Как разработать теорию

Теория объясняет, почему что-либо происходит, или как различные явления связаны друг с другом. Она дает ответы на вопросы "как" и "почему", заданные относительно наблюдаемого явления. При разработке теории следует руководствоваться научным методом. Сначала необходимо создать непротиворечивую модель, объясняющую, почему и как происходит что-либо. Затем, на основании этой модели, следует сделать предсказания, поддающиеся экспериментальной проверке. И, наконец, нужно проверить с помощью контролируемого эксперимента то, что предсказывает теория, подтвердив или опровергнув выдвинутые гипотезы.

Часть 1

Часть 1 из 3:

Вынашивание идеи

Загрузить PDF

1
Задумайтесь "почему?". Присмотритесь к, казалось бы, не связанным между собой явлениям. Выявите глубинные причины, лежащие в основе повседневных явлений, и постарайтесь предсказать их дальнейший ход. Если у вас уже зародилась идея, рассмотрите ее подробнее и постарайтесь собрать как можно больше информации. Запишите ответы на вопросы "как" и "почему", а также отношения, связывающие рассматриваемые явления между собой.^{[1]XИсточник информации}
- Если у вас еще нет общей идеи или гипотезы, начните с установления связей между явлениями. Проявляйте любопытство, глядя на окружающий мир, и вас наверняка посетит какая-то интересная идея.
2
Создайте теорию, объясняющую какой-либо закон природы. В общем случае научные законы представляют собой описание наблюдаемых явлений. Законы не объясняют, почему происходит описываемое явление и чем оно вызвано. Объяснение того или иного явления называется научной теорией. Вопреки распространенному заблуждению, теории объясняют законы, а не превращаются в них в случае своего подтверждения.^{[2]XИсточник информации}
- Например, закон всемирного тяготения Ньютона являлся первым математическим описанием гравитационного взаимодействия двух тел. Однако этот закон не объяснял, почему существует гравитационное притяжение и как оно действует. Понадобилось три столетия после Ньютона, чтобы Альберт Эйнштейн создал свою теорию относительности, благодаря которой ученые начали понимать, почему и как действует гравитационная сила.
3
Изучите научные работы, предшествовавшие вашей теории. Узнайте о том, что уже было исследовано, доказано и опровергнуто другими учеными. Узнайте как можно больше о предмете своего исследования и выясните, задавался ли кто-нибудь подобными вопросами до вас. Учтите ошибки, допущенные в прошлом, чтобы не повторить их.^{[3]XИсточник информации}
- Воспользуйтесь существующими знаниями для того, чтобы лучше понять предмет своего исследования. Изучите доступные экспериментальные результаты, уравнения и уже созданные теории. Если вы имеете дело с новым явлением, попытайтесь основываться на уже доказанных теориях, описывающих близкие ему явления.
- Выясните, не создал ли кто-либо схожую теорию до вас. Прежде чем продолжать работу над теорией, убедитесь в том, что она не была разработана ранее. Если вы не обнаружите подобной теории, можно развивать ее далее. Если же кто-то уже выдвинул схожую теорию, изучите соответствующие работы и посмотрите, сможете ли вы внести в нее свой вклад.
4
Постройте гипотезу. Гипотезой называется обоснованное предположение или утверждение, цель которого состоит в объяснении ряда фактов или естественных явлений. Предложите возможное объяснение, логически вытекающее из ваших наблюдений: присмотритесь к выявленным закономерностям и подумайте о том, что могло бы вызвать их. Используйте формулировки в виде "если, то": "Если [X] верно, то [Y] также верно" или "Если [X] верно, то [Y] неверно". Формальные гипотезы содержат "независимые" и "зависимые" переменные. Независимая переменная представляет собой возможную причину, которую можно изменять и контролировать, а зависимая переменная является предметом наблюдений и измерений.
- Если при развитии своей теории вы собираетесь пользоваться научным методом, то гипотеза должна поддаваться точной и однозначной проверке, иначе вашу теорию невозможно будет доказать.
- Попробуйте выдвинуть несколько гипотез, объясняющих ваши наблюдения. Сравните эти гипотезы. Посмотрите, в чем они согласуются и чем отличаются друг от друга.
- Примером гипотезы могут служить следующие утверждения: "Если рак кожи связан с ультрафиолетовым излучением, то у людей, подвергающихся воздействию интенсивного ультрафиолетового излучения, должен чаще наблюдаться рак кожи", или "Если изменение цвета листьев связано с температурой, то под воздействием холодного воздуха листья должны изменять свой цвет".^{[4]XИсточник информации}
Однако не следует путать эти два понятия. Теория — это хорошо проверенное объяснение определенных закономерностей, в то время как гипотеза представляет собой лишь предсказание того, что эти закономерности будут наблюдаться в силу тех или иных причин. Теория всегда подтверждается доказательствами, а гипотеза предсказывает возможный результат и может оказаться как верной, так и ошибочной.^{[5]XИсточник информации}
Реклама

Часть 2

Часть 2 из 3:

