科學方法/科學入門
現代科學已細分為眾多相互獨立的分支，以至於幾乎無法想象它們之間存在關聯。然而，儘管主題各不相同，所有科學學科都透過使用一種共同的方法，即科學方法，聯絡在一起。科學方法主要是一種哲學練習，用於完善人類知識。
不同的學科可能以略微不同的方式運用通用的科學方法，但主要原則是一樣的
- 可驗證性
- 任何結果都應該是可證實的。任何人都應該能夠（經過適當的培訓和裝置）複製和驗證任何科學結果。
- 可預測性
- 任何科學理論都應該使我們能夠預測未來事件。這些預測的精確度是衡量理論強度的指標。
- 可證偽性
- 可證偽性是科學和科學哲學中的一個重要概念。為了使一個斷言具有可證偽性，它必須在邏輯上能夠進行觀察或物理實驗，以證明該斷言是錯誤的。重要的是要注意，“可證偽性”並不意味著錯誤。一些哲學家和科學家，最著名的卡爾·波普爾，斷言，如果不能做出可能與之矛盾的觀察，那麼任何經驗假設、命題或理論都不能被認為是科學的。請注意，如果一個斷言是可證偽的，那麼它的否定可能是不可證偽的，反之亦然。例如，“上帝存在”是不可證偽的，而它的否定“上帝不存在”是可證偽的。任何科學理論都必須有其被認為無效的標準。如果預測和驗證完全失敗，則必須放棄該理論。
- 公平性
- 資料需要作為一個整體或代表性樣本進行分析。我們不能選擇保留哪些資料，丟棄哪些資料。同樣，我們不能將注意力集中在證明或反駁特定假設的資料上，而必須考慮所有資料，即使它使假設失效。
我們將在接下來的章節中詳細介紹，但科學方法的基本步驟如下
- 觀察自然現象
- 對現象提出假設
- 檢驗假設
假設經檢驗後，如果它是正確的，我們可以努力找到更多證據，或者我們可以找到反證。如果假設是錯誤的，我們就會建立一個新的假設，然後再次嘗試。
這裡需要注意的是，科學過程是永無止境的。任何結果都不被認為是完美的，我們也從未停止尋找證據。
艾薩克·牛頓，一位傑出的物理學家，發展了許多運動和力學的定律，我們今天仍在使用這些定律。在很長一段時間裡，牛頓定律被認為是絕對事實。許多年後，一位名叫阿爾伯特·愛因斯坦的物理學家注意到，在某些情況下，牛頓定律是錯誤的。特別是在考慮的物體以接近光速的速度運動的情況下。愛因斯坦幫助創造了一種新的理論，即相對論，它修正了這些錯誤。儘管愛因斯坦是一位傑出的科學家，但現代物理學家仍在發展新的理論，因為愛因斯坦的理論中存在一些小錯誤。每一代新的物理學家都在幫助減少前幾代人的錯誤。
完整的科學方法，通常被稱為
- 定義問題
- 收集資料和觀察結果
- 形成假設
- 進行實驗並收集資料
- 解釋資料並得出結論
請注意，第一步是定義問題。換句話說，如果我們不知道問題是什麼，我們就不能尋找答案。一旦我們有了問題，我們就需要觀察情況並收集相關資料。我們需要收集所有資料，而不僅僅是有選擇地獲取資料來支援特定假設，或使分析更簡單。
一旦我們有了資料，我們就可以分析它來確定假設。在許多情況下，假設是資料點之間的數學關係。但是，在使用科學方法時，在任何時候都不必使用數學。一旦我們有了假設，我們就需要檢驗它。檢驗是一個複雜的過程，將成為本書第二部分的重點。我們從測試中收集資料，並試圖將這些資料擬合到我們的假設中。此時，我們需要問，假設是正確還是錯誤？或者，如果它不是完全錯誤也不是完全正確，我們需要問這個假設是否比之前的假設更好？如果這個假設不太正確，我們可以修改它，然後再次進行測試。
一旦我們完成了測試並驗證了我們的假設，我們需要從中得出結論。我們的假設在更大的圖景中意味著什麼？我們可以在資料之間發現哪些關係？這個假設會導致哪些進一步的問題？要證明這個假設是錯誤的需要什麼？