Известные научные теории: 7 научных теорий, объясненных простыми словами

Содержание

7 научных теорий, объясненных простыми словами – Архив

Чем раковые клетки отличаются от здоровых

Vert Dider: «Как растут раковые клетки? Как химиотерапия борется с раком и почему вызывает побочные эффекты? Джордж Зайдан объясняет, почему быстрое деление раковых клеток — это не только их преимущество, но и главная слабость».

Джордж Зайдан — выпускник Массачусетского технологического института, преподаватель и интернет-сталкер, отыскивающий в сетях самые интригующие научные работы, а затем переводящий их на доступный язык в своем видеоблоге.

Оригинальное видео
TED-Ed

Почему заразительно зевать

Vert Dider: «Не захотелось ли вам зевнуть, только лишь увидев изображение на видео? Причины явления, известного как заразительное зевание, связаны с психологией и физиологией. Это явление наблюдалось у четырехлетних детей и даже у собак! Клаудиа Агирре рассматривает множество интригующих теорий, которые могут объяснить заразительное зевание».

Доктор Клаудиа — специалист по нейробиологии, писатель и блогер, постоянно сотрудничающая с The Atlantic, TED, Refinery29. Последние темы ее исследований связаны с эстетической медициной и проблемами внешности человека.

Оригинальное видео
TED-Ed

Что происходит не случайно

Vert Dider: «Неужели будущее Вселенной уже предопределено? Согласно Лапласу, даже поведение человека можно предсказать, ведь все мы сделаны из тех же частиц, что и вся Вселенная, и все, что мы сделали и сделаем в будущем, определено информацией о положении этих частиц в данный момент времени. Но что такое информация, можно ли ее сжать и до какой степени это возможно?»

В работе над роликом принимали участие эксперты в области квантовой физики — профессор Сиднейского университета Стивен Барлетт и профессор Университета Ноттингема Фил Мориарти.

Veritasium
Veritasium

Что происходит с суставами, когда вы ими хрустите

Vert Dider: «Один мужчина в течение 60 лет хрустел пальцами лишь одной руки, оставив вторую в покое. Видео рассказывает о результатах этого эксперимента».

Ролик подготовлен Меган Тилкинг из Северо-Западного университета, которая занимается развенчанием медицинских мифов и ответами на распространенные вопросы вроде того, вызывает ли лак для ногтей рак и почему мы боимся щекотки.

Оригинальное видео
Vox

Как обогнать свет

Vert Dider: «Скорость света давно признана предельной скоростью в нашей Вселенной, и, согласно теории относительности Эйнштейна, ничто не может двигаться быстрее. Это, тем не менее, не останавливает людей от все новых и новых попыток обогнать свет».

Научный канал бывшего преподавателя физики Veritasium объединился для создания этого видео с другим каналом — MinutePhysics. В качестве научного консультанта ролика выступил известный астрофизик Герэн Льюис, специалист по темной материи, гравитационным линзам и слиянию галактик.

Оригинальное видео
Veritasium

Эффект Магнуса: интересные свойства

Vert Dider: «Из этого видео мы узнаем, насколько далеко может полететь крученый мяч. Оказывается, удивительный эффект, распространяющийся на сферические и цилиндрические объекты и особенно важный для футбола, гольфа и других видов спорта, используется в построении кораблей и летающих аппаратов».

Физическое явление, о котором идет речь в видео, впервые описал в 1853 году немецкий физик Генрих Густав Магнус, неутомимо работавший всю свою жизнь над самыми разными естественно-научными вопросами. Из его лаборатории вышли выдающиеся ученые: Г.Гельмгольц, Г.Квинке, В.Сименс (изобретатель, основатель фирмы Siemens), А.Г.Столетов (основатель физической лаборатории в Московском университете) и другие.

Оригинальное видео
Veritasium

Как разучиться кататься на велосипеде

Vert Dider: «Возможно ли разучиться кататься на велосипеде, если слегка изменить его конструкцию: сделать так, что при повороте руля направо колесо поворачивается налево, и наоборот. Из этого эксперимента вы узнаете много нового о работе вашего мозга и о его способностях к обучению».

Научный видеоблог, который в свободное время ведет инженер Дестин Сэдлин, в основном посвящен изучению занятных феноменов. Например, тому, как кошки всегда умудряются при падении приземляться на лапы.

Оригинальное видео
Smarter Every Day

Роман Якимов

7 научных теорий, которые ближе к нам, чем кажется / Newtonew: новости сетевого образования

Сегодня нам бы хотелось поделиться занятными научными теориями, над которыми трудились лучшие умы человечества. Не будем терять времени и сразу перейдем к делу.

1. Кротовые норы

2. Теория относительности

В прошлом пункте мы упомянули общую теорию относительности Эйнштейна. Поговорим о ней чуточку подробнее.

Отметим сначала, что есть две теории относительности: специальная и общая.

Специальная теория появилась раньше, и именно она привлекает наше внимание. Она гласит, что ничто во Вселенной не может двигаться быстрее скорости света. Более того, она показывает, что течение времени различно для людей, движущихся с разной скоростью. И тут начинается самое интересное.

Это может быть интересно:

За что дают Нобелевские премии в этом году?

Согласно этой теории, если разделить двух близнецов, и одного оставить на Земле, а другого отправить в космос путешествовать со скоростью, близкой к скорости света, то, когда они встретятся, их возраст будет значительно (еще раз — значительно!) различаться.

И вновь эту идею замечательно иллюстрирует фильм «Интерстеллар». Всё-таки этот фильм однозначно стоит тех 3-х часов, которые вы проведете в компании Мэтью МакКоннахи и окружении многообразных научных теорий, описанных простыми словами.

Вернёмся к теории относительности. По правде говоря, движение, близкое к скорости света, малореализуемо на практике. Тем не менее, даже если вы гуляете с другом и он идёт чуть быстрее вас, то время для него течёт медленней. Разумеется, это разница настолько мала, что вы никогда её не ощутите, но она есть! Именно поэтому, как говорится, хотите оставаться молодыми — двигайтесь!

Лекция физика Эмиля Ахмедова о специальной теории относительности.

3. Судьба Вселенной

Существует несколько основных сценариев конца Вселенной.

1. Большое сжатие (большой хлопок)

Большинство астрофизиков сходятся во мнении, что Вселенная началась с Большого Взрыва. До этого же она была сосредоточена в сингулярности, точке с бесконечной плотностью.

Сценарий большого сжатия предполагает, что однажды расширение Вселенной заменится на обратный процесс, сжатие. И всё пойдет обратным чередом.

Тем не менее, многие физики не воспринимают эту теорию всерьез, поскольку на данный момент Вселенная расширяется, причём делает это с ускорением. Поэтому догадки о том, когда-нибудь это прекратится, не имеют качественного обоснования.

2. Тепловая смерть

3. Когда время остановилось

Это не самая популярная теория, но она всё же очень интересна. Задумайтесь, есть ли на свете что-то бесконечное? Наверное, если задать такой вопрос большому количеству людей, то самым популярным вариантом ответа будет время. И действительно, должен ведь один момент отличаться от другого, не может ведь всё застыть в одном моменте — раз и навсегда?

Предположим, что существование Вселенной будет длиться бесконечно долго. В таком случае всё, что может произойти, произойдет. В действительности подобное предположение противоречит многим вычислениям. Поэтому учёные выдвинули теорию, что само время конечно и когда-нибудь оно остановится.

Возможно, однажды мы и сами не почувствуем и не поймём, как начнётся начало нашей «бесконечной» жизни, не имеющей никакого смысла.

Искривление пространства-времени.

Источник: Wikipedia

4. Экпиротический сценарий

Есть вероятность, что наша Вселенная родилась несколько иначе, чем многие себе представляют.

Это может быть интересно:

Астрономию пообещали вернуть в школьную программу

Согласно экпиротическому сценарию, существует два трёхмерных мира, которые отделены друг от друга невероятно маленьким расстоянием, составляющим менее диаметра атома. Каждая точка одного мира соседствует с точкой в другом мире. Эти миры медленно отдаляются друг от друга, одновременно расширяясь. Но в некоторые моменты времени эти миры сталкиваются, создавая новый Большой взрыв.

Такое происходит постоянно и циклично, порождая бесконечные серии Больших взрывов.

5. Гипотеза Геи

Эту гипотезу сформулировал в 1960-х годах ученый Джеймс Лавлок, который назвал Землю саморегулирующимся организмом. Это не означает, что Земля действительно живая, она лишь состоит из сложных составляющих, которые очень удачно и умело взаимодействуют.

Согласно гипотезе Геи, эти взаимодействия работают настолько слаженно, что поддерживают Землю в состоянии, необходимом для сохранения жизни.

Сам учёный Джеймс Лавлок доказывает гипотезу как минимум теми фактами, что температура земной поверхности остаётся очень стабильной, несмотря на увеличение количества солнечной радиации. Также он отметил постоянство солёности океана и состава атмосферы, несмотря на факты, которые должны были вывести их из равновесия.

Согласно этой гипотезе, Земля — это гигантский суперорганизм.

Источник: Wikipedia

6. Антропный принцип

Эта идея отталкивается от того, что Вселенная именно такая, какая нужна нам для жизни. Достаточно удивительный факт, если учесть, что жизни не существовало бы, изменись любая физическая константа на долю процента. Появляется вопрос: если Вселенная идеально подходит для нас, может быть, она и была создана для нас?

Существует два антропных принципа: слабый и сильный.

7. Бритва Оккама

Но давайте отойдем от вопросов из физики о Вселенной и перейдем к логике. Бритва Оккама — это, вероятно, самый известный логический принцип, который следует знать каждому.

Источник: Wikipedia

По мнению английского логика Уильяма Оккама, элегантные объяснения скорее окажутся верными, нежели извилистые и беспорядочные. Его идеи заключались в том, чтобы делать меньше предположений, необходимых для выполнения работы.

Таким образом, держитесь простоты — вот суть бритвы Оккама.

Осознав эту идею, «сбрейте» всё ненужное, оставив лишь основные элементы.

Мы рассмотрели некоторые популярные научные теории. Тем не менее, их существует куда больше и, без сомнений, их количество будет расти.

А какие идеи вы бы добавили в эту подборку?

Фото в оформлении статьи — David Scherman Photography.

Новости: 10 заблуждений науки — Эксперт — Новости экономики и политики. Новости сегодня. (27 ноября 2008)

В науке, как ее представляют в школе, не бывает вторых мест. Если теория верна, то ее ближайший конкурент просто уходит с арены. Так исчезают самые яркие гипотезы — где «единиц смысла» хватает с избытком.

Авторы таких ошибочных идей ближе к нобелевским лауреатам, чем к неудачникам, сочиняющим свои законы Вселенной на досуге, после трудовой недели в каком-нибудь шарикоподшипниковом НИИ. Все опровергнутые теории были настолько научными, насколько это было возможно в момент их появления. Поэтому в нашем списке нет ни торсионных полей, ни интеллектуальной воды, запоминающей комплименты и молитвы.

Впрочем, у заблуждения есть свои плюсы. Если теория верна, то ей предстоит обрастать уточнениями, пока она не изменится до неузнаваемости: рассказ про эволюцию в современном учебнике имеет мало общего с тем, что писал Дарвин. Зато ошибочная концепция запоминается именно такой, как ее впервые сформулировали, — и остается памятником самому автору, авторскому стилю и в конечном счете эпохе.

Частица

Быстрые мнимые

Некоторые частицы движутся из будущего в прошлое

Гипотезы. Физику удобно считать набором запретов: скорость не бывает больше скорости света, масса строго положительна, следствие не наступает раньше причины.

Тахионы — это частицы, которые нарушают все правила сразу: у них мнимая масса и скорость всегда больше световой. А еще тахионы движутся обратно во времени.

Теоретик Джеральд Фейнберг ввел их в 1967 году — прекрасно в общем-то сознавая, что можно рядовой частице, а чего нельзя. Поэтому Фейнберг объявил тахионы новым классом частиц, а все традиционные отнес к тардионам (то есть «запаздывающим»: они не обгоняют свет) и люксонам (это фотон, квант света, и гравитон, квант гравитации: только они перемещаются со световой скоростью).

Грубо говоря, тахионы — смелое обобщение идеи антиматерии. Античастицы — противоположность частиц только отчасти: достаточно, чтобы всего одна характеристика — заряд — сменила знак, и вот уже вместо вещества мы имеем антивещество. А свойства тахионов — это все свойства привычной материи наизнанку. У единомышленников Фейнберга так и не вышло договориться, как тахионы взаимодействуют с тардионами, — не исключалось, что вообще никак. В последнем случае исчезают парадоксы причинности: ни воздействия из будущего на прошлое, ни передачи информации быстрее света, которую запрещает эйнштейновская теория, не случится. В Стандартной модели тахионам как группе не нашлось места. Тем не менее некоторые физики допускали, что бозон Хиггса, последняя неоткрытая частица оттуда, и окажется первым тахионом, который обнаружат люди.

Чем еще знамениты авторы. Сама идея тахионов (без выкладок) принадлежит Арнольду Зоммерфельду, классику квантовой физики. Он, к примеру, ввел постоянную тонкой структуры — число ?, определяющее возможность жизни во Вселенной.

Другой автор — Фейнберг — знаменит тем, что предсказал существование разных типов нейтрино (кстати, задолго до тахионов — ему тогда было всего 25 лет). И действительно, сейчас известны три их сорта. Частицы считают настолько важными, что для охоты на них строят самые громоздкие обсерватории в мире. Еще Фейнберга знают как популяризатора крионики — замораживания умерших, чтобы оживить их потом.

