Н. В. Перцев планирование и математическая обработка результатов химического эксперимента учебное пособие



страница3/46
Дата26.06.2015
Размер4.46 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   46

1.2. Научные гипотезы


Одна из важнейших целей любой науки – установление механизмов изучаемых явлений и исследование соответствующих причинно-следственных связей. Нелегко найти ответ на вопрос «Как именно это происходит?», но еще труднее объяснить, почему это происходит именно так. Ответ не должен напоминать известную шутку Мольера, пародирующую пустословие ученых трактатов: «Почему опиум вызывает сон? Потому что обладает снотворным действием». Чтобы получить ответы на подобные вопросы по существу, исследователь вначале выдвигает научную гипотезу более или менее логичное предположение, объясняющее взаимосвязь наблюдаемых явлений, – а затем проверяет ее. Гипотеза всегда строится на основании априорной (заранее известной исследователю) информации, то есть на основании знаний, полученных исследователем в научной литературе, в ходе его прежних наблюдений или предварительных опытов. При построении гипотез часто используются аналогии с другими, лучше изученными объектами, переносятся какие-то представления из смежных областей науки. Важны и логичность мышления, и профессиональная интуиция. Выдвигая научные гипотезы, молодым исследователям стоит учитывать несколько общих рекомендаций.

1) Опираться следует только на достоверные и хорошо воспроизводимые факты. Сомнительные данные, неизвестно кем, как и когда полученные, рассматриваться вообще не должны, так же как и ссылки на не подтвержденные фактами мнения.

2) К данным и теориям других авторов следует относиться критически, независимо от степени авторской известности. Не зря история современной химии началась с книги Р. Бойля, поучительно озаглавленной «Химик-скептик».

3) Критическое отношение к литературным данным совсем не означает их ненужности. Наоборот, научную гипотезу можно выдвигать только после детального ознакомления с работами всех предшественников. С их взглядами можно не соглашаться, но знать ранее полученные факты и ранее выдвинутые гипотезы объективный и культурный исследователь просто обязан!

4) Выдвигаемая гипотеза должна согласовываться со всеми известными свойствами исследуемой системы и не должна противоречить ни одному из наблюдаемых фактов. Даже один достоверный факт, противоречащий гипотезе, опровергает ее.

5) Не следует выдвигать гипотезы для объяснения единичных и недостаточно изученных явлений – возможность случайных ошибок в этом случае очень велика. В частности, следует исключить возможность артефактов – так называют явления, которые только кажутся относящимися к изучаемой системе, но обусловлены совершенно посторонними явлениями или техникой эксперимента, а также неисправностью приборов, примесями в реактивах, ошибками в подсчетах и т. п. История науки знает немало логичных и остроумных гипотез, придуманных для объяснения артефактов. Астроном мог бы, наверное, придумать не противоречащую известным теориям, логичную и остроумную гипотезу для объяснения природы темных продолговатых пятен, быстро перемещающихся по видимой поверхности Солнца при наблюдении его в телескоп. Но если это явление наблюдалось лишь однажды, стоит задуматься – не является ли оно артефактом? А вдруг эти, никогда и никем ранее не виданные движущиеся пятна являются обычными мухами, ползающими по объективу телескопа?

Многие исследователи сталкивались не только с артефактами, но и с фальсификацией экспериментальных данных. Иногда они становились жертвами жульничества своих сотрудников, иногда сами принимали или выдавали желаемое за действительное. В такие ловушки часто попадают даже очень опытные и субъективно честные ученые, уходя из области своей бесспорной компетенции в другие науки или в такие «опасные» области, как парапсихология, астрология, конструирование вечных двигателей, создание новой хронологии всех исторических событий и т. п.

6) Исследователь должен удержаться от соблазна немедленно объяснить любое непонятное явление действием неизвестных сил глобального масштаба, проявлением новых законов природы или следствием существования неизвестных элементарных частиц, а также деятельностью космических пришельцев или нечистой силы. Не торопитесь также объявлять, что в ходе данного исследования вами опровергнут такой-то физический закон или «устаревшая» химическая теория. Вначале следует сделать все возможное, чтобы объяснить наблюдаемые необычные явления «обычными» причинами, сформулировать свою гипотезу в рамках общепринятых представлений о мире. «Сумасшедшие» гипотезы, противоречащие всем известным ранее теориям, – заманчивы, но допустимы они лишь в том случае, если никакими известными причинами объяснить факты невозможно, а это бывает исключительно редко! Данное правило в истории науки известно под названием «бритвы Оккама» – по фамилии средневекового ученого, провозглашавшего «Не умножайте сущностей без необходимости», как бы отрезая фантастические объяснения явлений, легко объяснимых известными причинами.

7) Следует твердо запомнить, что внешне логичная и не противоречащая известным законам природы гипотеза вовсе не обязательно верна. На основании одних и тех же данных можно выдвинуть множество различных гипотез, в том числе противоречащих друг другу. Так, в истории медицины выдвигалось не менее двухсот гипотез о причинах рака, десятки гипотез о механизме кариеса зубов. В химии долгое время соперничали сторонники «физической» и «химической» точек зрения на растворы, и для объяснения каждого явления, связанного с растворами, ими обязательно выдвигались противоположные гипотезы. Чтобы победить в соревновании с другими точками зрения, стать научной теорией, гипотеза нуждается в длительной и многократной проверке, в ходе которой желательно применять другую технику эксперимента, работать с другими модельными объектами – не теми, что первоначально использовались. Голословное одобрение или неодобрение гипотезы кем бы то ни было не имеет существенного значения, но очень важно подтверждение полученных вами данных в независимых экспериментах (в частности – не авторами гипотезы и не их друзьями или помощниками).

8) Стоит запомнить, что хорошая гипотеза не только объясняет известные факты, но и позволяет прогнозировать ранее неизвестные явления. Подтверждение прогнозов – очень веский аргумент. Так, гипотеза о периодической зависимости свойств элементов от их атомной массы стала Периодическим законом только после открытия Винклером, Нильсоном и Буабодраном предсказанных Д.И. Менделеевым новых элементов.

Положительные результаты проверок подтверждают гипотезу, делают ее более вероятной, превращают в общепринятую теорию, но никакая проверка не может окончательно доказать гипотезу и даже теорию. Ведь в будущем всегда могут обнаружиться новые факты, не согласующиеся с гипотезой – и тогда придется строить новую гипотезу, объясняющую и эти факты; новую, более общую и точную теорию.

При проверке научных гипотез применяют различные экспериментальные методы. Как писал один из крупнейших химиков-аналитиков ХХ века И. Кольтгоф: «Теория указывает путь решения задачи, а решает эксперимент». Разумеется, проверка гипотез не сводится к статистической обработке экспериментальных данных, но без такой обработки при проведении химического эксперимента не обойтись.




1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   46


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница