科学の証明はどこにありますか?

科学の証明はどこにありますか? 証拠をお探しですか? ほとんどの研究ではそのようなことはありません。 Flickr / Paul Mazumdar, BY-NC CC

天体物理学者として、私は科学を生き、呼吸します。 私が読んだり聞いたりすることの多くは科学の言語で書かれており、部外者にとっては専門用語や意味のない言葉にしか見えない。 しかし、科学で1つの単語がめったに話されたり印刷されたりすることはなく、その単語は「証拠」です。 実際、科学は「証明」とはほとんど関係がありません。

これらの言葉は、特に科学が物事、例えば ウコンは明らかに14薬を置き換えることができます、そして科学のようなもっと軽薄なことは、 モッツァレラチーズはピザに最適なチーズです.

確かに科学はこれら、および他の多くのことを証明しています。 そうではありません!

数学者の道

数学者は物事を証明し、これは非常に具体的な何かを意味します。 数学者は公理と呼ばれる特定の基本ルールを設定し、フレームワーク内でどのステートメントが正しいかを判断します。

これらの中で最もよく知られているものの1つは、 ユークリッド。 完璧で平らな空間を定義するルールはほんの一握りで、過去数千年にわたって無数の子供たちが汗を流して証明してきました ピタゴラス直角三角形の関係、または直線が最大2箇所で円と交差すること、またはその他の無数の他の記述 ユークリッドの規則.

ユークリッドの世界は直線と円で定義されている完璧ですが、私たちが住んでいる宇宙はそうではありません。 紙と鉛筆で描かれた幾何学図形は、真実の陳述が絶対的なユークリッドの世界の近似にすぎません。

過去数世紀にわたって、幾何学はユークリッドの幾何学よりも複雑であり、 ガウス, ロバチェフスキー 及び リーマン 曲面および反り面のジオメトリを提供します。

この中の 非ユークリッド幾何、公理と基本ルールの新しいセット、および証明できる絶対的真実の新しいステートメントのセットがあります。

これらの規則は、この(ほぼ)丸い惑星をナビゲートするのに非常に役立ちます。 の一つ アインシュタインの(多くの)大きな成果は、時空の湾曲と反り自体が重力を説明できることを示すことでした。

しかし、非ユークリッド幾何学の数学的世界は純粋で完璧なので、私たちの乱雑な世界への近似にすぎません。

科学とは何ですか?

しかし、科学には数学があります、あなたは泣きます。 磁場、線積分、ベクトル計算について講義したばかりで、科学には数学がたくさんあることを生徒たちがすぐに同意するはずです。

そして、アプローチは他の数学と同じです:公理を定義し、結果を調べます。

アインシュタインの有名な E = mcの2、異なる観測者が電磁気の法則をどのように見ているかの仮定から引き出された、彼の 特殊相対性理論、これの代表的な例です。

しかし、そのような数学的証明は科学の物語の一部にすぎません。

科学を定義する重要なビットは、そのような数学的法則が私たちの周りに見える宇宙の正確な記述であるかどうかです。

これを行うには、自然現象の観察と実験を通じてデータを収集し、数学的予測と法則と比較する必要があります。 この努力の中心となる言葉は「証拠」です。

科学探偵

数学的側面は純粋でクリーンですが、観測と実験は技術と不確実性によって制限されています。 2つの比較は、統計と推論の数学的分野にまとめられています。

すべてではありませんが、多くは、これに対する特定のアプローチに依存しています ベイジアン推論 観測的および実験的証拠を私たちの知っているものに組み込み、宇宙の特定の記述に対する私たちの信念を更新します。

 唯一の方法は、これらのリンゴを落とすことです。 Flickr / Don LaVange, CC BY

ここで、信念とは、あなたが知っていることに基づいて、自然の正確な記述である特定のモデルにどれだけ自信があるかを意味します。 特定の結果に対するベッティングオッズに少し似ていると考えてください。

私たちの重力の説明はかなり良いように見えるので、リンゴが枝から地面に落ちるというのはオッズオンのお気に入りかもしれません。

しかし、私は電子がスーパーストリング理論によって提案された回転および旋回ストリングの小さなループであるという確信は低く、将来の現象の正確な説明を提供するのは千対一のロングショットかもしれません。

したがって、科学は継続的な法廷ドラマのようなものであり、evidence審員に証拠が絶え間なく提示されています。 しかし、容疑者は一人もいないし、新しい容疑者も定期的に持ち込まれている。証拠が増えていることを考慮して、ju審員はデータの責任者に関する見解を絶えず更新している。

しかし、証拠が絶えず収集され、より多くの容疑者が裁判所の前でパレードされるため、絶対的な罪悪感または無罪の評決は決して返されません。 ju審員ができることは、ある容疑者が他の容疑者よりも有罪であると判断することです。

科学は何を証明しましたか?

数学的な意味では、宇宙の仕組みを長年研究してきたにもかかわらず、科学は何も証明していません。

 何も証明されていない場所をマークします。 Flickr / Rob, CC BY-NC-ND

すべての理論的モデルは、少なくとも有用な規模の範囲内で、私たちの周りの宇宙の良い説明です。

しかし、新しい領域を探索すると、特定の説明が実験を正確に表現し続けるかどうかについての私たちの信念を低下させる欠陥が明らかになります。

最終的に真実を知り、私たちの手の中の宇宙の働きを本当に支配する法律を保持するでしょうか?

いくつかの数学モデルに対する私たちの信念の度合いは、無限のテストなしでますます強くなるかもしれませんが、どのようにしてそれらが現実であると確信できますか?

最後の言葉を偉大な物理学者の一人に任せるのが最善だと思います。 リチャード·ファインマン、科学者であることのすべてについて:

さまざまな事柄について、さまざまな程度の確実性でおおよその答えと考えられる可能性がありますが、何も確かではありません。

会話著者について

天体物理学教授ゲラン・ルイス、 シドニー大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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