Как опровергли. Тахионы не ушли из физики насовсем. Просто в современных моделях им приписывают исчезающе малое время жизни. Поэтому появление «устойчивых» тахионов в какой-нибудь теории считается признаком того, что ее придется пересмотреть. За четыре десятилетия, прошедшие с выхода статьи Фейнберга, никаких признаков тахионов — ни в космосе, ни внутри ускорителей — так и не обнаружили.

Если бы гипотеза была верна Можно было бы отправить письма нашим прапрадедам.

Электроны

Кубом покати

Атомы имеют форму кубов

Гипотеза. Атомы — простейшие кирпичи материи. Так нас учили в школе. Имея это в виду, вообразить их кубами проще простого. По углам такого куба расставлены электроны, чтобы соединяться с атомами-соседями — образовывать химические связи.

По-настоящему популярной эта теория стала в начале 1920-х — благодаря поправкам и активной рекламе со стороны Ирвинга Ленгмюра, будущего нобелевского лауреата по химии. К тому моменту химические рассуждения про атом имели мало общего с физикой. Можно сказать, что физики и химики называли одним словом две разные вещи: у первых атом хорошо умел распадаться на части, у вторых — соединяться с себе подобными.

При помощи кубов впервые внятно объяснили, откуда берется валентность и почему она чаще равна двум, трем или четырем и никогда не заходит за отметку в восемь. «Восьмерки», или октеты из школьных учебников, — это число электронов, до которого атом стремится дополнить свою оболочку. А куб — тот же октет, перенесенный с бумаги в трехмерное пространство.

Чем еще знамениты авторы. Нобелевская премия досталась Ленгмюру с формулировкой «за открытия и исследования в химии поверхностей». На уровне отдельных молекул он объяснил, как работает противогаз, как пачкается ткань и как частица платины взрывает баллон водорода, — или, точнее, разработал теорию адсорбции, из которой все эти явления вытекают. Он же изобрел электрическую лампочку в нынешнем ее виде. Ленгмюр первым предложил наполнять ее инертным газом, чтобы вольфрамовая нить не выгорала за считанные дни.

Гилберта Льюиса, выдвинувшего свою идею еще в 1902 году, на Нобелевскую премию номинировали несколько раз. Химики до сих пор пользуются его понятием «ковалентная связь», а физики — льюисовским словом «фотон».

Как опровергли. Все прежние модели атома, как физические, так и химические, потеряли смысл с появлением в середине 1920-х квантовой механики. Уравнение Шредингера описывает атом как предмет, не имеющий в строгом смысле ни формы, ни границ: электроны «размазаны» по всему пространству сразу, и есть ненулевой (хотя и очень небольшой) шанс обнаружить их как угодно далеко от ядра.

Если бы гипотеза была верна Всех химиков учили бы играть в Lego на предмете «кубическая химия».

Атомы

Нулевой номер

На Солнце есть сверхлегкий элемент, которого нет на Земле

Гипотеза. Короний, самый легкий химический элемент, найден в обход химических опытов: в солнечной короне, по одной спектральной линии. Чтобы вписать его в таблицу Менделеева, предстояло подвинуть вниз все остальные клетки. По оценкам, отдельному атому этого элемента полагалось быть даже легче атома водорода, то есть в конечном счете он претендовал на нулевую клетку таблицы.

Незадолго до корония таким способом открыли гелий — элемент, следующий за водородом. «Гелий» и переводится как «солнечный». Найти его на Земле было невероятно сложно, потому что он не только редок, но и инертен (не вступает в химические реакции). Периодический закон Менделеева предсказывал коронию похожие свойства, тем самым оставляя химиков почти без шансов вовлечь его в какие-нибудь реакции.

Сам Менделеев не только признавал нулевой элемент, но даже придумал ему соседа по «нулевой» группе: это практически невесомый ньютоний. Из него, по Менделееву, состоит мировой эфир, заполняющий все пространство.

Чем еще знамениты авторы. Астрономы Чарльз Янг и Уильям Харкнесс во время затмения 1869 года сделали открытие независимо друг от друга, зато истолковали его совместно. Янг, помимо открытия мнимого элемента, заработал научную репутацию тем, что по спектрам измерил скорость, с которой вращается Солнце, и предсказал неизвестный слой его короны. Харкнесса теория интересовала меньше — он изобрел несколько астрономических приборов, возглавлял Морскую обсерваторию США и был за это произведен в контр-адмиралы.

Как опровергли. Элемент разоблачили только в 1939-м, спустя 70 лет после открытия. Как следовало из квантовых расчетов, зеленая «линия корония» в спектре на самом деле принадлежит сверхвозбужденному железу, атому без 13 электронов — такой может возникать только в экстремальных условиях: на Земле оторвать от атома хотя бы 4 электрона очень трудно. Отсюда становится понятно, почему «линия корония» никому не попадалась на глаза прежде.

Если бы гипотеза была верна Вместо водородной бомбы нас пугали бы коронной.

Вещество

Другая вода

Капля водяного полимера уничтожит океаны

Гипотеза. Воду можно превратить в полимер — вещество, где отдельные молекулы становятся звеньями больших цепей. Свойства воды при этом резко меняются, хотя формальный состав — два атома водорода на каждый атом кислорода — остается прежним.

Гипотеза выросла из одного опыта с труднообъяснимым результатом. Если водяной пар загнать в узкий кварцевый капилляр, там сконденсировать и повторить процедуру несколько раз, то получится совершенно другая жидкость. Эта производная воды будет кипеть при 150 °С и замерзать при минус 40, ее плотность увеличится на 10–20%, а вязкость — во много раз. В начале 1960-х, как раз во время полимерного бума, это обнаружил никому не известный костромской химик Николай Федякин. Потом его эксперимент успешно повторили в московском Институте физической химии, а после и в нескольких западных лабораториях.

Серьезных применений «поливоде» не успели придумать, зато успели понять, чем она вредна. Одни физики списывали на нее проблемы с трансатлантическими кабелями на дне океана. Другие предсказывали глобальную катастрофу: они говорили, что, попав в мировой океан, «поливода» способна превратить в полимер всю воду планеты. Сюжет про лед-9 у Воннегута — отсюда.

Чем еще знамениты авторы. О Николае Федякине практически ничего не известно. На западных конференциях открытие представлял Борис Дерягин, к тому моменту членкор Академии наук СССР. Дерягин занимался коллоидной химией, то есть поведением сильно измельченного вещества (сейчас это чаще называют нанотехнологиями). Он же опубликовал классическую работу о том, как рассасывается туман, и одним из первых синтезировал искусственные алмазы.

Как опровергли. Биофизик Деннис Руссо из Bell Labs повторил опыт Федякина, только чистую воду заменил своей слюной — и получил тот же результат. Скорее всего, в капилляре у Федякина были загрязнения: достаточно нескольких биомолекул, чтобы испортить весь образец. Они изменяют воду точно так же, как небольшая порция желатина превращает жидкость в желе.

Если бы гипотеза была верна Океаны, реки и все живое превратилось бы в студень.

Клетка

Белковые гены

Наследственную информацию передает не ДНК, а белок

Гипотеза. Наследственные признаки закодированы в гигантских полимерных молекулах — белках. Из этих молекул состоят хромосомы, а ДНК является лишь добавкой. Белки могут самокопироваться, размножаться и передаваться от клетки к клетке, от поколения к поколению. Вместе с ними передаются и все признаки организма.

К мнению, что гены — это белки, в первые десятилетия прошлого века склонялось большинство ученых. Никто не верил, что ДНК может кодировать наследственную информацию: состав молекулы казался слишком простым для такой сложной задачи. Идея пришла из XIX века. Еще толком не была установлена роль хромосом в наследственности, а классик генетики Эдмунд Бичер Уилсон заявлял в своей книге, что гены состоят из белков. В следующем издании, впрочем, он уже говорил, что самое главное в наследственности — нуклеиновые кислоты.

Самую подробную гипотезу сформулировал русский биолог Николай Кольцов. В 1927 году он обнародовал свою идею двухцепочечного белка — основы хромосом. На белках, как на матрице, собираются их точные копии: маленькие молекулы из раствора сначала выстраиваются вдоль родительской молекулы, а затем химически сшиваются — таким образом гены передаются по наследству.

Чем еще знаменит автор. Кольцов первым показал, что у клетки есть белковый «скелет», и провел несколько крупных работ по генетике до начала кампании против «вейсманистов-морганистов» в 1930 году. Сама идея копирования молекул наследственности оказалась верной, только позже выяснилось, что копируется молекула ДНК, а не белка.

Как опровергли. В 1944 году микробиолог Освальд Эйвери и его коллеги из Института Рокфеллера в Нью-Йорке перенесли ДНК от одной бактерии к другой и вместе с ДНК передали наследственные свойства. Сам Эйвери тогда писал, что это было совершенно неожиданно для него, так как все предполагали, что носителями генов являются молекулы белков.

Если бы гипотеза была верна Уже раскрыли бы тайну происхождения жизни.

Мозг

Скотофобин

Для каждого воспоминания есть отдельная молекула

Гипотеза. Крысу можно обучить чужому опыту, если скормить ей натренированный мозг. Когда мозг обучается, его клетки вырабатывают особые вещества, которые хранятся очень долго. Для каждого воспоминания есть свой вид молекул.

В 1960-е годы сразу несколько групп нейрофизиологов занимались «переносом памяти». Первые опыты проводил Джеймс Макконнел из Анн-Арбора (штат Мичиган): он обучал плоских червей — планарий — реагировать на свет. Черви плавали в небольшом бассейне, где их ударяли током и одновременно включали свет. От электрического разряда мышцы червей сокращались, а затем они стали сокращаться и без тока, просто при вспышке света. Макконнел разрезал «обученных» планарий на части и скармливал «необученным». По результатам, опубликованным в солидных научных журналах, получалось, что необученные черви тоже реагировали на свет.

Эти эксперименты проверили в нескольких лабораториях, но подтвердить не смогли. Затем выяснилось, что планарий вообще нельзя научить реагировать на свет. А еще позже Макконнел сообщил, что он всех разыграл.

Хотя розыгрыш был раскрыт, исследования «переноса памяти» продолжались в других лабораториях. Гипотеза казалась правильной, считалось, что просто для экспериментов был выбран неудачный объект.

Самые яркие результаты получил Джорджес Унгар из Бэйлорского медицинского колледжа в Техасе. Унгар экспериментировал на крысах. Он помещал животных в клетки, где один угол был затемнен. Если крыса забегала в темноту, то получала удар током. Когда животное приучалось избегать темного угла, его забивали, а вытяжку из мозга впрыскивали необученным мышам. По сообщениям Унгара, эти грызуны приобретали «боязнь темноты». В 1972 году в журнале Nature появилась статья, где Унгар с коллегами доложил об открытии первого «белка памяти», названного скотофобином. Именно этот белок и переносил боязнь темноты от крыс мышам. Унгар сформулировал тезис: «Один пептид — один акт поведения».

Чем еще знаменит автор. Джорджес Унгар — известный фармацевт, работал над созданием антигистаминных препаратов (веществ, предотвращающих аллергию), за разработку которых в 1957 году его коллегам была вручена Нобелевская премия.

Как опровергли. Как только в 70-х обнаружили, что долговременная память — это устойчивые контакты между клетками, необходимость в теории Унгара отпала. Впрочем, сомнения появились еще раньше: скотофобин проверяли в нескольких лабораториях, и результаты воспроизводились редко. А затем выяснилось, что это вещество очень похоже на один из общих регуляторов нервной системы.

Если бы гипотеза была верна Можно было бы дарить воспоминания друг другу и обучать с помощью инъекций.

Земля

Надуться и сдуться

Наша планета стынет и сжимается

Гипотеза. Догадка, что мы живем на планете переменных размеров, возникла еще в середине XIX века и оставалась популярной почти 50 лет. Ведь расширяющийся (или сжимающийся) мир — это не обязательно обо всей Вселенной сразу. Хватит и отдельно взятой Земли.

Чтобы восстановить логику автора, Джеймса Дуайта Даны, нужно представить Землю в разрезе, не вдаваясь в детали: под тонкой поверхностью спрятана горячая начинка. А горячие тела имеют свойство остывать и сжиматься. Поэтому время от времени на догадку Даны ссылаются как на теорию глобального похолодания. Последствия глобального потепления на его фоне выглядят скромнее.

Первой, утверждал Дана, страдает земная кора. От сжатия на ней появляются складки и разрывы, свидетельство тому — горные хребты. Тем временем гигантские фрагменты поверхности всплывают, тонут и обламывают друг другу края.

Если предположить, что планета родилась расплавленной, то за следующие 100 млн лет она потеряла сотни километров в обхвате. И, разумеется, продолжает убывать в размерах, пусть даже не так быстро.

Чем еще знаменит автор. Американца Джеймса Дуайта Дану, минеролога и зоолога, часто сравнивают с Дарвином: оба отправились в многолетнюю тихоокеанскую экспедицию, оба вернулись с новой версией мироустройства. Кстати, за историю планеты Дана взялся, чтобы объяснить происхождения видов. То, что в Южной Америке и Африке живут одни и те же рептилии, Дана объяснял существовавшим сухопутным маршрутом между континентами, который от сжатия Земли ушел под воду.

Как опровергли. Явного опровержения у геологов не было. В 1910-х годах гипотезу просто сменила более правдоподобная (но неверная в деталях) теория о медленном горизонтальном движении материков. Настоящий контраргумент пришел из физики, когда открыли распад атомных ядер. Оказалось, горячим слоям не обязательно остывать, если в них спрятаны радиоизотопы: они подогревают планету и не дают ей сжаться.

Если бы гипотеза была верна Через какое-то время материки покрылись бы льдом и лопнули.