Проверка гипотез

Загрузить PDF

1
Спланируйте эксперимент. В соответствии с научным методом, теория должна поддаваться проверке.^{[6]XИсточник информации} Придумайте способы, которыми можно проверить выдвинутые вами гипотезы. Следите за тем, чтобы планируемые эксперименты поддавались точному контролю: постарайтесь отделить событие и его предполагаемую причину (зависимую и независимую переменную) от других факторов, способных усложнить эксперимент. Будьте внимательны и постарайтесь учесть все внешние факторы.
- Учтите, что эксперименты должны быть повторяемыми. В большинстве случаев недостаточно проверить новую гипотезу лишь один раз. Необходимо, чтобы ваши коллеги могли в точности повторить эксперимент, получив аналогичные результаты.
- Дайте коллегам или научным консультантам ознакомиться с методикой планируемых экспериментов. Попросите кого-либо изучить вашу работу и высказать свое мнение. Если вы работаете в группе, обсудите теорию со своими коллегами.
2
Заручитесь поддержкой. Во многих областях науки для проведения сложных экспериментов требуются определенные ресурсы и доступ к современному оборудованию. Это оборудование может быть довольно дорогим и редким. Если вы учитесь в вузе, обратитесь за помощью к преподавателям и научным работникам.
- Если вы не учитесь, попробуйте обратиться к преподавателям или аспирантам ближайшего вуза. Можно, например, связаться с физическим факультетом университета, чтобы проверить свою физическую теорию. Если вы обнаружите какой-то удаленный от вас вуз, в котором занимаются исследованиями в интересующей вас области, напишите им по электронной почте.
3
Ведите подробные записи. Как уже отмечалось, эксперимент должен быть повторяемым, то есть таким, чтобы его могли воспроизвести другие люди, получив те же самые результаты. Записывайте все, что вы делаете в ходе эксперимента. Старайтесь ничего не упустить.
- Если вы учитесь в университете, в нем наверняка имеются архивы, в которых собраны записи, сделанные его сотрудниками во время научных исследований. Если другие ученые захотят побольше узнать о вашем эксперименте, они обратятся в подобный архив или попросят вас предоставить им подробные данные, поэтому необходимо, чтобы у вас была вся интересующая их информация.
Еще раз внимательно изучите выдвинутые вами гипотезы и сравните их с результатами эксперимента. Присмотритесь к наблюдаемым закономерностям. Спросите самого себя, ожидаемыми ли оказались полученные вами результаты, и еще раз подумайте над тем, все ли вы учли. Независимо от того, подтверждают эти результаты выдвинутую гипотезу или опровергают ее, проверьте, нет ли скрытых "экзогенных" (внешних) переменных, которые могли повлиять на исход эксперимента.
5
Установите достоверность эксперимента. Если полученные результаты не подтверждают вашу гипотезу, откажитесь от нее, как неверной. Если же результаты согласуются с выдвинутой гипотезой, значит, вы еще на один шаг приблизились к успешному доказательству своей теории. Записывайте результаты как можно подробнее. Если эксперимент и полученные результаты нельзя воспроизвести, они будут иметь намного меньшую ценность.
- Проверьте, не изменяются ли результаты при повторных экспериментах. Повторите эксперимент, убедившись в правильности полученных результатов.
- От многих теорий пришлось отказаться после того, как они не были подтверждены экспериментальным путем. Однако если ваша теория проливает свет на то, что не могли объяснить предшествующие теории, она может оказаться важным шагом вперед.
Реклама

Часть 3

Часть 3 из 3:

Подтверждение теории и ее дальнейшее развитие

Загрузить PDF

Определите, достаточно ли обоснована ваша теория, и убедитесь в том, что полученные экспериментальные результаты воспроизводимы. Проверьте, нельзя ли опровергнуть теорию средствами, имеющимися в вашем распоряжении. При этом не пытайтесь представить ее в качестве истины в последней инстанции.^{[7]XИсточник информации}
2
Поделитесь полученными результатами. В ходе работы над теорией и ее экспериментальной проверки у вас наверняка накопится большое количество подтверждающих ее данных. Убедившись в том, что полученные результаты воспроизводимы и сделанные выводы верны, постарайтесь придать своей теории стройный вид, удобный для изучения и понимания. Изложите ее в логической последовательности: сначала напишите "резюме", содержащее краткое описание теории, затем сформулируйте гипотезы, опишите методику эксперимента и полученные результаты. Постарайтесь разбить описание на логически связанные части. Наконец, завершите научную статью обоснованными выводами.
- Объясните, какие цели стояли перед вами, какими методами вы пользовались, и каким образом проверяли выдвинутые гипотезы. Хорошая научная статья имеет логически стройную структуру и позволяет читателю легко проследить за ходом мыслей и действий, приведшим к сделанным выводам.
- Учтите свою аудиторию. Если вы собираетесь поделиться своей теорией с коллегами, работающими в той же области, напишите строгую научную статью, излагающую полученные вами результаты, и подайте ее в профильный научный журнал. Если же вы хотите сообщить о своем открытии широкой публике, постарайтесь изложить теорию в более простой форме: напишите научно-популярную книгу или статью, снимите видео.
В научном сообществе теории, как правило, признаются достоверными лишь после рецензирования. После того, как вы подадите свою статью в реферируемый журнал, с ней ознакомится один или несколько других ученых (рецензентов), которые внимательно изучат выдвинутую вами теорию, использованную для ее доказательства экспериментальную методику, полученные результаты и сделанные на их основе выводы. В результате они либо подтвердят достоверность вашей теории, либо усомнятся в ней. Если теория выдержит испытание временем, другие исследователи могут попытаться расширить ее, применив к другим явлениям.
4
Продолжайте развивать теорию. Совсем не обязательно забрасывать теорию после того, как вы поделитесь ею с остальными. Излагая свою теорию при написании статьи, вы, возможно, обнаружите незамеченные ранее аспекты, и вам в голову придут новые идеи. Не бойтесь проверять свою теорию и исправлять ее, пока не будете полностью удовлетворены плодами своих трудов. При этом могут потребоваться новые исследования, эксперименты и научные статьи. Если ваша теория довольно обширна, вам, возможно, даже не удастся охватить все ее результаты и следствия.
- Не бойтесь сотрудничества. Не поддавайтесь собственническому инстинкту: возможно, коллеги и друзья смогут вдохнуть в вашу теорию новую жизнь.
Реклама