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科學理論(粵拼:fo1 hok6 lei5 leon6 | 英文:scientific theory)係指一個解釋世界某一部份點運作嘅模型,會作出一啲可以用科學方法驗證嘅預測。
喺廿一世紀初嘅科學界,一個「科學理論」係指一嚿知識體-一柞描述緊某啲現象嘅講法-而個理論係達到以下嘅呢啲條件[1]:
例如進化論係廿一世紀初嘅科學上好有影響力嘅一個科學理論。根據呢個理論嘅最廣義版本,一個種群嘅生物內部各基因嘅出現頻率會隨住時間而一代一代噉慢慢改變,呢個過程就係所謂嘅進化[2],而且進化仲有得細分做微進化同埋宏進化兩種,當中後者係指進化引起嘅變化大到令進化前後兩個種群成為咗兩個唔同嘅物種[3];進化論合乎嗮科學理論嘅三大特性:
... 呀噉。
假說(hypothesis)喺科學上係指一啲由科學理論嗰度推理出嚟嘅陳述(「如果個理論係真,噉 H 呢句嘢應該會係真」,當中 H 就係一句假說),有可以直接噉驗證,但未經證實。每當有科學家提出新嘅理論去解釋某啲打前解釋唔到嘅現象嗰陣,科學界通常第一時間想做嘅嘢就係會想去搵啲方法嚟去驗證吓個理論。佢哋會由個理論嗰度開始諗吓「如果個理論係真嘅,會引起啲乜嘢假說」,跟住佢哋就會去設計啲實驗出嚟去驗證吓呢啲假說。例如係頭先講咗嘅進化論噉[6]:
噉如果攞(例如)一個種群嘅飛蛾嚟睇,設 做其中一個基因喺呢個種群入面出現嘅頻率;如果進化論係真確嘅,應該會有最少一個 會喺幾代之間唔同咗-而假設有現代嘅遺傳學知識,「會有最少一個 會喺幾代之間唔同咗」呢句假說有得靠直接嘅觀察嚟驗證。喺成個諗嘢過程入面,研究者用咗「如果...,噉應該...」(if... then...)嘅邏輯-「如果 A 係真,噉 B 應該都會係真」,既然係噉,如果發現咗 B 唔係真,噉 A 就應該唔係真。「有最少一個 會喺幾代之間唔同咗」呢句嘢喺呢度就係一個假說:句嘢由進化論嗰度推理出嚟,有得用觀察驗證[7]。
變數(variable)係科學理論同假說實會有嘅嘢。一個變數係指宇宙入面一個數值有可能變化、兼且係形容緊某啲嘢嘅特性。例如智能同性格呢啲特性都可以攞嚟形容人,而且呢幾樣嘢個個人都唔同(數值可以變化),所以呢三個都係屬「攞嚟形容人」嘅變數。體積同質量呢啲可以攞嚟形容人或者物件都得,而且呢兩樣嘢個個人件件物件都可以唔同,所以都係屬於「形容人同物件」嘅變數[8]。變數大致上有得分做兩種:
順帶一提,統計學同相關嘅領域有對「變數嘅分類同特性」有詳細著墨。
變數係科學嘅關鍵,因為基本上科學成個目標就係要去了解宇宙咁多嘅變數之間有咩關係。例如以下呢柞科學定律都係講緊某一啲變數之間嘅關係:
無論係邊個學科都好,科學嘅重點基本上就係想搵出變數同變數之間有啲乜嘢關係,而「知道嗮成個宇宙入面所有嘅變數同埋佢哋之間嘅相互關係」可以話係科學嘅終極目標。變數嘅重要性亦都反映咗喺科研文獻嘅書寫嗰度:喺寫一份科研文獻嗰陣,寫嗰個研究者一般都一定要搞掂一樣嘢-講清講楚自己嗰啲假說度有啲乜嘢變數喺入面,同埋係呢柞變數點樣定義[13]。
次次學界發現親啲乜嘢前所未見嘅自然現象,相關學科嘅科學家就會各自噉諗柞理論出嚟去解釋佢。而當有成柞理論都係喺度嘗試緊解釋同一柞現象嗰陣時,啲科學家就焗住要揀返個最好嘅理論。於是乎科學家就諗咗一啲準則出嚟去決定一個理論「點樣先至為止好」。奧坎剃刀(Occam's razor)就係其中一條最出名嘅評鑑基準。奧坎剃刀呢條原則查實就好簡單:假設第啲因素不變,科學家會比較鍾意用簡潔啲嘅理論;即係話如果有兩個科學理論都係解釋緊同一柞現象,而佢哋嘅證據強度同解釋力一樣咁強嘅話,科學家一般都會揀(例如)用變數少啲、或者方程式嘅數量少啲嗰個理論[14]。
奧坎剃刀嘅存在原因有好多:一方面,因為西人自古以嚟就覺得優雅就係「用最少嘅氣力做最多嘅嘢」-呢點喺佢哋嘅藝術方面都睇得到;而另一方面,呢條準則亦都同可否證性有啦掕-當一個理論牽涉到好多個變數嗰陣,驗證個理論嘅時候就愈難控制嗮所有嘅變數,而呢點令到用個理論嘅科學家容易搵到啲事後孔明嘅解法嚟去為自己個理論辯護,例如想像兩個理論,兩個理論都係嘗試緊解釋同一種現象,不過
假設第啲因素不變,要控制嗮理論 B 嗰啲變數難過要控制嗮理論 A 嗰啲,所以响做實驗同觀察嗰陣,理論 B 有更加大嘅機會出現以下噉嘅情況:數據唔撐個理論啲假說,但幫個理論辯護嘅人詏,話個結果之所以會係噉只不過係因為冇控制嗮所有嘅變數-「今次嘅實驗淨係控制咗其中 20 個變數,淨低嗰 10 個變數冇量度到,所以今次實驗唔算真係測試到個理論」 ;相比之下,理論 A 得嗰 4 個變數,假設第啲因素不變,要控制嗮啲變數會相對容易-一個理論「變數多」間接令個理論更加難驗證[15][16]。
啲人成日對科學理論有誤解。例如有啲人喺批評進化論嗰陣,其中一個最常見嘅講法係話進化只不過係一個理論(evolution is just a theory)。對於呢個論調,英國科學家道金斯(Richard Dawkins)就噉講:
「 | 原版英文:"People sometimes try to score debating points by saying, "Evolution is only a theory." That is correct, but it's important to understand what that means. It is also only a theory that the world goes round the Sun — it's just a theory for which there is an immense amount of evidence." 粵文翻譯:啲人有陣時會嘗試喺辯論當中用噉嘅方法爭分數(指嘗試贏一場辯論),話「進化只不過係一個理論」。呢個講法正確,不過人有需要理解呢句嘢係乜嘢意思。「世界圍住太陽轉」都一樣只係一個理論-只係一個有極大量證據支撐嘅理論。 |
」 |
喺日常英文用語裏面,theory(粵文一般會譯做「理論」)呢個字最廣義上可以係指「對某啲現象嘅講法」[17],而根據呢個定義,「地球圍住太陽轉」同「舊約聖經係歷史」等嘅諗法都一樣係「理論」。喺嚴謹嘅科學上,科學理論係指「嘗試對大自然某啲現象作出,而且有一定證據支撐」嘅解釋;事實上,進化論受到相當大量嘅證據支撐,而且喺實際應用上真係能夠攞嚟預測現象[18][19],所以一般認為,進化論算係一個嚴謹科學定義上嘅理論,而「舊約聖經係歷史」呢一個諗法唔算[20]。
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