Планеты

Тело Икс

За орбитой Плутона спрятана планета-гигант

Гипотеза. «Планета X» тоже обращается вокруг Солнца и проявляет себя тем, что искривляет орбиты других тел — от планет до комет. Разглядеть ее с Земли в телескоп практически невозможно. В «лишние» планеты астрономы всерьез поверили еще в позапрошлом веке после открытия Нептуна, существование которого заблаговременно предсказали математики. Находись тот же Нептун — последний видимый гигант — хотя бы в 10 раз дальше, он уже казался бы в 10 тыс. раз тусклее. Такой слабый объект на небе ничего не стоит спутать с мелким астероидом или кометой, каких тысячи.

В 1930-м, когда гипотеза о существовании «планеты X» была в моде, ее поиски прервались открытием Плутона — тот в гиганты не метил, но тоже считался планетой, способной влиять на другие. 48 лет спустя размеры Плутона наконец аккуратно сосчитали и пришли к выводу, что его массы не хватит для сдвига чужих орбит. Так «планета X» снова стала востребована. А в 2006 году Плутон и вовсе исключили из планет, и их осталось восемь, как в самом начале поисков «икса».

Чем еще знаменит автор. Охоту за новой планетой обосновал Персиваль Лоуэлл, бостонский предприниматель, известный своими книгами о японской культуре. В 1894 году Лоуэлл на собственные средства построил обсерваторию и начал поиски. Лоуэлла даже похоронили в мавзолее в форме обсерваторской башни, а астрономический символ планеты Плутон обыгрывает его инициалы — P. L.

Как опровергли. Зонд Voyager-2 в начале 90-х доказал, что астрономы просто не там искали. По его наблюдениям, аномалия, сбивающая планеты с пути, оказалась внутри Нептуна, массу которого в свое время переоценили. Из-за недостатка веса он притягивал другие планеты слабее, чем мог бы, и сам двигался по «неправильной» орбите. То есть никакая третья планета для объяснения эффекта не нужна.

Если бы гипотеза была верна В 2060 году туда прилетел бы аппарат с посланием Брежнева или Никсона.

Солнечная система

Антикометы

Солнечная система наполнена антиматерией

Гипотеза. Из антивещества состоят кометы и, возможно, часть метеоритов. Это объясняет, почему все видели вспышки вошедших в атмосферу космических обломков, а вот собранное внеземное вещество — большая редкость. При любом контакте с обычными атомами антиматерия, как известно, аннигилирует с огромным выбросом энергии. Поэтому даже крупицы исчезающего со взрывом антивещества хватит для вспышки в небе.

Авторство идеи принадлежит ленинградским физикам-ядерщикам. Академика Бориса Константинова и его сотрудников в 1965 году поддержал нобелевский лауреат Уиллард Либби: он утверждал, что антивеществом был Тунгусский метеорит, от которого не осталось ни одного фрагмента.

Чем еще знаменит автор. Борис Константинов, вице-президент Академии наук СССР, занимался в основном ядерной физикой и акустикой. Если первое и соприкасается с астрономией, то второе — весьма условно. Докторская диссертация Константинова называлась «Теория деревянных духовых инструментов».

Как опровергли. Работа по этой теме была засекречена: считалось, что по ее результатам антивещество смогут так или иначе добывать из космоса в «оружейных» количествах. Из-за этого несколько лет физики не советовались с астрономами. Расчет, опровергающий гипотезу, принадлежит астрофизику Шкловскому: он просто подсчитал суммарную энергию аннигиляции метеоритного вещества в воздухе за год — и та оказалась равной сотням водородных бомб.

Если бы гипотеза была верна Метеорит размером с мяч уничтожил бы нашу планету.

Вселенная

Космос навсегда

Большого взрыва никогда не было

Гипотеза. Вместо того чтобы раздуваться из одной точки последние 14 млрд лет, Вселенная всегда существовала в своем нынешнем виде. Для честного ученого в такой идее нет ничего крамольного. Во всяком случае, не надо уклоняться от вопроса, что было до Большого взрыва, — физикам заведомо негде искать на него ответ. А так — одной неизвестностью меньше плюс оптимистический прогноз: если космос не рождался, то, наверное, и не погибнет.

Гипотеза появилась в конце 1940-х и сразу завоевала сторонников среди астрономов. Модель «взорвавшейся» Вселенной, которой пользуются сейчас, на 20 лет старше. Но тогда она считалась малопонятной экзотикой, интересной разве что физикам-теоретикам. Непреложным фактом было только то, что галактики разбегаются во все стороны, — это выяснил Эдвин Хаббл в 1929 году. Но вывод Хаббла, что когда-то давно все они «сбежали» из одной точки, сбивал с толку.

Выход из затруднения нашли Фред Хойл, Герман Бонди и Томас Голд. Если галактики удаляются друг от друга, то промежутки между ними заполняет новая материя, рождающаяся из ниоткуда. Требуется всего ничего — по атому водорода на кубометр пустоты раз в миллиард лет. Этого хватило бы, чтобы плотность космоса не менялась. Со временем из атомов складывались бы газовые облака, а из них — звезды со всем прочим.

Чем еще знамениты авторы. Британскому астроному Фреду Хойлу, главному противнику теории Большого взрыва, мы обязаны самим термином «Большой взрыв». Хойл впервые произнес его в прямом эфире Би-би-си в 1949 году — желая, видимо, обидеть оппонентов.

Впрочем, право вести цикл радиопередач про Вселенную он получил за другие заслуги, каковых к концу 40-х годов накопилось уже немало. Позже, в 1957-м, он выяснил, откуда в космосе взялись углерод и другие тяжелые атомы — за эту статью его соавтору Уильяму Фаулеру позже дадут Нобелевскую премию. В свободное от физики время Хойл успевал писать сценарии для британского фантастического сериала про кибермонстра Андромеду, угрожающего всему человечеству.

Другой автор гипотезы о неизменной Вселенной — математик Герман Бонди — первым описал, как именно черные дыры поглощают вещество: астрономическое открытие было неожиданным довеском к закрытому исследованию про военные радары. Бонди долгое время был главным теоретиком британского Министерства обороны, а лондонские власти обязаны ему схемой дамб для защиты городского метро от разливов Темзы.

Третьего соавтора, Томаса Голда, сделали знаменитым пульсары — космические радиомаяки, которые посылают строго повторяющиеся сигналы. Когда первооткрыватели в 1967 году приняли их за сообщения инопланетян и засекретили исследование, именно Голд опознал в пульсарах нейтронные звезды, сверхплотные остатки взорвавшихся сверхновых. Нобелевская премия, однако, досталась наблюдателям, а не теоретикам.

Как опровергли. Момент окончательной ясности — открытие, сделанное в 1965 году радиофизиками Пензиасом и Вильсоном. При испытании радиоантенны они случайно зафиксировали реликтовое излучение, приходящее со всех сторон Вселенной сразу, — своего рода эхо Большого взрыва. Возраст излучения равен 13,7 млрд лет, что хорошо согласовывалось с Большим взрывом и никак — со стационарным космосом.

Вторым контраргументом были квазары — объекты с гигантской светимостью на границе видимой Вселенной. На более близком к нам расстоянии их нет, поэтому все квазары мы видим такими, какими они были 10 и больше миллиардов лет назад. И если ранняя Вселенная настолько отличалась от нынешней, то разговоры о космической неизменности теряют смысл.

Если бы гипотеза была верна Звезды рождались бы из пустоты.

Иллюстрации: Мария Соснина

Теория всего: можно ли объединить всю физику одной концепцией

По мнению суперкомпьютера из книги Дугласа Адамса «Автостопом по галактике», 42 — это «ответ на главный вопрос жизни, вселенной и всего такого»

(Фото: Pexels)

Принцип «я знаю, что я ничего не знаю» более чем актуален: казалось бы, границы познания расширены как никогда, но нет — вопросов все еще много. И главный из них — как все, что мы знаем, согласуется между собой?

Да, именно так. Все, что мы как человечество поняли об устройстве этого мира, нужно «собрать в кучу», сложить в связный логичный текст. Разработать теорию, которая будет непротиворечива и объяснит происхождение и принцип действия всех физических явлений на всех уровнях: от уровня квантов до уровня взаимодействия галактических суперкластеров. Такую гипотетическую пока теорию ученые называют «теорией всего». Над ее созданием трудятся физики всего мира уже много десятков лет. Получается ли у них это? Давайте посмотрим.

«Теория всего» — что это и почему это нужно?

«Теорией всего» называют универсальную теорию всеобъемлющего характера, которая позволила бы связать воедино все гипотетические и достоверно известные, проверенные знания о физике (физических свойствах / явлениях) нашей вселенной. При этом имеется в виду не Вселенная — гигантский космический объект, а вселенная в более широком значении — наш окружающий мир, все существующие физические аспекты нашей реальности.

Попытки упростить и унифицировать мироустройство подобным образом предпринимались всегда. И надо сказать, именно до развития научного знания они были максимально успешными. Теория о Земле, стоящей на трех китах, к примеру, отлично справлялась с задачей — мир был понятен. И даже в XIX веке, когда господствовала ньютоновская механика, все было более-менее ровно: казалось, яблоки падают под деревья и так происходит всегда и везде.

Однако потом «всё сломалось». В начале XX века на свет появились две крупных модели, которые навели суету. Это теория относительности Эйнштейна (применима для изучения движения тел с любыми скоростями в гравитационных полях любой интенсивности) и квантовая механика — абсолютно новая область знания, занимающаяся физикой элементарных частиц. Вдруг выяснилось, что физические законы на микроуровне не соотносятся с законами, принятыми в мире крупных объектов.

И квантовая механика, и теория относительности доказанно работают на своих уровнях, объясняя природу тех или иных явлений и обладая достаточной предсказательной силой. Обе теории самодостаточны: для работы с микро- и макрообъектами можно пользоваться соответствующей областью знаний и горя не знать, данные другой модели не требуются. Именно такая самодостаточность дезориентирует: поставь две теории рядом — и сразу появятся противоречия или несоответствия. «Примерить» одно на другое не выйдет.

Такое, конечно, устраивало не всех. Альберт Эйнштейн говорил: «Интеллект, который жаждет единой теории, не может быть удовлетворен предположением, что существуют два разных поля, совершенно независимых друг друга по своей природе». С начала 20-х годов прошлого века и до конца своей жизни великий ученый пытался скомпоновать все известные на тот момент данные, но не преуспел.

Какие «теории всего» есть?

Не преуспел, к сожалению, не только Эйнштейн. На данный момент не существует общепринятой, утвержденной теории, которая отвечала бы сразу на все вопросы. Хотя есть несколько теорий-кандидатов. Вот самые яркие из них:

«Теория почти всего», известная также как «стандартная модель». Теория детально прописывает связи электромагнитного взаимодействия, слабого ядерного и сильного ядерного взаимодействий, а также создает «зоопарк» элементарных (субатомных) частиц. В то же время эта теория, являющаяся доминирующей в науке на сегодняшний день, хоть и связывает воедино многое, имеет ряд белых пятен. Она не вписывает гравитацию в систему взаимодействий и не поясняет природу темной материи и энергии.

Теория струн. Это одна из теорий квантовой гравитации. Ее задача — объединить гравитацию с тремя другими базовыми взаимодействиями (электромагнитным и сильным и слабым ядерными), то есть исправить базовый недочет стандартной модели. Согласно теории струны — это одномерные бесконечные объекты, которые колеблются с разной частотой и их колебания (характеристики колебаний) задают (противоречивые) свойства всей существующей материи. Разработка теории ведется более 40 лет, но пока надежных доказательств ее валидности не получено. Кроме того, модель имеет несколько ответвлений, соревнующихся между собой.

Теория петлевой квантовой гравитации. Еще одна из теорий квантовой гравитации представляет, что пространство-время одномерно и собрано из небольших дискретных петель или групп петель (гравитационных полей размером 10^-35 м). Представить «базовые строительные элементы вселенной» можно как ткань-сеточку, говорит физик Хорхе Пуллин (Jorge Pullin) из Университета штата Луизиана. Теория является перспективной и активно разрабатывается.

М-теория. Теория, объединяющая в себе разные версии теории суперструн. Согласно ей, предполагается существование «бран» — двух- или пятимерных объектов, чьи свойства должны объяснять «законы природы». Теорию считают достаточно перспективной (в том числе ее поддерживал Стивен Хокинг), однако доказательств ее пока нет (да и сама теория еще в стадии разработки).

Почему не удается найти универсальное решение?

Будет ли найдена какая-то одна теория, связывающая квантовую и неквантовую механику, неясно. Многие даже думают, что задача может быть либо непосильна для человечества на текущем этапе развития, либо нереалистична по сути. Также есть мнение, что создание единой теории попросту бесполезно.

Невозможность полноты знания

Одним из аргументов против «теории всего» называют теорему Гёделя о неполноте (Gödel’s incompleteness theorem). Австрийский математик Курт Гёдель рассмотрел идею о том, что все теоремы в математике могут быть выведены всего из нескольких предположений (аксиом). Если представить теоремы как воздушные шарики, парящие над землей аксиом, но связанные между собой логическими цепочками, то можно будет увидеть, что существуют теоремы, являющиеся истинными, но не выводимыми из аксиом напрямую — это свободно парящие шарики, никак не связанные с землей. Следовательно, математика неполна. Она ограничена сама собой. Фримен Дайсон писал по этому поводу: «Неважно, как много задач мы решили, всегда будут те задачи, которые не решаются по известным нам правилам».

Стивен Хокинг, известный физик, тоже не исключал, что, возможно, поиск единой «теории всего» будет вечным. «Некоторые люди будут очень разочарованы, если не найдется единой теории, которую можно будет уложить в конечном числе принципов. Раньше я к таким относился, но сейчас изменил свое мнение. Сейчас я рад, что наш поиск понимания никогда не придет к концу. Всегда будет вызов новых открытий», — говорил он.

