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什么是科学理论(Scientific Theory )?

发布时间:2022-02-07 16:09:32 阅读:1355 作者:博远教育 来源:学位与写作 字数:1418 字 预计阅读时间:4分钟
导读:一种科学理论是对自然界中的一组事实(facts)或现象的一种结构化的解释,这种解释包含一个科学假设和一些科学定律。理论的科学定义与大多数人用随意语言使用的定义形成鲜明对比。

科学理论基于对事实的仔细审视。

一种科学理论(A scientific theory )是对自然界中的一组事实(facts)或现象的一种结构化的解释(structured explanation),这种解释包含一个科学假设(a scientific hypothesis )和一些科学定律(scientific laws)。理论的科学定义与大多数人用随意语言使用的定义形成鲜明对比。

什么是科学理论(Scientific Theory )?

"科学家使用'理论'(theory)这个词的方式与普通大众常用的方式略有不同,"波士顿爱默生学院(Emerson College)生物学教授海梅·坦纳(Jaime Tanner)说。"大多数人使用'理论'这个词来表示某人的想法或预感,但在科学中,'理论'这个词指的是我们解释事实的方式。

成为科学理论的过程

每一种科学理论都依赖于科学方法( scientific method)。科学家可以进行观察并设计一个假设来解释该观察结果,然后设计一个实验来测试该假设。如果假设被证明是不正确的,科学家将开发一个新的假设并再次开始这个过程。如果假设得到实验结果的支持,它将继续再次进行测试。根据菲尔德博物馆( Field Museum)的说法,如果这个假设没有被更好的解释所反驳或超越,科学家可能会将其纳入一个更大的理论中,该理论有助于解释观察到的现象,并将其与其他现象联系起来。

科学理论不是科学方法的最终结果;理论可以被证明或扔掉,就像假设一样。随着更多信息的收集,理论会不断改进或修改,因此随着时间的推移,预测的准确性会变得更高。

理论是促进科学知识和将收集到的信息付诸实践的基础。科学家利用理论来开发新的发明或找到治愈疾病的方法。

此外,科学理论是观察(observations)和事实(facts)的框架(framework),坦纳说。理论可能会改变,或者它们的解释方式可能会改变,但事实本身不会改变。坦纳将理论比作一个篮子,科学家在其中保存他们发现的事实和观察结果。随着科学家了解更多并包含更多事实,这个篮子的形状可能会发生变化。"例如,我们有充分的证据表明,随着时间的推移(进化),种群中的特征变得越来越普遍(进化),所以进化是一个事实,但关于进化的总体理论,我们认为所有事实结合在一起的方式可能会随着对进化的新观察而改变,"坦纳告诉生活科学(Live Science)。

一个好的理论的特征

加州大学伯克利分校( University of California, Berkeley)将理论定义为"对各种现象的广泛而自然的解释。这些理论简明扼要、连贯、系统、能预测且广泛适用,经常整合和概括许多假设。“

根据哥伦比亚大学(Columbia University)哲学名誉教授菲利普·基彻(Philip Kitcher)的说法,一个好的科学理论有三个特点。首先,它具有完整性( it has unity),这意味着它由有限数量的解决问题的策略组成,这些策略可以应用于广泛的科学环境。其次,一个好的科学理论会带来新的问题和新的研究领域。这意味着一个理论不需要解释一切才能有用。最后,一个好的理论是由许多假设形成的,这些假设可以独立于理论本身进行测试。

理论、事实和定律的区别

任何科学理论都必须建立在对事实的仔细和理性的检验之上。事实和理论是两回事。在科学方法中,可以观察到和/或测量的事实与科学家对事实的解释和解释的理论之间存在明显的区别。

有些人认为理论成为定律(law,或可译文规律),但理论和定律在科学方法中具有独立和不同的作用。定律是对自然界中观察到的现象的描述,每次测试时都成立。定律没有解释为什么某件事是真的;它只是说这是真的。另一方面,理论解释了在科学过程中收集的观察结果。因此,根据国家科学教育中心( National Center for Science Education)的说法,虽然定律和理论是科学过程的一部分,但它们是两个不同的方面。

理论和定律之间差异的一个很好的例子是格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel)的案例。在他的研究中,孟德尔发现两个独立的遗传特征在不同的后代中会彼此独立地出现。"然而,孟德尔对DNA或染色体一无所知。直到一个世纪后,科学家们才发现了DNA和染色体 - 孟德尔定律的生化解释,"罗斯 - 赫尔曼理工学院(Rose-Hulman Institute of Technology)生物学和生物医学工程副教授Peter Coppinger说。"直到那时,科学家,如T.H.摩根(T.H. Morgan)研究果蝇,才使用染色体遗传理论解释了独立分类定律。直到今天,这仍然是孟德尔定律的被普遍接受的解释[理论]。

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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