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高中生物學/科學的本質

來自華夏公益教科書,開放的書籍,為開放的世界

科學的主要目標是透過科學方法來弄清楚世界運作的方式。事實上,這種方法指導了大多數科學研究。然而,它並不是唯一的指導,實驗也是如此,實驗是一種用來消除一個或多個可能假設的測試,提出問題和進行觀察也指導著科學研究。在得出結論之前依賴證據,並對想法或結果持懷疑態度也是良好的實踐。超自然現象一般來說被排除在科學之外,如果以前對某件事有超自然解釋,科學家就會找出這種現象的原因,而現象是任何可觀察的事件。一個很好的例子是“鬼火”,但這段影片不會涵蓋這個主題。科學家必須對改變持開放態度,願意避免試圖回答所有問題,並保持懷疑態度。

科學家以懷疑的態度看待世界。這被稱為科學懷疑論或懷疑探究,它包括對基於科學可驗證性的主張提出質疑的態度,而不是基於信仰或軼事接受主張。他們避免為所觀察的現象給出超自然原因,並認識到世界執行的規則是由科學透過使用科學方法到目前為止發現的規則決定的。

大多數使用科學方法,它基於收集可觀察、經驗和可衡量的證據,這些證據經過批判性評估,從科學家對引起他們興趣的現象進行觀察開始,而觀察是透過感官注意或檢測現象的行為。之後,他們會對這個問題產生一些潛在的假設,以給出問題的答案。然後,他們會對與他們的假設相關的某些因素進行實驗,並能夠消除一些因素。這很可能包括對照實驗,但在無法進行對照組的情況下,有時會使用自然實驗。他們可能會消除所有因素,但如果他們繼續測試,他們的實驗最終會使某個假設比以前更有說服力。在他們有一個可能的假設之後,科學家可能會透過做出進一步的預測來擴充套件它,而這些預測應該是精確的(或一致的)和準確的(或接近真相)。他們想出一個實驗來測試與他們的假設相關的預測,如果多個實驗證實了這些預測,那麼這個假設有可能成為一個理論,但如果它們沒有證實,那麼科學家及其實驗就又回到了起點。

在一個實驗中,重要的是有一個對照組,即沒有任何改變的對照組,以便檢視結果是實驗引起的,還是你本來可以在沒有實驗的情況下做出的觀察。它為科學家提供了一種“正常狀態”,以便將他們的測試與假設相關聯。

任何好的假設都是能夠根據推理做出預測的假設。它可能是演繹推理,即從一個一般性陳述中確定一個單一事實,但在科學界,它似乎主要是歸納推理,它涉及從多個事實中確定一個很可能為真的一般性陳述,這些事實是基於自變數在多個實驗中引起的影響。

在一個實驗中,有一個變數叫做自變數,它是科學家改變的變數。它是科學家在實驗中改變的唯一事物,以便觀察對因變數的影響與對照組相比,從而使假設得到證實或否認。

關於科學界對“理論”一詞的含義存在很多混淆。人們將它等同於假設,雖然它是一種假設形式,但它得到了更多的支援,並且通常被科學家接受為事實。一個理論是一個經過檢驗的假設,它有很小的可能性是錯誤的,並且它們通常經受住時間的考驗。但這並不意味著它們總是真理,因為有一些理論已被取代,例如拉馬克的進化論。通常根據證據提出一個假設,但通常沒有經過檢驗。雖然要成為一個假設,它必須能夠被檢驗。它不可能被檢驗。還有科學定律,它們被視為事實,並通常被接受為永遠不會改變的東西。

總而言之,這些事情在討論一般科學時很有用,而不僅僅是生物學。

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此資料改編自可在此處找到的原始 CK-12 教科書。這項工作是根據知識共享署名-相同方式共享 3.0 美國許可證授權的。

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