Никакое познание никогда не заканчивается. Наука может доказать, что теория неверна, способна собрать данные в пользу теории, протестировать и верифицировать предсказания в рамках теории. Но заявить, что вот он — последний наш вариант, точнее и лучше уже ничего не придумаем, — не получится. Это попросту ненаучно.

С другой стороны, есть не только вопрос неполноты знания в целом, но и ограниченность знаний на текущий момент. Нам не только неизвестны все правила, по которым связываются квантовая механика и теория гравитации, нам известно, в принципе, мало что. Список непонятных науке вещей впечатляет: тут и непонимание того, как работает магниторецепция (чем животные «воспринимают» магнитное поле Земли?), и недообъясненность природы сонолюминесценции (возникновения вспышки света при схлопывании пузырьков, произведенных в жидкости ультразвуковой волной), и много-много чего другого.

Неправильно поставленный вопрос

Также физики замечают, что какой-то единой теории может вообще не быть. Вероятно, что разные и, казалось бы, не связанные между собой законы существуют параллельно и никакой конкретной причины их существования именно в таком виде нет, а те сложные формулы, которые мы придумали, чтобы их сочленить, на самом деле — просто порождение нашего человеческого воображения. Ненужные дополнительные сущности, которые не помогают нам описать Вселенную.

Мы полагаем, что мир устроен красиво и элегантно, симметрично с математической точки зрения, но что, если это принципиально не так? По мнению ряда авторов, к примеру Сабины Хоссенфельдер из Франкфуртского института перспективных исследований, пытаться искать данные, которые идеально подошли бы к имеющейся концепции, не совсем правильно. «Вся идея «теории всего» стоит на не совсем научном принципе. И это просто не очень хорошая стратегия — разрабатывать теорию, и нет, это не по стандартной методологии. На самом деле, даже наоборот. Идея опираться на красоту теории при ее создании никогда не была хорошей».

Нефальсифицируемость

Еще один «естественный» ограничитель в поиске «теории всего» — тезис о том, что теория должна быть опровергаема и систематически проверяема. Нельзя просто так взять и выдать за теорию то, что нельзя проверить: должна существовать возможность хотя бы гипотетически, в будущем верифицировать то, что придумали авторы. Пока мы не можем на 100% сказать, что все имеющиеся на рассмотрении теории-кандидаты научны, согласно критерию опровержимости.

Сможет ли наука обрести «теорию всего»?

Мы не знаем. И не знает пока никто.

Методы анализа и построения научных теорий

Прежде чем приступить к обсуждению принципов анализа и методов построения теорий, необходимо вначале рассмотреть, что собой представляет теория как особая форма научного познания. Чаще всего под теорией подразумевают рациональную форму познания, и в этом смысле ее противопоставляют эмпирическим формам, таким, например, как наблюдение и эксперимент. Однако к рациональным формам относятся также понятия, гипотезы, теоретические суждения и законы, которые хотя и входят в состав теории, но в отдельности не составляют единой целостной системы. Поэтому первое, что нам предстоит обсудить, — это структура и специфические особенности научной теории как особой формы научного знания. С этой точки зрения теория будет рассматриваться как результат и итог завершенного научного исследования.

Такой статический подход явно недостаточен для того, чтобы понять теорию в ее динамике, становлении и развитии, не говоря уже о ее генезисе, происхождении и возникновении. Наконец, нельзя получить полное представление о теории, не обсудив и не выяснив основные ее функции в научном познании и практической деятельности. Все эти вопросы и будут предметом рассмотрения в настоящей главе.

I. Общая характеристика и определение научной теории

В научном исследовании, как известно, различают две основные стадии познания: эмпирическую и теоретическую. Для последней характерно широкое использование процессов абстрагирования и идеализации, сопровождающихся образованием понятий, суждений, гипотез и законов. Поскольку в реальном процессе познания все эти формы мышления выступают во взаимосвязи и взаимодействии, то теоретическая деятельность концентрируется именно вокруг точно определенных их систем. Конечно, и понятия, и суждения, и гипотезы, и другие формы мышления играют самостоятельную роль в процессе познания. Однако конечной целью познания является образование не отдельных понятий и не выдвижение изолированных гипотез, и даже не открытие обособленных законов, а построение единой, концептуальной системы, посредством которой достигается более адекватное и целостное отображение определенной области действительности. В рамках теории все ранее обособленные и изолированные формы мышления становятся элементами концептуальной системы и связываются в единое целое с помощью логических отношений определения, дедукции и подтверждения. Подробнее об этом будет сказано ниже, здесь же необходимо с самого начала подчеркнуть, что теория представляет собой концептуальную систему, единую целостную форму знания, которая хотя и содержит в своем составе другие его формы, но принципиально отличается от обособленных форм как по глубине, так и по объему отображения действительности. Именно благодаря взаимодействию ранее обособленных форм познания достигается новое, системное знание о действительности.

Нередко теорию противопоставляют эмпирии, наблюдениям и экспериментам на том основании, что ее положения и результаты имеют гипотетический характер, в то время как данные наблюдений и опыта представляются более надежными и заслуживающими доверия. На первый взгляд такое представление кажется правильным, так как в процессе эмпирического исследования мы опираемся якобы только на результаты наших чувственных восприятий и ничего постороннего не привносим в их результаты. Однако такой взгляд оказывается несостоятельным, во-первых, потому, что чистых восприятий, лишенных мысли и теоретических представлений, в действительности не существует, а, во-вторых, подобное представление является поверхностным, ибо с помощью эмпирического познания обнаруживаются лишь внешние, непосредственно наблюдаемые свойства и отношения предметов и явлений. Для раскрытия же глубоких внутренних отношений и закономерностей необходимо обращение к теоретическому познанию, которое предполагает построение гипотез, абстрактных понятий, моделей и теорий.

Идею о том, что единственно надежными и не вызывающими сомнения являются данные опыта, или даже результаты непосредственных чувственных данных (sense data), защищают сторонники, феноменализма, радикального эмпиризма и бихевиоризма. К ним же следует отнести и позитивистов, в том числе и пользовавшихся большим влиянием логических позитивистов, которые хотя и признают роль логики в систематизации научных знаний, тем не менее считают единственно надежными и достоверными результаты наблюдений и экспериментов, которые фиксируются в так называемых протокольных предложениях и составляют исходный базис всего дальнейшего познания. Теория же с ее понятиями и утверждениями рассматривается как некое вспомогательное построение, имеющее чисто гипотетический характер. Руководствуясь именно такой идеей, логические позитивисты ввели различие между языками «чистого» наблюдения и теории, и попытались свести теоретические понятия и предложения к эмпирическим.

Существует и противоположная, хотя и менее распространенная тенденция, сторонники которой считают единственно достоверным именно знание, выступающее в форме теории. В отечественной литературе оно нашло свое выражение в философской энциклопедии, в которой теория определяется как «форма достоверного научного знания о некоторой совокупности объектов» и «в этом смысле теория… противопоставляется эмпирическому знанию, содержащееся в ней научное знание, обеспечивается получением этого знания в соответствии с существующими научными стандартами, и выражается в его внутренней непротиворечивости, реализации его проверки на истинность и т. д.». Такое противопоставление теории эмпирическому знанию вряд ли правомерно, так как теоретические предсказания имеют в принципе такой же правдоподобный, или вероятностный, а не достоверный характер, как и предсказания, опирающиеся на эмпирические обобщения. Недаром же в англоязычной литературе теории часто отождествляются с гипотезами. Стандарты получения теоретического знания обеспечивают ему большую правдоподобность и надежность чем эмпирическому и обыденному знанию, но не превращают теорию в «форму достоверного научного знания». Как мы видели в главе 4, в начале теория выступает в виде гипотетико-дедуктивной системы, которая многократно проверяется эмпирическими данными, но ее верификация никогда не является окончательной. Поэтому теория не исключает риска ошибки, которая может быть выявлена при дальнейшей проверке. Возможно, авторы связывают достоверность теории с логической дедукцией, используемой для вывода ее заключений из посылок, но дедукция лишь переносит истинность посылок на заключения. Однако посылки теорий в опытных и фактуальных науках никогда не могут быть известны с полной достоверностью, а тем самым их заключения могут быть только вероятными. Мы не касаемся здесь математических теорий, выводы которых основываются на заранее принятых аксиомах и поэтому имеют условный характер в том смысле, что они зависят от тех конкретных интерпретаций, которые придаются аксиомам.

Рассматривая теорию как форму рациональной мыслительной деятельности, мы, во-первых, четко отделяем ее от практики и таких ее специфических разновидностей, как наблюдения и эксперимент, которые являются формами материальной, предметной деятельности в науке. Во-вторых, мы разграничиваем ее от эмпирического знания, в котором в сравнении с мышлением превалирующую роль играет чувственно-практическая деятельность.

Ограничившись такой предварительной общей характеристикой теории, мы можем определить ее как концептуальную систему, элементами которой служат понятия и суждения различного рода (обобщения, гипотезы, законы и принципы), связанные двумя типами логических отношений. К первому из них относятся логические определения, с помощью которых все производные понятия теории стремятся определить с помощью исходных, неопределяемых основных понятий. Ко второму — отношение логической дедукции, посредством которой выводятся другие утверждения теории из первоначальных, выступающих в форме аксиом и постулатов в математике и фундаментальных принципов или основных законов в эмпирических науках. Полученные из них выводы соответственно называются теоремами и производными законами.

Итак, строение теории можно представить в такой схеме:

1) эмпирический базис теории содержит основные факты и данные, а также результаты их простейшей логико-математической обработки;

2) исходный теоретический базис включает основные допущения, аксиомы и постулаты, фундаментальные законы и принципы;

3) логический аппарат содержит правила определения производных понятий и логические правила вывода следствий или теорем из аксиом, а также из фундаментальных законов производных, или неосновных законов;

4) потенциально допустимые следствия и утверждения теории.

Как мы увидим ниже, в теориях разного типа и находящихся на различных ступенях развития, не все эти элементы представлены в такой отчетливой форме. Логические правила дедукции не только в естественнонаучных, но даже в содержательных математических теориях, предполагаются общеизвестными и потому обычно заранее не формулируются. В эмпирических теориях, которые еще только складываются, основные законы обычно не формулируются, поскольку остаются неизвестными. Вместо них выступают многочисленные промежуточные законы меньшей степени общности, и вследствие этого общая логическая структура теории остается однозначно неопределенной. Она скорее напоминает мозаику из множества отдельных подтеорий, связывающее отношение между которыми может быть установлено только в ходе дальнейшего исследования.

Особого внимания заслуживает то обстоятельство, что информативное содержание теории меняется в зависимости от обнаружения новых фактов и открытия ранее неизвестных законов. Все это, конечно, не укладывается в прежнюю структуру теории, ибо существенно меняет ее эмпирический базис, а в период революционных изменений в науке также и теоретический базис.

II. Классификация научных теорий

Научные теории являются весьма разнообразными как по предмету исследования, так и по глубине раскрытия сущности изучаемых процессов и функциям, осуществляемым ими в познании. Все это делает крайне сложной проблему установления их общих структурных элементов и утопичной попытку нахождения какой-то единой модели и даже схемы, к которой можно было свести все теории. Такая программа настойчиво пропагандировалась сторонниками позитивизма, которые в качестве идеала рассматривали теории математического естествознания и, прежде всего, физики.

Безуспешность таких попыток, признанная в конце концов лидерами неопозитивизма, привела к скептическому отношению к самой проблеме анализа структуры теорий, в результате чего возникла тенденция к простому описанию теорий различного содержания, которая всегда поддерживалась многими историками науки. Последние считают, что наилучший способ исследования теорий заключается в конкретном историческом анализе их происхождения и применения в науке. Но такой чисто дескриптивный, описательный подход вряд ли можно считать анализом, поскольку он не раскрывает структуру теории, т. е. взаимосвязь между элементами теории как особой концептуальной системы.

Таким образом, как попытка свести все многообразие научных теорий к какой-то единой структуре, или модели, так и противоположное стремление целиком отказаться от поиска общих принципов строения в чем-то сходных, аналогичных теорий и ограничиться их простым описанием, являются одинаково несостоятельными. В первом случае все теории пытаются подогнать под некий общий шаблон, не учитывая их своеобразия, во втором — отвергается сама мысль о поиске определенного единства и общности между структурами теорий. На наш взгляд, наиболее перспективным является такой подход к классификации и соответственно структуре теорий, при котором учитываются определенные общие их особенности по уровню абстрактности, глубине проникновения в сущность изучаемых явлений, точности предсказаний, структуре и функциям в познании. Напомним, что классификация всегда проводится по определенному основанию, которым служит в данном случае тот или иной характерный признак соответствующих теорий.

Все научные теории, как и науки в целом, могут классифицироваться прежде всего по предмету исследования, т. е. той области действительного мира, которую они изучают. По этому основанию мы различаем, с одной стороны, теории, отображающие объективные свойства и закономерности окружающего нас мира, такие, как физические, биологические, социальные и т. п. теории. В нашей философской литературе такая классификация связывается с изучением разными науками различных форм движения материи и их взаимопереходов. С другой стороны, существует немало теорий и наук, которые ставят своей целью изучение субъективной реальности, т. е. мира нашего сознания, эмоций, мыслей, идей. К ним относятся психология, логика, риторика, педагогика, этика и другие. Анализ предметов исследования разных теорий и наук представляет несомненный интерес, но это увело бы нас в сторону от основной задачи, связанной с анализом структуры теорий. Поэтому мы коснемся только таких классификаций, которые непосредственно связаны с этой задачей.

