung pada pendekatan tertentu kepada yang dikenali sebagai Penalaran Bayesian untuk menggabungkan bukti pemerhatian dan eksperimen ke dalam apa yang kita ketahui dan untuk mengemas kini kepercayaan kita dalam penerangan tertentu tentang alam semesta.

 Satu-satunya cara adalah untuk epal ini. Flickr / Don LaVange, CC BY

Di sini, kepercayaan bermakna betapa yakin anda berada dalam model tertentu yang merupakan keterangan yang tepat mengenai alam, berdasarkan apa yang anda ketahui. Fikirkan sedikit seperti kemungkinan pertaruhan pada hasil tertentu.

Keterangan graviti kami nampaknya cukup bagus, jadi mungkin kemungkinan besar bahawa epal akan jatuh dari cawangan ke tanah.

Tetapi saya kurang percaya bahawa elektron adalah gelung kecil berputar dan gyrating string yang dicadangkan oleh teori super-string, dan mungkin seribu hingga satu tembakan panjang yang akan memberikan gambaran yang tepat tentang fenomena masa depan.

Oleh itu, sains seperti drama mahkamah yang berterusan, dengan aliran bukti berterusan yang dibentangkan kepada juri. Tetapi tidak ada suspek tunggal dan suspek baru yang kerap beroda. Berdasarkan bukti yang semakin meningkat, juri sentiasa mengemaskini pandangannya tentang siapa yang bertanggungjawab terhadap data tersebut.

Tetapi tidak ada keputusan tentang kesalahan bersalah atau tidak bersalah yang pernah dikembalikan, sebagai bukti terus dikumpulkan dan lebih banyak suspek diarak di hadapan mahkamah. Semua juri boleh lakukan adalah memutuskan bahawa seseorang yang disyaki lebih bersalah daripada yang lain.

Apa yang telah dibuktikan sains?

Dalam makna matematik, walaupun selama bertahun-tahun meneliti cara kerja alam semesta, sains telah membuktikan apa-apa.

 Tandakan tempat di mana tiada apa yang terbukti. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND

Setiap model teori adalah gambaran yang baik tentang alam semesta di sekeliling kita, sekurang-kurangnya dalam beberapa skala yang berguna.

Tetapi meneroka wilayah baru mendedahkan kekurangan yang mengurangkan kepercayaan kita sama ada keterangan tertentu terus mewakili eksperimen kita dengan tepat, sementara kepercayaan kita terhadap alternatif dapat berkembang.

Akankah kita akhirnya mengetahui kebenaran dan memegang undang-undang yang benar-benar mengawal kerja-kerja kosmos dalam tangan kita?

Walaupun tahap kepercayaan kita dalam beberapa model matematik boleh menjadi lebih kuat dan lebih kuat, tanpa jumlah pengujian tak terhingga, bagaimana kita boleh memastikan ia adalah realiti?

Saya fikir ia adalah yang terbaik untuk meninggalkan perkataan terakhir kepada salah seorang ahli fizik yang paling hebat, Richard Feynman, tentang apa yang menjadi saintis adalah mengenai:

Saya mempunyai jawapan yang hampir dan kepercayaan yang mungkin dalam tahap kepastian yang berbeza tentang perkara yang berbeza, tetapi saya tidak pasti apa-apa.

{vembed Y = Na-KzVwu6es}

Tentang Pengarang

Geraint Lewis, Profesor Astrofizik, Universiti Sydney

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

Perubahan Iklim: Apa Yang Harus Anda Ketahui Setiap Orang

oleh Joseph Romm
Buku asas penting mengenai apa yang akan menjadi isu penentu masa kita, Perubahan Iklim: Apa Yang Harus Diketahui Semua Orang adalah gambaran menyeluruh tentang sains, konflik, dan implikasi dari planet pemanasan kami. Dari Joseph Romm, Ketua Penasihat Sains untuk National Geographic Tahun Hidup Berbahaya siri dan salah satu daripada "100 Rolling Stone yang mengubah Amerika," Perubahan iklim menawarkan jawapan yang mesra pengguna dan saintifik terhadap soalan yang paling sukar (dan biasa dipolitikkan) yang mengelilingi ahli klimatologi Lonnie Thompson sebagai "bahaya yang jelas dan terkini terhadap tamadun." Tersedia di Amazon

Perubahan Iklim: Sains Pemanasan Global dan edisi Edisi Edisi Kedua kami

oleh Jason Smerdon
Edisi kedua ini Perubahan iklim adalah panduan yang boleh diakses dan komprehensif kepada sains di sebalik pemanasan global. Dengan ilustrasi yang indah, teks itu ditujukan kepada pelajar di pelbagai peringkat. Edmond A. Mathez dan Jason E. Smerdon menyediakan pengantar yang luas dan informatif kepada sains yang mendasari pemahaman kita mengenai sistem iklim dan kesan aktiviti manusia terhadap pemanasan planet kita. Mathez dan Smerdon menerangkan peranan bahawa atmosfer dan lautan bermain dalam iklim kita, memperkenalkan konsep keseimbangan sinaran, dan menerangkan perubahan iklim yang berlaku pada masa lalu. Mereka juga memperinci aktiviti manusia yang mempengaruhi iklim, seperti gas rumah hijau dan pelepasan aerosol dan penebangan hutan, serta kesan fenomena alam.  Tersedia di Amazon

Sains Perubahan Iklim: Kursus Hands-On

oleh Blair Lee, Alina Bachmann
Sains Perubahan Iklim: Kursus Hands-On menggunakan teks dan lapan belas aktiviti tangan untuk menjelaskan dan mengajar sains pemanasan global dan perubahan iklim, bagaimana manusia bertanggungjawab, dan apa yang boleh dilakukan untuk memperlahankan atau menghentikan kadar pemanasan global dan perubahan iklim. Buku ini adalah panduan lengkap dan komprehensif untuk topik persekitaran yang penting. Subjek yang terkandung dalam buku ini termasuk: bagaimana molekul memindahkan tenaga dari matahari untuk memanaskan atmosfera, gas rumah hijau, kesan rumah hijau, pemanasan global, Revolusi Perindustrian, tindak balas pembakaran, gelung maklum balas, hubungan antara cuaca dan iklim, perubahan iklim, sinki karbon, kepupusan, jejak karbon, kitar semula, dan tenaga alternatif. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.