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什么是科學理論(Scientific Theory )?

發布時間:2022-02-07 16:09:32 閱讀:783 作者:博遠教育 來源:學位與寫作 字數:1418 字 預計閱讀時間:4分鐘
導讀:一種科學理論是對自然界中的一組事實(facts)或現象的一種結構化的解釋,這種解釋包含一個科學假設和一些科學定律。理論的科學定義與大多數人用隨意語言使用的定義形成鮮明對比。

科學理論基于對事實的仔細審視。

一種科學理論(A scientific theory )是對自然界中的一組事實(facts)或現象的一種結構化的解釋(structured explanation),這種解釋包含一個科學假設(a scientific hypothesis )和一些科學定律(scientific laws)。理論的科學定義與大多數人用隨意語言使用的定義形成鮮明對比。

什么是科學理論(Scientific Theory )?

"科學家使用'理論'(theory)這個詞的方式與普通大眾常用的方式略有不同,"波士頓愛默生學院(Emerson College)生物學教授海梅·坦納(Jaime Tanner)說。"大多數人使用'理論'這個詞來表示某人的想法或預感,但在科學中,'理論'這個詞指的是我們解釋事實的方式。

成為科學理論的過程

每一種科學理論都依賴于科學方法( scientific method)??茖W家可以進行觀察并設計一個假設來解釋該觀察結果,然后設計一個實驗來測試該假設。如果假設被證明是不正確的,科學家將開發一個新的假設并再次開始這個過程。如果假設得到實驗結果的支持,它將繼續再次進行測試。根據菲爾德博物館( Field Museum)的說法,如果這個假設沒有被更好的解釋所反駁或超越,科學家可能會將其納入一個更大的理論中,該理論有助于解釋觀察到的現象,并將其與其他現象聯系起來。

科學理論不是科學方法的最終結果;理論可以被證明或扔掉,就像假設一樣。隨著更多信息的收集,理論會不斷改進或修改,因此隨著時間的推移,預測的準確性會變得更高。

理論是促進科學知識和將收集到的信息付諸實踐的基礎??茖W家利用理論來開發新的發明或找到治愈疾病的方法。

此外,科學理論是觀察(observations)和事實(facts)的框架(framework),坦納說。理論可能會改變,或者它們的解釋方式可能會改變,但事實本身不會改變。坦納將理論比作一個籃子,科學家在其中保存他們發現的事實和觀察結果。隨著科學家了解更多并包含更多事實,這個籃子的形狀可能會發生變化。"例如,我們有充分的證據表明,隨著時間的推移(進化),種群中的特征變得越來越普遍(進化),所以進化是一個事實,但關于進化的總體理論,我們認為所有事實結合在一起的方式可能會隨著對進化的新觀察而改變,"坦納告訴生活科學(Live Science)。

一個好的理論的特征

加州大學伯克利分校( University of California, Berkeley)將理論定義為"對各種現象的廣泛而自然的解釋。這些理論簡明扼要、連貫、系統、能預測且廣泛適用,經常整合和概括許多假設。“

根據哥倫比亞大學(Columbia University)哲學名譽教授菲利普·基徹(Philip Kitcher)的說法,一個好的科學理論有三個特點。首先,它具有完整性( it has unity),這意味著它由有限數量的解決問題的策略組成,這些策略可以應用于廣泛的科學環境。其次,一個好的科學理論會帶來新的問題和新的研究領域。這意味著一個理論不需要解釋一切才能有用。最后,一個好的理論是由許多假設形成的,這些假設可以獨立于理論本身進行測試。

理論、事實和定律的區別

任何科學理論都必須建立在對事實的仔細和理性的檢驗之上。事實和理論是兩回事。在科學方法中,可以觀察到和/或測量的事實與科學家對事實的解釋和解釋的理論之間存在明顯的區別。

有些人認為理論成為定律(law,或可譯文規律),但理論和定律在科學方法中具有獨立和不同的作用。定律是對自然界中觀察到的現象的描述,每次測試時都成立。定律沒有解釋為什么某件事是真的;它只是說這是真的。另一方面,理論解釋了在科學過程中收集的觀察結果。因此,根據國家科學教育中心( National Center for Science Education)的說法,雖然定律和理論是科學過程的一部分,但它們是兩個不同的方面。

理論和定律之間差異的一個很好的例子是格雷戈爾·孟德爾(Gregor Mendel)的案例。在他的研究中,孟德爾發現兩個獨立的遺傳特征在不同的后代中會彼此獨立地出現。"然而,孟德爾對DNA或染色體一無所知。直到一個世紀后,科學家們才發現了DNA和染色體 - 孟德爾定律的生化解釋,"羅斯 - 赫爾曼理工學院(Rose-Hulman Institute of Technology)生物學和生物醫學工程副教授Peter Coppinger說。"直到那時,科學家,如T.H.摩根(T.H. Morgan)研究果蠅,才使用染色體遺傳理論解釋了獨立分類定律。直到今天,這仍然是孟德爾定律的被普遍接受的解釋[理論]。

原文:Alina Bradford , Ashley Hamer,  What is a scientific theory? What is a scientific theory? | Live Science,2022.2.1

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