1. Феноменологические и нефеноменологические теории. Эта классификация основывается на глубине раскрытия специфических особенностей и закономерностей изучаемых процессов. Она связана с развитием процесса научного познания, который обычно начинается с изучения наблюдаемых свойств и отношений явлений. Глубина познания в таких теориях не идет дальше сферы явлений, отсюда и происходит самое их название как феноменологических (в древнегреческом языке phainomenon означает «явление»). Но на этом наука не может остановиться и поэтому от изучения явлений переходит к раскрытию их сущности, внутреннего механизма, управляющего явлениями, а тем самым и к более полному и глубокому объяснению явлений. В этих целях ученые выдвигают гипотезы о ненаблюдаемых объектах, таких, как молекулы, атомы, элементарные частицы и кварки в физике, гены в биологии и т. п., с помощью которых объясняют свойства наблюдаемых объектов.

Феноменологические теории часто отождествляют с эмпирическими и описательными теориями, и для этого имеются определенные основания, во-первых, потому что они опираются также на опыт и наблюдения, во-вторых, они не вводят ненаблюдаемые объекты и не прибегают к сильным абстракциям и идеализациям и, основанным на них, теоретическим понятиям. В отличие от них нефеноменологические теории стремятся объяснить наблюдаемые явления и поэтому их называют также объяснительными теориями, а иногда также интерпретативными, так как они истолковывают свои абстрактные понятия и утверждения с помощью наблюдаемых явлений.

На ранней стадии развития любой науки в ней преобладают теории, которые описывают и систематизируют накопленный эмпирический материал, а также устанавливают логические связи между отдельными его элементами. Имея в виду описательный характер таких теорий, их нередко называют также дескриптивными теориями. Чтобы глубже понять наблюдаемые явления и объяснить их, ученые вводят ненаблюдаемые объекты, выдвигают гипотезы, открывают законы и строят научные теории, раскрывающие внутренние механизмы протекания явлений.

Переход от феноменологических теорий к объяснительным характеризует уровень развития науки, ее теоретическую зрелость. В одних науках он произошел уже давно, в других — только происходит, в третьих — еще лишь начинается. На примере истории точного естествознания и, прежде всего, физики можно ясно проследить, как происходил переход от феноменологических теорий к нефеноменологическим, объяснительным теориям. Известно, что одной из первых теорий, с помощью которой был точно описан и систематизирован большой эмпирический материал в области световых явлений, была геометрическая оптика. Она не выдвигала никаких гипотез о природе света и механизме его распространения. Все эмпирические законы, связанные с распространением света, его отражением и преломлением, она описывала, опираясь на общий принцип, сформулированный еще в середине XVII в. Пьером Ферма, и получивший название принципа наименьшего времени: «Свет выбирает из всех возможных путей, соединяющих две точки, тот путь, который требует наименьшего времени для его прохождения». Принцип Ферма, как нетрудно заметить, определенным образом обосновывает, и даже предсказывает, некоторые оптические законы и явления, но ничего не говорит о природе света, и поэтому сам нуждается в объяснении. Корпускулярная гипотеза Ньютона пыталась представить свет в виде потока мельчайших световых частиц — корпускул и таким способом смогла объяснить законы отражения и преломления света, но она оказалась неспособной объяснить явления интерференции и дифракции света. Пришедшая на смену ей волновая теория Гюйгенса — Френеля рассматривала свет как волнообразное движение эфира и благодаря этому смогла объяснить явления интерференции и дифракции.

В середине прошлого века Д. К. Максвелл в своей электромагнитной теории представил видимый свет как небольшую часть обширного диапазона электромагнитных колебаний. В современной квантовой теории света вновь возвращаются к корпускулярным воззрениям на природу света, рассматривая его как поток мельчайших быстролетящих частиц — фотонов, которые принципиально отличаются от корпускул Ньютона тем, что они одновременно обладают и корпускулярными и волновыми свойствами. Этот пример из истории физики примечателен тем, что он показывает, во-первых, как те же самые наблюдаемые световые явления стали все глубже и полнее объясняться с помощью более адекватных оптических теорий, во-вторых, сами эти теории развивались в соответствии с известным диалектическим принципом «отрицания отрицания», или движения мысли от тезиса к антитезису и от него — к синтезу. В качестве тезиса выступала корпускулярная теория света, его отрицанием или антитезисом стала волновая теория. Они стали основой для синтеза в квантовой теории света.

Легко заметить, что во всех этих оптических теориях используются и ненаблюдаемые объекты (корпускулы, волны, фотоны), и абстракции, и идеализации, и абстрактные понятия. Именно с их помощью каждая из теорий с той или иной полнотой и глубиной объясняла соответствующий круг эмпирических явлении. Следует заметить, что даже в феноменологических теориях не обходятся без определенных абстракций, идеализации и теоретических представлений. Например, упоминавшийся принцип Ферма представляет собой определенное теоретическое предположение, справедливость которого обосновывается, в частности, такими эмпирическими явлениями и законами, как прямолинейное распространение света, законы отражения к преломления света.

Еще более показательно в интересующем нас плане сравнение таких фундаментальных физических теорий, как классическая термодинамика и молекулярно-кинетическая теория вещества. Исторически термодинамика возникла прежде, чем наука более или менее точно выяснила вопрос о строении вещества. Поэтому многие наблюдаемые свойства вещества (температура, давление и др.) стали изучать, не зная его строения. Именно такой подход присущ термодинамике, основные результаты которой содержатся «в нескольких предельно простых утверждениях, называемых законами термодинамики. К их числу относятся два основных закона, или начала, термодинамики: сохранения и превращения энергии и возрастания энтропии в замкнутых системах, который раньше формулировался просто как принцип, согласно которому тепло не может перейти от холодного тела к горячему. Опираясь на эти начала, можно построить феноменологическую теорию тепловых процессов, которая описывает связи между наблюдаемыми макроскопическими свойствами веществ. Однако такая теория не объясняет, почему существуют эти закономерности. Почему, например, при увеличении давления уменьшается объем газа, а при повышении температуры его объем возрастает?

Ответы на эти и многие другие вопросы удалось найти с помощью молекулярно-кинетической теории вещества, в которой для объяснения механизма тепловых процессов была выдвинута идея существования таких ненаблюдаемых объектов, как молекулы и атомы. Беспорядочным движением этих мельчайших частиц вещества и объяснялись тепловые процессы. Такой переход от описания к объяснению, от наблюдаемых явлений к ненаблюдаемым объектам свидетельствовал о прогрессе познания, его проникновении на более глубокий уровень исследования, раскрывшем сущность и механизм происходящих при этом тепловых процессов. Все приведенные примеры ясно показывают, что между описательными, феноменологическими теориями и теориями объяснительными, нефеноменологическими существует необходимая и преемственная связь, которая отражает диалектику развития научной мысли: от непосредственного познания наблюдаемых свойств и отношений явлений и процессов — к раскрытию их сущности посредством ненаблюдаемых объектов, от простого описания — к объяснению, от эмпирии — к теории. Изучение новых явлений всегда начинается с обнаружения и анализа относящихся к ним фактов, установления логических связей между разными фактами, попыткой обобщить и объяснить их с помощью эмпирических гипотез и законов. Уже на этой стадии исследования приходится обращаться к простейшим абстракциям и идеализациям, таким, например, как световой луч и идеальный газ, связь которых с эмпирическим материалом вполне очевидна. Стремление к логической систематизации всей накопленной эмпирической информации как раз и приводит к построению феноменологических теорий, представляющих собой простейшие гипотетико-дедуктивные системы.

Подобного рода теории в физических исследованиях А. Эйнштейн называл «феноменологической физикой». «Этот вид физики, — указывал он, — характеризуется применением, насколько это возможно, весьма близких к опыту понятий». В отличие от этого связь подлинно теоретических понятий и ненаблюдаемых объектов, таких, например, как атом, электрон, фотон, ген и другие вовсе не так очевидна. Именно против признания такого рода ненаблюдаемых объектов в прошлом веке выступали известные физики, П. Дюгем, Э. Мах, В. Оствальд и другие ученые, придерживавшиеся принципов позитивизма и феноменализма. Отрицая объективное существование атомов и молекул, они фактически пытались ограничить роль теории простым описанием и систематизацией данных опыта, а Э. Мах прямо заявлял, что теория представляет собой сокращенное описание наших ощущений, а не отображение объективной реальности. Именно благодаря этому, отмечал он, достигается пресловутая «экономия мышления».

Критикуя ограниченность феноменализма и эмпиризма, нельзя, конечно, недооценивать, и тем более отвергать, значение описательных, феноменологических теорий, существование которых на определенном этапе развития науки не только допустимо, но и необходимо. Во всех случаях, когда не существует развитой объяснительной теории, или нет необходимости в раскрытии механизма изучаемых явлений, феноменологические теории являются весьма полезным и простым средством исследования.

В последние десятилетия интерес к феноменологическим теориям возрос благодаря широкому использованию в кибернетике, а затем и в других науках модели так называемого черного ящика. «Внутреннее устройство» такого ящика исследователю неизвестно, он может лишь манипулировать сигналами, поступающими на вход ящика и наблюдать сигналы на выходе. По ним он должен установить, по каким законам происходит в ящике преобразование информации и благодаря этому «превратить черный ящик в белый». Ценность такого подхода состоит в том, что любую теорию, описывающую взаимодействие системы с окружающей средой, можно уподобить черному ящику, в котором входные сигналы характеризуют воздействие со стороны внешней среды, а выходные — реакцию системы на эти воздействия. Таким способом можно изучать не только воздействие среды на физические, химические и другие неорганические системы, но также на живые системы, в частности на уровне их рефлекторных механизмов.

2. (Строго) детерминистические и стохастические теории различаются точностью предсказаний. В западной методологии такие теории обычно именуются как детерминистические и индетерминистические, но такое название неявно исключает стохастические теории с их вероятностными предсказаниями из круга детерминистических. По сложившейся традиции детерминистическими там принято называть теории, допускающие достоверные предсказания, такие, как теории классической механики и гравитации, теория электромагнетизма Д.К. Максвелла и другие, которые в нашей литературе раньше называли динамическими, а в последнее время — строго детерминистическими. Такое название нельзя признать вполне удачным, но оно, по крайней мере, указывает на существование теорий противоположных, т. е. не строго детерминистического, а именно стохастического характера (термин заимствован из древнегреческого языка: stochasis догадка; он удачно выражает результаты предсказаний случайных событий, которые имеют вероятностный характер). Часто стохастические теории называют также вероятностно-статистическими, так как они основываются на статистической информации, а их предсказания являются вероятностными. Характеристика индетерминистских теорий вряд ли правомерна, ибо она создает впечатление, что в мире наряду с необходимостью и определенностью господствует случайность и неопределенность. В действительности же, случайное и необходимое органически связаны между собой, и поэтому их нельзя абсолютно противопоставлять друг другу. Вероятность выражает меру или степень возможности случайных событий и тем самым в известной мере также детерминирует наше отношение к ним. Тот факт, что мы в состоянии ориентироваться в условиях неопределенности, делать вероятные прогнозы будущего, свидетельствует о существовании более слабой формы детерминации, а не об отсутствии ее, не об индетерминизме.

С логической точки зрения основное отличие между детерминистическими и стохастическими теориями объясняется различием их исходных посылок. Если в теориях первого типа посылками служат некоторые универсальные утверждения (аксиомы, постулаты, законы, принципы), то в теориях второго типа для этого используется статистическая информация в форме статистических законов, обобщений или гипотез. Именно статистический характер посылок стохастических теорий приводит к вероятным их заключениям.

С онтологической точки зрения вероятностный характер предсказаний стохастических теорий объясняется совокупным действием большого числа случайных факторов в массовых событиях или статистических коллективах. Хотя поведение каждого члена такого коллектива неопределенно и случайно, но за счет взаимного погашения и уравновешивания разных случайностей, в них возникают специфические статистические закономерности, которые широко используются в теориях демографии, экономики, генетики, конкретной социологии, психологии и других отраслей естественных и социально-гуманитарных наук.

Достоверность или вероятность заключений в обоих типах теорий зависит, как мы видим, от характера их посылок, вывод же и в том и другом случае является дедуктивным, поскольку это единственная форма рассуждения, переносящая полностью значение посылок на заключение. Очевидно, что недедуктивные рассуждения, заключения которых только правдоподобны, не могут быть использованы для логической систематизации теорий, ибо они только усилили бы неопределенность заключений теории. Таким образом, дедуктивными и недедуктивными могут быть только умозаключения, но не теории.

3. Динамические и статические теории различаются по такому основанию деления, как равновесие и движение природных или социальных систем. Поскольку все в мире находится в постоянном движении и развитии, то динамические теории преобладают в науке. Они анализируют переходы от одного состояния системы к другому или от одних систем к другим. В математизированных теориях естествознания для этого используются различные виды дифференциальных и функциональных уравнений, посредством которых описываются количественные связи между величинами, характеризующими переходы от одних состояний к другим. Типичными теориями такого рода являются классическая ньютоновская динамика и квантовая механика, первая из которых приводит к однозначно достоверным результатам, вторая — к вероятностным.

Статические теории описывают взаимосвязи между элементами систем, находящихся в равновесии. Они представляют со6oй как бы моментальный снимок с системы, находящейся в относительном покое. Обычно такие теории изучаются вместе с динамическими, составляя необходимый элемент единой научной дисциплины. Так, в классической механике системы изучаются как в движении (динамика), так и в равновесии (статика). В учении о теплоте различают термодинамику и термостатику.

4. Формальные и содержательные теории различаются между собой тем, что первые исследуют общую структуру, или форму, предметов и процессов, вторые — их конкретные свойства и отношения. Наиболее типичными формальными теориями являются теории математики и логики. Последнюю часто называют поэтому формальной логикой. Если классическая математика изучала в основном количественные отношения между различными величинами, которые используются в различных содержательных теориях и приложениях математики, то теперь она исследует различные абстрактные структуры, которые включают в свой состав отношения между величинами в качестве частного случая. Предметом анализа логики служат такие формы мышления, как понятие, суждение и умозаключение.

