科學如何在天文學上發揮作用

科學

科學方法

自古希臘時代以來,研究自然界的人們就開發了一種建立知識的系統,稱為科學方法。 科學方法至少需要以下各項:精確定義的術語,定量和可重複的度量以及有證據支持的主張。

科學方法有幾個基本步驟。 第一步是通常以觀察或數據形式收集證據。 證據可能是物理的,例如從月球帶回來的岩石,也可能是儀器的讀數,例如望遠鏡聚焦的光。 沒有證據支持的陳述被稱為推測。 它們可能是正確的,也可能不是。 沒有支持的證據,就無法證明或反證。 在化學,物理學和生物學等某些科學領域,證據通常來自實驗室的實驗。 在天文學中,許多物體非常遙遠,大多數證據來自光和其他類型的電磁輻射。

科學方法中的第二個基本步驟是數據分析,通常涉及模式識別過程。例如,天文學家可能分析行星在天空中的夜間位置並認識運動的規律性,或者他們可能發現我們銀河係不同部分恆星的化學成分相似。尋找數據模式的複雜之處在於數據永遠都不是完美的。觀測值始終是有限的,並且附帶有錯誤或不確定性。在自然界中尋找模式的想法是科學的核心。發現始於工作時的嬉戲和好奇心。

第三步是對分析結果進行解釋。這樣的解釋稱為假設。通常將其稱為“工作假設”以強調它只是一個臨時性的建議。科學假設的一個基本方面是它必須是可檢驗的。也就是說,必須進行進一步的觀察或實驗,以證實或推翻該假設。科學家提出了不同的假設。通過這樣的實驗可以排除錯誤的那些。對於任何一組數據,總是存在不止一種可能的解釋,這就是科學家之所以如此爭辯的原因之一!因此,科學方法的最後一個要素是通過檢驗對假設進行批判性評估。

通常,從一個研究人員的工作假設開始的想法就經受住了很多考驗,並被廣泛接受。經過反復成功驗證的假設通常被稱為理論,表明它比單純的工作假設更強大。術語“理論”通常是為了保留涵蓋多種現象的假設而保留的。例如,您可能假設觀看很多電視的人超重。您可能有證據支持您的假設,但是這種見識永遠不會具有理論的分量。為什麼?因為許多看很多電視的人並沒有超重,並且有很多原因可能會導致一個人超重。一個理論應該在範圍和應用上都廣泛。愛因斯坦的相對論是現代魯棒理論的一個例子。

科學的方法永遠不能保證真理,但是可以用比其他知識系統更高的可靠性得出結論。有力的證據得出更可靠的結論。這種說法並不是誇誇其談,而是基於悠久的科學進步歷史得出的結論。科學方法更可靠,部分原因是收集證據很費力。

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