Hypothèse, modèle, théorie et loi

Dans l'usage courant, les mots hypothèse, modèle, théorie et loi ont des interprétations différentes et sont parfois utilisés sans précision, mais en science, ils ont des significations très exactes.

L'étape la plus difficile et la plus intrigante est peut-être l'élaboration d'une hypothèse spécifique et vérifiable. Une hypothèse utile permet des prédictions en appliquant un raisonnement déductif, souvent sous la forme d'une analyse mathématique. Il s'agit d'une déclaration limitée concernant la cause et l'effet dans une situation spécifique, qui peut être testée par expérimentation et observation ou par analyse statistique des probabilités à partir des données obtenu. Le résultat de l'hypothèse du test doit être actuellement inconnu, afin que les résultats puissent fournir des données utiles concernant la validité de l'hypothèse.

Parfois, une hypothèse est développée qui doit attendre que de nouvelles connaissances ou technologies soient testables. Le concept d'atomes a été proposé par le

UNE modèle est utilisé pour les situations où l'on sait que l'hypothèse a une limitation de sa validité. le Modèle de Bohr de l'atome, par exemple, représente des électrons encerclant le noyau atomique d'une manière similaire aux planètes du système solaire. Ce modèle est utile pour déterminer les énergies des états quantiques de l'électron dans le simple atome d'hydrogène, mais il ne représente en aucun cas la vraie nature de l'atome. Les scientifiques (et les étudiants en sciences) utilisent modèles idéalisés pour avoir une première compréhension de l'analyse de situations complexes.

UNE théorie scientifique ou loi représente une hypothèse (ou un groupe d'hypothèses connexes) qui a été confirmée par des tests répétés, presque toujours menés sur une période de plusieurs années. En règle générale, une théorie est une explication d'un ensemble de phénomènes connexes, comme la théorie de l'évolution ou la la théorie du Big Bang.

Le mot «loi» est souvent invoqué en référence à une équation mathématique spécifique qui relie les différents éléments d'une théorie. La loi de Pascal fait référence à une équation qui décrit les différences de pression en fonction de la hauteur. Dans la théorie globale de la gravitation universelle développée par Monsieur Isaac Newton, l'équation clé qui décrit l'attraction gravitationnelle entre deux objets est appelée la loi de la gravité.

De nos jours, les physiciens appliquent rarement le mot «loi» à leurs idées. Cela est dû en partie au fait que nombre des "lois de la nature" précédentes n'étaient pas tant des lois que des directives, qui fonctionnent bien dans certains paramètres mais pas dans d'autres.

Une fois qu'une théorie scientifique est établie, il est très difficile d'amener la communauté scientifique à la rejeter. En physique, le concept de l'éther comme moyen de transmission des ondes lumineuses s'est heurté à une sérieuse opposition à la fin des années 1800, mais il n'a été ignoré qu'au début des années 1900, lorsque Albert Einstein propose des explications alternatives pour la nature ondulatoire de la lumière qui ne dépend pas d'un moyen de transmission.

Le philosophe scientifique Thomas Kuhn a développé le terme paradigme scientifique pour expliquer l'ensemble de travail des théories sous lesquelles la science fonctionne. Il a fait un travail approfondi sur la révolutions scientifiques qui se produisent lorsqu'un paradigme est renversé au profit d'un nouvel ensemble de théories. Son travail suggère que la nature même de la science change lorsque ces paradigmes sont significativement différents. La nature de la physique avant la relativité et la mécanique quantique est fondamentalement différente de celle après leur découverte, tout comme la biologie avant la théorie de l'évolution de Darwin est fondamentalement différente de la biologie l'a suivi. La nature même de l'enquête change.

L'une des conséquences de la méthode scientifique est d'essayer de maintenir la cohérence de l'enquête lorsque ces révolutions se produisent et d'éviter les tentatives de renverser les paradigmes existants pour des raisons idéologiques.

Un principe à noter en ce qui concerne la méthode scientifique est Le rasoir d'Occam (épelé alternativement le rasoir d'Ockham), qui doit son nom au logicien anglais du XIVe siècle et au frère franciscain Guillaume d'Ockham. Occam n'a pas créé le concept - le travail de Thomas d'Aquin et même d'Aristote en a fait référence à une certaine forme. Le nom lui a été attribué pour la première fois (à notre connaissance) dans les années 1800, indiquant qu'il devait avoir suffisamment épousé la philosophie pour que son nom s'y soit associé.

Le rasoir est souvent indiqué en latin comme:

entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem

ou, traduit en anglais:

les entités ne devraient pas être multipliées au-delà de la nécessité

Le rasoir d'Occam indique que l'explication la plus simple qui correspond aux données disponibles est celle qui est préférable. En supposant que deux hypothèses présentées ont un pouvoir prédictif égal, celle qui fait le moins d'hypothèses et d'entités hypothétiques est prioritaire. Cet appel à la simplicité a été adopté par la plupart des scientifiques et est invoqué dans cette citation populaire d'Albert Einstein:

Tout doit être aussi simple que possible, mais pas plus simple.

Il est important de noter que le rasoir d'Occam ne prouve pas que l'hypothèse la plus simple est, en effet, la véritable explication du comportement de la nature. Les principes scientifiques devraient être aussi simples que possible, mais ce n'est pas une preuve que la nature elle-même est simple.

Cependant, il est généralement vrai que lorsqu'un système plus complexe est à l'œuvre, certains éléments de preuve ne correspond pas à l'hypothèse la plus simple, donc le rasoir d'Occam a rarement tort car il ne traite que d'hypothèses de prédiction purement égale Puissance. Le pouvoir prédictif est plus important que la simplicité.

Édité par Anne Marie Helmenstine, Ph. D.