Характерная особенность формальных теорий состоит в том, что в своем исследовании они абстрагируются, отвлекаются от конкретного содержания изучаемых предметов и процессов и выделяют их форму, или структуру, в чистом виде. Так, в математике мы используем те же числа для счета небесных тел, живых существ, людей и других объектов. Одними и теми же математическими уравнениями описываем движение земных и небесных тел, биологические и социальные процессы. В логике не интересуются конкретным содержанием понятий, суждений и умозаключений, а выделяют общую их форму, или структуру, благодаря чему ее методы могут быть применены в любом процессе рассуждений как в науке, так и в повседневной жизни.

В последние десятилетия к формальным, а скорей к полуформальным, стали относить многие теории, появившиеся после возникновения кибернетики, такие, как теории информации, абстрактных автоматов, анализа операций и принятия решений, системного и структурного анализа и другие, в которых в значительной мере используются математические методы.

Что касается содержательных теорий, то они могут быть весьма разнообразными как по предмету исследования, так и по методам и глубине раскрытия сущности изучаемых явлений, о чем говорилось выше. Различие между теориями, их классификация станут яснее, если мы обратимся к более подробному анализу их строения и логической структуры.

III. Структура научных теорий

Сложность реальных систем, их зависимость от множества различных факторов заставляют ученого упрощать, огрублять и схематизировать исследуемые явления. Поэтому вместо конкретных объектов действительности он вводит идеализированные, абстрактные объекты, отношения между которыми приблизительно верно отображают существенные связи между реальными предметами и процессами. Свойства таких абстрактных объектов выражаются с помощью исходных, первоначальных понятий теории, а логические отношения между ними — либо посредством аксиом (в математике) или основных законов теории (в конкретных науках). Следовательно, такие законы описывают взаимосвязи не между элементами реальных систем, а между теми абстрактными объектами, с помощью которых отображается эта реальная система. В механике, например, такой системой является система «точечных масс», или материальных точек, движущихся под действием внешних сил, в электродинамике — система векторов электрической и магнитной напряженности, в генетике — система генов, в социологии — система социальных действий и т. п. Движение материальных точек под действием силы описывается тремя основными законами Ньютона; уравнения Максвелла позволяют выразить взаимодействие векторов электрической и магнитной напряженностей; законы Менделя, а теперь и молекулярной генетики характеризуют распределение генов при наследовании признаков; законы социологии, хотя и меньшей общности, характеризуют результаты социальных взаимодействий.

Такого рода системы абстрактных объектов вместе с законами, описывающими взаимосвязи и взаимодействия между ними, имеют смысл и значение только потому, что они относительно верно отображают существенные свойства и отношения элементов реальных систем. Именно поэтому подобные системы абстрактных объектов характеризуют специфику научной теории и играют главную роль в ее построении. Чтобы подчеркнуть определяющую роль такой системы в формировании теории, ее называют концептуальным ядром теории, базисом или фундаментальной теоретической схемой.

Поскольку подобная система теоретических объектов в определенной мере может замещать изучаемую реальную систему, то ее можно рассматривать так же как абстрактную модель. В точных науках отношения между абстрактными объектами модели выражаются с помощью различных уравнений и их систем. В других — посредством содержательных утверждений об отношениях между исходными объектами описательной модели. Если эти отношения приблизительно верно описывают взаимосвязи между величинами, характеризующими реальные процессы и системы, тогда модель принимается. Когда же возникают заметные расхождения между реальностью и теоретической моделью, тогда модель корректируется, модифицируется или даже отвергается.

1. Теоретические и эмпирические понятия. Исследование структуры любой теории целесообразно начать с анализа ее основных понятий и установления различия и взаимосвязи между теоретическими и эмпирическими понятиями. В первом приближении эмпирические понятия можно определить как понятия о наблюдаемых объектах и их свойствах, а теоретические — о ненаблюдаемых объектах. Такое различие соответствует выделению в процессе познания чувственно-эмпирической и рационально-теоретической ступеней исследования. Нетрудно, однако, понять, что приведенное выше определение является предварительным, поскольку оно не учитывает развития познания, в ходе которого ненаблюдаемые раньше объекты становятся наблюдаемыми, а следовательно, различие между эмпирическими и теоретическими понятиями оказывается относительным и ограниченным рамками времени и условиями исследования. Абсолютизация этого различия не учитывает взаимосвязи между рациональной и эмпирической стадиями исследования, воздействия теоретической мысли на наблюдения и опыт, которое обычно формулируют в виде тезиса о теоретической «нагруженности» опыта. Именно игнорирование этих фактов и положений лежит в основе позитивистского деления языка науки на обособленные языки чистых наблюдений и язык чистой теории, которое подверглось резкой критике со стороны антипозитивистски настроенных ученых и справедливость которой впоследствии была признана лидерами позитивизма.

Если связывать эмпирические понятия и соответствующие им термины с наблюдаемыми объектами и их свойствами, а теоретические — с ненаблюдаемыми, то относительность такого противопоставления становится все более очевидной по мере усовершенствования экспериментальной и наблюдательной техники. В самом деле, хотя силу тока в цепи нельзя наблюдать непосредственно, о ней можно судить по показаниям амперметра и поэтому считать ее наблюдаемой величиной. С другой стороны, наблюдения за движением стрелки амперметра основываются на теоретических представлениях о законах электрического тока. Это свидетельствует о том, что граница между наблюдаемыми и ненаблюдаемыми величинами имеет в известной мере условный, временный и относительный характер и устанавливается опытным путем.

Отсутствие абсолютной границы между эмпирическими и теоретическими понятиями не исключает возможности и целесообразности установления относительного различия между ними. Однако это различие связано не столько с наблюдаемостью соответствующих объектов, сколько со степенью их зависимости от общих теоретических представлений. Хотя эмпирические понятия «нагружены» теорией и зависят от нее, но их адекватность и обоснованность устанавливается в значительной мере независимо от теории, в которой они применяются.

Теоретические термины, как мы видели, вводятся в научный язык для описания свойств и отношений абстрактных объектов определенной идеализированной системы. Поскольку они являются абстракциями от реальности, то их нельзя непосредственно соотносить с наблюдаемыми предметами, их свойствами и отношениями. Поэтому адекватность теоретических понятий, как и истинность теоретических утверждений, может быть установлена только посредством их эмпирической интерпретации. Все это показывает, что эмпирические и теоретические понятия теснейшим образом связаны между собой. В историческом развитии познания они обусловливают и дополняют друг друга.

Эмпирические понятия представляют первый шаг в ходе сложного и противоречивого процесса все более глубокого постижения действительности. На уровне обыденного познания они совпадают с названиями и описаниями чувственно воспринимаемых и наблюдаемых предметов и явлений. На эмпирической стадии познания в науке вводятся уже понятия с более точно определенным смыслом, чем термины обыденного языка, но они по-прежнему обозначают либо непосредственно наблюдаемые предметы и их свойства и отношения, либо предметы и свойства, которые могут наблюдаться с помощью различных приборов, устройств и инструментов, которые, по сути дела, являются продолжением и усилением наших органов чувств.

Переход от эмпирических понятий к абстрактным, теоретическим понятиям представляет собой диалектический скачок от чувственно-эмпирической стадии исследования к рационально-теоретической. С помощью последней становится возможным отобразить чувственно невоспринимаемые свойства и отношения предметов и процессов реального мира, т. е. то, что обычно обозначают как сущность. Но так как сущность непосредственно не воспринимаема, то для ее интерпретации вводят эмпирические понятия и утверждения, посредством которых сущность обнаруживается или является. На этом основании сторонники эмпиризма, инструментализма, бихевиоризма и операционализма пытались свести, и даже исключить, теоретические понятия и термины из научного языка. Эмпиристы считали возможным свести теоретические понятия к эмпирическим путем определения правил соответствия между ними, инструменталисты рассматривали «понятия вообще» как некоторые инструменты для приспособления людей к окружающей действительности, бихевиористы полагали, что внутренние стимулы и интенции высших животных и человека всецело проявляются в их внешнем поведении. Операционализм, который связан главным образом с идеями выдающегося американского физика П. Бриджмена, настаивает на том, что содержание понятий эмпирических наук, в частности физики, определяется посредством операциональных определений, которые устанавливают совокупность измерительных операций для этого. Поскольку в таких целях могут быть использованы различные операции измерения, постольку в этом случае приходится допустить существование не одного-единственного понятия, а целого семейства родственных понятий, что значительно усложняет теорию.

Первая и важнейшая функция теоретических понятий состоит в том, что с их помощью достигается дедуктивная систематизация научного знания, которая предполагает также использование теоретических утверждений. Выявив основные понятия и исходные утверждения теории, мы можем по правилам дедукции вывести из них все другие утверждения, в том числе и те, которые допускают эмпирическую интерпретацию.

Вторая методологическая функция теоретических понятий связана с их применением как для объяснения эмпирических обобщений и законов, так и для их теоретического обобщения и расширения научного знания. Эмпирические обобщения и законы обнаруживают определенную регулярность в функционировании предметов и явлений, которая оказывается, однако, ограниченной рамками наблюдения. Они также не объясняют механизм или причину такой регулярности. Например, многочисленные наблюдения убеждают нас в том, что дерево не тонет в воде, а железо — тонет. Однако такое обобщение будет верно только относительно воды и, кроме того, даже в случае дерева и железа имеет ограниченный характер. Существуют сорта дерева, которые тонут в воде, например, растущее в Шри Ланка железное дерево. В свою очередь, из железа можно изготовить полый шар, который не будет тонуть в воде. Чтобы объяснить эти факты и обобщить первоначальное утверждение, в науке вводят понятие объемной плотности, которое определяют как отношение массы тела к его объему, т. е. р = m/v, где т — масса, v — объем. Посредством введения нового теоретического понятия (плотности) становится возможным объяснить новые факты и утверждать, что когда плотность тела будет меньше плотности воды или другой жидкости, то тело будет плавать на их поверхности, если плотность тела будет больше, то оно потонет.

Третья методологическая функция теоретических понятий заключается в систематизации эмпирического и теоретического знания. Такая систематизация осуществляется не только с помощью исходных посылок теории, но и ее первоначальных теоретических понятий. Поскольку в указанных понятиях описываются существенные свойства абстрактных объектов теории, то без них невозможна никакая систематизация научного знания вообще.

Четвертая методологическая функция теоретических понятий связана с развитием этого знания. Такое развитие характеризуется, прежде всего, изменением концептуального и, в первую очередь, понятийного содержания знания, в ходе которого одни понятия уточняются и модифицируются, другие — углубляются и расширяют объем.

Пятая методологическая функция понятий теории заключается в их эвристической, и особенно прагматической, роли в развитии и применении научного знания. Поскольку в абстрактных теоретических понятиях отображаются наиболее общие и существенные свойства исследуемых предметов и процессов, постольку они позволяют формулировать наиболее глубокие теоретические законы и принципы.

2. Аксиоматический метод служит важнейшим средством для анализа структуры теорий математики и точного естествознания, хотя он больше известен как метод их построения. Преимущества этого метода были осознаны еще в V в. до н. э. и реализованы позднее, в III в., Евклидом при построении системы знаний по элементарной геометрии. Когда теория излагается неаксиоматическим способом, то ее структура, т. е. логическая связь между различными утверждениями и понятиями, остается нераскрытой. Более того, некоторые ее основные понятия и допущения хотя и подразумеваются, но явно и точно не формулируются. Чтобы преодолеть эти недостатки, при аксиоматическом построении теории точно разграничивают минимальное число исходных понятий и утверждений от остальных.

Построение аксиоматической системы начинается с выявления первоначальных, основных понятий теории, которые в ее рамках рассматриваются как неопределяемые. По мере введения новых понятий их стремятся определить с помощью основных определений по логическим правилам. Однако решающий шаг в создании аксиоматической теории связан с установлением тех исходных утверждений, которые служат посылками всех дальнейших выводов, и поэтому в ее рамках принимаются без доказательства. Эти утверждения называются по-разному в различных теориях. В математических науках по установившейся традиции их именуют аксиомами или утверждениями, не требующими доказательства. В античной науке они принимались без доказательства потому, что считались самоочевидными и общепризнанными истинами, о чем свидетельствует сама этимология древнегреческого слова axioma, означающего признание, авторитет, достоинство.

Такой взгляд на аксиомы был широко распространен в математике почти вплоть до первой трети XIX в., когда были открыты неевклидовы геометрии, и тем самым было показано, что в качестве аксиом могут быть приняты и утверждения, совсем неочевидные с точки зрения здравого смысла. Так, например, в геометрии Лобачевского вместо аксиомы Евклида, что к данной прямой на плоскости через заданную точку можно провести единственную параллельную прямую, принимается противоположное утверждение: таких параллельных может быть несколько, а в принципе — бесчисленное множество. Тем не менее представление об аксиомах как самоочевидных истинах до сих пор сохранилось если не в математике, то в обычной и даже научной речи. Действительно, когда то или иное положение не вызывает сомнений и кажется очевидным, то его называют аксиомой. Однако очевидность в силу своего субъективного характера не может служить критерием истины. Ведь то, что кажется очевидным одному, может показаться совсем неочевидным другому. В современной науке аксиомы принимаются без доказательства не потому, что они считаются очевидными, а потому, что они необходимы для доказательства теорем. Доказательство же самих аксиом потребовало бы обращения к другим утверждениям и, в конце концов, привело бы к регрессу в бесконечность.

Какие утверждения теории выбираются в качестве аксиом, зависит нередко от задач исследования и поставленной проблемы. Возникает вопрос: чем руководствуется исследователь, когда то или иное утверждение теории выдвигает как аксиому? Таким критерием не может служить ни очевидность, ни простота, ни другое субъективное требование. Чтобы служить аксиомой, т. е. исходной посылкой для выводов, утверждение должно быть логически сильнее всех других, которые выводятся из него как следствия. Система аксиом теории потенциально содержит все следствия, или теоремы, которые с их помощью можно доказать. Таким образом, в ней сконцентрировано все существенное содержание теории.

В зависимости от характера аксиом и средств логического вывода различают:

1) формализованные аксиоматические системы, в которых аксиомы представляют собой исходные формулы, а теоремы получаются из них по определенным и точно перечисленным правилам преобразования, в результате чего построение системы превращается в своеобразную манипуляцию, или игру, с формулами. Обращение к таким формализованным системам необходимо для того, чтобы максимально точно представить исходные посылки теории и логические средства вывода. О том, какое значение имеет такой подход, свидетельствует история возникновения геометрии Лобачевского. Многие его предшественники пытались доказать аксиому о параллельных Евклида, которая казалось им неочевидной и достаточно сложной и сравнении с другими аксиомами. Некоторые ученые даже верили, что им удалось доказать ее. Но последующая критика обнаруживала логические дефекты в их доказательствах. Безуспешность этих, как и собственных попыток Лобачевского, доказать эту аксиому Евклида, привела его к убеждению, что возможна совсем другая геометрия. Если бы в то время существовало учение об аксиоматике и математическая логика, то ошибочных доказательств можно было бы легко избежать;

2) полуформализованные или абстрактные аксиоматические системы отличаются от формализованных тем, что в них средства логического вывода не рассматриваются, а предполагаются известными, а сами аксиомы хотя и допускают множество интерпретаций, но не выступают как формулы. С такими системами обычно имеют дело в математике;

3) содержательные аксиоматические системы предполагают одну-единственную интерпретацию, а средства логического вывода — известными. Они используются главным образом для систематизации научного знания в точном естествознании и других развитых эмпирических науках.

Таким образом, аксиоматические системы в эмпирических науках не могут не отличаться от математических. Прежде всего в математике в силу отвлеченного характера ее понятий и суждений имеют дело с абстрактными аксиоматическими системами, которые допускают самые различные конкретные интерпретации. Правда, такой взгляд на математические теории возник не сразу. Достаточно отметить, что геометрия Евклида долгое время считалась содержательной аксиоматической системой, ибо в ней точки, прямые и плоскости интерпретировались как идеализированные образы пространственных объектов. Постепенно такой взгляд на аксиомы геометрии и математики в целом радикально изменился, и теперь их рассматривают как абстрактные формы, или структуры, которые допускают самые разнообразные интерпретации.

Существенное отличие математических аксиом от эмпирических заключается также в том, что они обладают относительной стабильностью, в то время как в эмпирических теориях их содержание меняется с обнаружением новых важных результатов опытного исследования. Именно с ними постоянно приходится считаться при разработке теорий, поэтому аксиоматические системы в таких науках никогда не могут быть ни полными, ни замкнутыми для вывода.

10 явлений, которые ученые до сих пор не могут объяснить — T&P

Несмотря на то, что многие факты и теории, вокруг которых до сих пор ведутся споры в народе, давно не вызывают сомнений у ученых (например, теория эволюции), это не означает, что научные представления о Вселенной можно назвать исчерпывающими. На IFL Science вышла статья о пока неразрешимых загадках науки, а T&P публикуют ее перевод.

Почему материи больше, чем антиматерии?

В современном понимании практической физики материя и антиматерия идентичны, но противоположны. Когда они встречаются, они должны уничтожить друг друга и ничего не оставить после себя. И большая часть подобных взаимоуничтожений уже случилась в зарождающейся Вселенной. Тем не менее в ней осталось достаточно материи, чтобы создать миллиарды и миллиарды галактик, звезд, планет и многого другого. Это объясняется мезонами, составными (неэлементарными) частицами с малым периодом полураспада, состоящими из кварков и антикварков. B-мезоны распадаются медленнее, чем анти-B-мезоны, благодаря этому выживает достаточное количество B-мезонов для создания всей существующей во Вселенной материи. Кроме того, B-, D- и K-мезоны могут колебаться и становиться античастицами и обратно составными частицами. Исследования показали, что мезоны с большей вероятностью принимают нормальное состояние, хотя это может быть просто потому, что нормальных частиц больше по количеству, чем античастиц.

Где весь литий?

Раньше, когда температура во Вселенной была восхитительно высокой, изотопы водорода, гелия и лития образовывались в изобилии. Водорода и гелия до сих пор невероятно много и они составляют большую часть массы Вселенной, но число изотопов лития-7, которые мы сейчас можем наблюдать, составляют лишь треть от прошлого количества. Существует множество разнообразных объяснений, почему так случилось — включая гипотезы с участием гипотетических бозонов, известных как аксионы. Другие полагают, что литий был поглощен ядрами звезд, которые наши телескопы и инструменты не могут обнаружить. В любом случае сейчас нет адекватного объяснения тому, куда из Вселенной делся весь литий.

Почему мы спим?

Хоть мы и знаем, что процессы, происходящие в человеческом теле, регулируются биологическими часами, которые заставляют нас бодрствовать и спать, нам неизвестно, почему так происходит. Сон — это то время, когда наше тело восстанавливает ткани и производит другие процессы регенерации. И мы проводим примерно треть жизни во сне. Некоторым другим организмам вообще не требуется сон, так почему он нам так необходим? Есть несколько различных версий того, почему так происходит, но ни одна из них не является полноценным ответом на вопрос. По одной из теорий, тем животным, которые спят, удалось развить способность прятаться от хищников, в то время как другим необходимо постоянно быть начеку, и поэтому они регенерируют и отдыхают без сна. Сейчас большая часть сомнологических исследований посвящена тому, почему сон важен и как он влияет на умственные способности.

Что такое гравитация?

Многие знают, что лунная гравитация вызывает приливы и отливы, земная гравитация удерживает нас на поверхности нашей планеты, солнечная гравитация заставляет саму Землю удерживаться на орбите. Но как объяснить этот феномен? Эта могучая сила создана материей, и более массивные объекты могут притягивать меньшие объекты. Пока ученые разбираются в том, как работает сила гравитации, они даже не уверены в том, существует ли она вообще. Является ли гравитация следствием существования частиц гравитации? Почему в атомах столько пустого места — то есть почему ядро и электроны находятся на довольно большом расстоянии друг от друга? Почему сила, удерживающая атомы вместе, отличается от силы гравитации? На эти вопросы мы не можем ответить на современном уровне развития науки.

«Ну, и где они в таком случае?»

Размеры обозримой Вселенной в диаметре достигают 92 миллиардов световых лет. Она заполнена миллиардами галактик со звездами и планетами, и единственной очевидно обитаемой планетой сейчас считается именно Земля. Статистически шанс того, что наша планета — единственная во Вселенной, где есть жизнь, крайне мал. Тогда какого черта с нами до сих пор никто не связался?

Это называется парадоксом Ферми (по имени итальянского физика Энрико Ферми, создателя первого в мире ядерного реактора. — Прим. T&P). Были предложены десятки объяснений того, почему мы до сих пор не знакомы с внеземной жизнью, причем некоторые из них даже похожи на правду. Так, мы можем сутками рассуждать о различных пропущенных сигналах, о том, что инопланетяне уже среди нас, а мы этого не знаем, или что они не могут с нами связаться. Ну или есть более грустный вариант — Земля действительно единственная обитаемая планета.

Из чего сделана темная материя?

Около 80% массы всей Вселенной составляет темная материя. Это такая специфическая штука, которая не испускает свет вообще. Хотя первые теории о темной материи появились примерно 60 лет назад, до сих пор нет ни одного прямого доказательства ее существования. Некоторые ученые полагают, что темная материя состоит из гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц — вимпов, (WIMP, Weakly Interacting Massive Particle), которые, по сути, могут быть тяжелее протонов в 100 раз, но не взаимодействуют с барионным веществом, под которое заточены наши детекторы. Другие же считают, что в состав темной материи входят такие частицы, как аксион, нейтралино и фотино.

Как появилась жизнь?

Откуда на Земле жизнь? Как это произошло? Сторонники теории «первичного бульона» верят, что плодородная Земля сама формировала все более сложные молекулы, в которых и появилась первая жизнь. Эти процессы происходили на дне океана, в вулканических кратерах, а также в почве и подо льдом. Другие теории придают большое значение световой и вулканической активности. Кроме того, сейчас ДНК считается господствующим базисом жизни на Земле, но также предполагается, что РНК могла быть одной из первых основных форм жизни. Еще один неразрешенный научный вопрос — существуют ли какие-либо еще нуклеиновые кислоты, помимо РНК и ДНК? Возникала ли жизнь лишь однажды или же она когда-то зародилась, затем была разрушена и потом снова возникла? Некоторые верят в панспермию — согласно этой теории, микроорганизмы (зародыши жизни) были принесены на Землю метеоритами и кометами. Даже если это правда, то откуда взялась жизнь на самом источнике панспермии — неизвестно.

Как работают тектонические плиты?

Это может оказаться для вас сюрпризом, но теория тектоники литосферных плит, передвигающих континенты и вызывающих землетрясения, извержения вулканов и даже формирующих горы, получила широкую известность не так давно (во второй половине ХХ века. — Прим. T&P). Хотя уже была выдвинута гипотеза, что полторы тысячи лет назад вместо шести континентов был только один, эту теорию мало поддерживали в 1960-х. Тогда господствовала теория спрединга морского дна. Согласно этой теории, огромные хребты, разделяющие земную кору под каждым океаном, обозначают границы между тектоническими плитами, постепенно передвигающимися в противоположных направлениях. При движении плит расплавленная масса из мантии поднимается, заполняя разлом в земной коре, а затем морское дно медленно продвигается в сторону континента. Но вскоре эта теория была отвергнута.

В любом случае ученые до сих пор не уверены, что вызывает эти сдвиги или как тектонические плиты были созданы. Есть множество теорий, но ни одна из них не отражает все аспекты этого их передвижения в полной мере.

Как мигрируют животные?

Многие животные и насекомые мигрируют на протяжении года, пытаясь избежать сезонной смены температуры и исчезновения жизненно необходимых ресурсов питания или в поисках соседей. Некоторые мигрируют на тысячи километров, так как же они находят путь обратно спустя год? Разные животные используют разные способы навигации. Например, некоторые способны чувствовать магнитное поле Земли и обладают своего рода внутренним компасом. Так или иначе, ученые до сих пор не понимают, как развиваются эти способности и почему животные точно знают, куда идти год за годом.

Что такое темная энергия?

Из всех научных тайн темная энергия, пожалуй, самая загадочная. В то время как темная материя составляет примерно 80% массы Вселенной, темная энергия — это гипотетическая форма энергии, которая, как верят ученые, составляет 70% всего содержимого Вселенной. Темная энергия — одна из причин расширения Вселенной, хотя с ней связано большое количество тайн, которые так и не удалось разгадать. Первая и самая главная — из чего вообще состоит темная энергия? Постоянна ли она или же в ней происходят какие-то флуктуации? Почему плотность темной энергии сопоставима с плотностью обычной материи? Можно ли согласовать данные о темной энергии с теорией гравитации Эйнштейна или эта теория должна быть пересмотрена?

Иконки: 1) iconsmind.com, 2) Karsten Barnett, 3) Mayene de La Cruz, 4) Luis Prado, 5) Alex WaZa, 6) Chris McDonnell, 7) Simon Child, 8) Daniele Catalanotto / ECAL, 9) Claire Jones, 10) Rohith M S.

Топ-10 революционных научных теорий

В большинстве научных областей хотя бы раз за последние столетия появились революционные теории. Такие преобразования или сдвиги парадигмы переупорядочивают старые знания в новую структуру. Революционные теории достигают успеха, когда новая структура позволяет решать проблемы, которые ставили в тупик прежний интеллектуальный режим. Вот мои любимые революции. Я надеюсь на большее, прежде чем умру.

10. Теория информации: Клод Шеннон, 19 лет.48
Это не самая революционная теория, поскольку не было теории-предшественника, которую можно было бы революционизировать. Но Шеннон, безусловно, обеспечил математическую основу для множества других революционных разработок, связанных с электронными коммуникациями и информатикой. Без теории информации биты по-прежнему использовались бы только для тренировок.

9. Теория игр: Джон фон Нейман и Оскар Моргенштерн, 1944 г. (с важными дополнениями от Джона Нэша в 1950-х гг.)
Разработанная для экономики, где она добилась определенных успехов, теория игр не полностью произвела революцию в этой области. Но она была широко принята многими другими социальными науками. А эволюционная теория игр — важная ветвь изучения эволюционной биологии. Теория игр применима даже к повседневным занятиям, таким как покер, футбол и переговоры о более высокой оплате труда блоггеров. Есть даже такая штука, как квантовая теория игр, которая когда-нибудь обязательно что-нибудь произведет. Джон Нэш получил Нобелевскую премию за вклад в теорию игр, а его беспокойная жизнь вдохновила на написание превосходной книги 9.0013 Прекрасный разум . Но не рассчитывайте узнать что-то о теории игр, посмотрев киноверсию.

8. Кислородная теория горения: Антуан Лавуазье, 1770-е
Лавуазье не открыл кислород, но он выяснил, что это газ, который соединяется с веществами при их горении. Тем самым Лавуазье покончил с преобладающей теорией флогистона и проложил путь развитию современной химии. Для Лавуазье это была гораздо более безопасная революция, чем политическая, которая вскоре последовала во Франции, настолько революционная, что Лавуазье потерял из-за нее голову.

Подпишитесь на последние из

Science News

Заголовки и резюме последних Science News статей, доставленных на ваш почтовый ящик

7. Тектоника плит: Альфред Вегенер, 1912; Дж. Тузо Уилсон, 1960-е годы
Вегенер понял, что континенты дрейфуют еще в 1912 году. Но только в 1960-х годах ученые собрали воедино всестороннюю теорию тектоники плит. Уилсон, канадский геофизик, был ключевым автором некоторых основных статей, в то время как многие другие исследователи также сыграли видную роль. (Имейте в виду, что тектонику плит не следует путать с тектоникой плит, подходящим названием для революционного ресторана научной тематики.)

6. Статистическая механика: Джеймс Клерк Максвелл, Людвиг Больцман, Дж. Уиллард Гиббс, конец 19 века
Объясняя теплоту с точки зрения статистического поведения атомов и молекул, статистическая механика придала смысл термодинамике, а также предоставила убедительные доказательства для реальности атомов. Кроме того, статистическая механика установила роль вероятностной математики в физических науках. Современные расширения статистической механики (иногда теперь называемой статистической физикой) применялись ко всему, от материаловедения и магнитов до пробок и поведения при голосовании. И даже теория игр.

5. Специальная теория относительности: Альберт Эйнштейн, 1905 г.
В некотором смысле специальная теория относительности не была столь революционной, потому что она сохранила большую часть классической физики. Но давай. Он объединил пространство со временем, материю с энергией, сделал возможными атомные бомбы и позволил замедлить старение во время космического полета. Насколько революционным вы хотите стать?

4. Общая теория относительности: Эйнштейн, 1915 г.
Общая теория относительности была гораздо более революционной, чем специальная теория относительности, потому что она отказалась от закона тяготения Ньютона в пользу искривленного пространства-времени. И открыл ученым глаза на всю историю расширяющейся Вселенной. И снабдил писателей-фантастов черными дырами.

3. Квантовая теория: Макс Планк, Эйнштейн, Нильс Бор, Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер, Макс Борн, Поль Дирак, 1900–1926 гг. природы реальности, испортил целые философии причины и следствия и выявил особенности природы, которые никто, как бы ни был богат воображение, не мог себе представить. Серьезно, трудно поверить, что это всего лишь номер 3.

2. Эволюция путем естественного отбора: Чарльз Дарвин, 1859
Дарвин показал, что запутанная сложность жизни и запутанные отношения между формами жизни могут возникнуть и выжить в результате естественных процессов, без необходимости в конструкторе или ковчеге. Он открыл человеческий разум для занятий естественными науками, не омраченных сверхъестественными предрассудками. Его теория была настолько революционной, что некоторые до сих пор в ней сомневаются. Они не должны.

1. Гелиоцентризм: Коперник, 1543
Одно из величайших открытий, сделанное некоторыми древними греками, но подтвержденное только двумя тысячелетиями позже: Земля вращается вокруг Солнца (как и другие планеты). Это номер 1, потому что он был первым. Где вы думали слово революционный откуда взялся? (Оно редко использовалось в том значении, которое оно имеет сегодня, пока Коперник не поместил революций в название своей революционной книги. )

Несмотря на то, что некоторые люди могут вам сказать, научная теория — это объяснение мира природы, неоднократно подтвержденное научными экспериментами и доказательствами. Их невероятно трудно «опровергнуть». Прошли те времена, когда люди думали, что паразиты спонтанно появляются на поверхности открытых мисок с едой, но время от времени часть теории может быть ошибочной, или потенциально неправильной.

Вот 10 научных теорий, согласно которым может быть ошибочным.

(Нет, эволюции нет в этом списке.)

10. Темная материя

Наблюдения за расширением Вселенной выявили нечто странное в галактиках. Кажется, они не подчиняются законам физики. Или, скорее, видимое вещество, присутствующее в галактиках, кажется недостаточным для того, чтобы они функционировали так, как они делают, не разлетаясь на части.

Космологи и математики выдвинули идею о том, что, возможно, существует невидимая форма материи, объясняющая то, чего не хватает в этих галактиках, что позволило бы надлежащему количеству гравитации объяснить скорость большинства галактик. Они назвали эту невидимую материю «темной материей».

Идея показалась многообещающей, и ученые бросились искать эту загадочную невидимую форму материи.

Почему это может быть неправильно:

После десятилетий поисков мы так и не нашли никакой темной материи, и другие физики начинают находить другие способы объяснить кажущуюся невозможной скорость галактик. Один из этих различных подходов вращается вокруг идеи о том, что гравитационная механика работает по-разному в больших масштабах.

9. Голографическая Вселенная

Теория голографической вселенной состоит в том, что наша трехмерная Вселенная на самом деле является двухмерной проекцией, которая просто выглядит трехмерной. Это не означает, что вселенная — это какая-то форма симуляции, как в «Матрица ». Идея состоит в том, что некая удаленная двумерная поверхность может содержать всю информацию, необходимую для описания нашей Вселенной. По сути, если голографический принцип верен, то трехмерная реальность, которую вы воспринимаете, может быть иллюзией.

Почему это может быть неправильно:

Голографический принцип — это то, что физики используют, чтобы связать теорию струн с общей теорией относительности, и недавно появились доказательства, противоречащие тому, что предлагает теория струн. Также нет доказательств этого голографического принципа, и ученые также не могут договориться о том, что считать доказательством. Теория формирования планет Скалистые планеты в конечном итоге вращались ближе к Солнцу, в то время как более газообразные тела, такие как Юпитер и Нептун, в конечном итоге вращались вокруг Солнца дальше, ближе к внешним пределам.

Почему это может быть неправильно:

Ничто в науке не статично. В течение многих лет мы думали, что наша звездная система типична, обычная. Но когда мы начали открывать экзопланеты с помощью космического телескопа «Кеплер», мы обнаружили, что многое из того, что мы предполагали относительно инопланетных звездных систем, оказалось неверным. Мы обнаружили газовых гигантов (известных как горячие юпитеры), обращающихся вокруг своих родительских звезд. Системы красных карликов, полностью состоящие из похожих на Землю каменистых миров (например, Trappist-1) и других странных орбитальных конфигураций, которые озадачили астрономов и заставили их почесать затылки. Хотя теория аккреционного диска не была полностью отвергнута, эти открытия заставили ученых придумать новые модели, объясняющие, как могли сформироваться эти инопланетные системы. Особенно сейчас, когда кажется, что наша Солнечная система довольно уникальна по сравнению с нашими небесными братьями и сестрами.

7. Девятая планета

Основываясь на тех же методах, которые астрономы использовали для предсказания существования Нептуна и Плутона, астрономы долго искали эту загадочную девятую планету, надеясь объяснить аспекты осевого вращения Солнца и почему ледяные астероиды за пределами орбиты Нептуна кажутся сгруппированными.

Пояс Койпера состоит из ледяных объектов, вращающихся вокруг Солнца за пределами Нептуна. Хотя пояс Койпера является домом для астероидов размером с валун, некоторые из которых имеют диаметр почти 2000 километров, и небольших частиц планетарного материала, оставшегося после формирования Солнечной системы, большинство этих объектов имеют эллиптические орбиты, аналогичные орбитам Плутона.

Почему девятая планета может не существовать:

Мы просто не нашли ее. Это означает, что объект, вероятно, слишком темный, чтобы его можно было увидеть в наши современные телескопы. Существует также теория, что девятая планета вовсе не планета, что на самом деле это первичная черная дыра (которая должна быть размером с мяч для софтбола). На самом деле этому есть немало подтверждений. При поиске девятой планеты астрономы также наблюдали небольшие события гравитационного линзирования, которые можно было бы объяснить черной дырой. Черная дыра должна быть полностью бездействующей, а это означает, что она не потребляла никакого материала с момента образования Вселенной.

Честно говоря, как было бы круто, если бы наша собственная солнечная система оказалась домом для черной дыры, оставшейся от образования ранней Вселенной?

6. Теория мультивселенной

Идея о том, что наша Вселенная — это пятнышко в бесконечном море идентичных вселенных, на самом деле не нова. Ученые и писатели-фантасты долгое время размышляли о существовании альтернативных реальностей, полагая, что каждый сделанный ими выбор может иметь противоположность, в результате чего вселенная будет совершенно отличной от нашей. Физики даже предположили, что «синяк», обнаруженный в правом нижнем углу космического микроволнового фона, на самом деле является результатом столкновения нашей Вселенной с другой.

Почему это может быть неправильно:

Просто недостаточно доказательств. И это не из-за отсутствия попыток. Некоторые физики заходят так далеко, что называют теорию многих миров «бахромой». Темная энергия вселенная расширяется. До того, как наблюдения показали обратное, считалось, что расширение Вселенной должно было замедляться. Предполагается, что темная энергия является своего рода отталкивающей силой, которая предотвращает коллапс Вселенной (событие, которое можно было бы назвать Большим сжатием).

Почему его может не быть:

Цитируя Карла Сагана, «необычные утверждения требуют экстраординарных доказательств».

В исследовании, опубликованном в журнале «Астрофизика», исследователи из Университета Йонсей в Сеуле, Южная Корея, утверждают, что нашли доказательство того, что темной энергии вообще не существует. Команда обнаружила, что сверхновые в молодых галактиках слабее, чем в более старых галактиках. Это ставит под сомнение идею о том, что светимость сверхновых не меняется со временем, что также означает, что темной энергии не существует.

4. Законы физики

Законы физики предполагают, что в известной Вселенной существуют основные научные правила. Гравитация притягивает, скорость света постоянна, вода мокрая и тому подобное. Они также имеют дело с такими вещами, как термодинамика, которая предполагает, что материя не может быть создана или уничтожена в естественных условиях. Законы движения гласят, что объект останется в покое или в заданном состоянии, если на него не воздействует внешняя сила.

Почему это может быть неправильно:

Хорошо, вы нас поняли; они не ошибаются, но недавние исследования показали, что законы физики изменились с течением времени по мере старения Вселенной, и что они могут даже не быть постоянными во всей Вселенной сегодня!

В статье, опубликованной в журнале Science Advances, ученые из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее сообщили, что четыре новых измерения света из точки, удаленной от нас на 13 миллиардов световых лет, показали подтверждение вариаций константы электромагнетизма. Если эти выводы верны, это может означать, что электромагнитная постоянная в этой отдаленной области космоса отличается от той, что здесь.

3. Формирование галактик

Считается, что галактики образовались в ранней Вселенной из-за ореолов темной материи. Эти ореолы темной материи втягивают газы и материал, в конечном итоге образуя то, что мы знаем как галактику. Но спиральные и дисковые галактики, подобные нашей, — это немного другая история. Считается, что они созданы с помощью метода, известного как формирование галактик в «горячем режиме», когда газ попадает в центр галактики, конденсируясь и охлаждаясь. Это постепенный, трудоемкий процесс. Таким образом, спиральные галактики, подобные нашей, не могли образоваться в ранней Вселенной.

Почему это может быть неправильно:

Считается, что спиральные галактики не могли существовать в ранней Вселенной из-за чрезвычайно суровых условий. Но открытие Диска Вульфа, галактики, которая имеет спиралевидную форму и намного старше, чем должна быть (всего 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва). Учитывая, сколько ему лет, его существование предполагает, что нам, возможно, придется переосмыслить наши теории формирования спиральных галактик в целом.

2. Большой взрыв

Теория Большого Взрыва предполагает, что 13,8 миллиарда лет назад вся материя в наблюдаемой Вселенной, которую мы видим сегодня, взорвалась из одной точки, размером меньше конца булавки, чрезвычайно маленькой сингулярности. Это ведущая теория, объясняющая, что могло стать причиной возникновения Вселенной. На самом деле мы не можем повернуть время вспять и заглянуть в прошлое, поэтому большая часть того, что мы знаем о Большом взрыве, основана на математических уравнениях и моделях.

Почему это может быть неправильно:

Дело не в том, что теория Большого взрыва неверна. Есть много доказательств того, что большая часть теории верна. Мы можем предсказать, что, скорее всего, произошло с точностью до десяти в минус двадцати трех секундах после Большого Взрыва. Но есть проблемы с другими частями теории. Мы не можем проверить, что произошло за время до десяти в степени минус двадцать три секунды после Большого взрыва. Это не подлежит проверке. Считается, что сильная и слабая силы электромагнетизма на самом деле были одной силой. Просто недостаточно прямых доказательств этих ранних стадий (и размеров) Вселенной.

1. Теория струн

Теория струн изначально задумывалась как «теория всего». Вещь, которая объединила бы квантовую физику со стандартной моделью. Перед смертью Альберт Эйнштейн работал над многими вещами, некоторые из которых выходили за рамки того, что было принято в то время. Несмотря на то, что ему так и не удалось реализовать свою теорию всего, мечта Эйнштейна продолжается и сегодня.

Теория вращается вокруг идеи о том, что отдельные частицы связаны вещами, называемыми «струнами», которые, в зависимости от того, как данная струна будет «вибрировать», будут создавать квантовую гравитацию.

Почему это может быть неправильно:

Математика, предложенная теорией струн, работает до определенного момента, но в сочетании с другими областями она быстро разваливается. Часть проблемы заключается в том, что существует несколько версий теории струн. И хотя позже они были объединены в более единую теорию, объединяющую поведение, описанное в других версиях теории, казалось бы, что даже после добавления в их уравнения дополнительного измерения поведение струн в уравнении только благоприятствует наиболее идеализированным условия.

Практически невозможно заставить стандартную модель работать со струнами или М-теорией.

Другие статьи, которые могут вам понравиться

10 ошибочно доказанных известных научных теорий, которые все еще находятся в программе

«Ошибочно доказанные известные научные теории» давайте сначала разберемся, что предполагает это название. В основном статья содержит список известных научных теорий, которые не полностью совместимы с сегодняшним миром. В том и прелесть науки, что в ней всегда есть место для чего-то нового, впечатляющего и сногсшибательного. Мы перечисляем здесь некоторые медицинские теории, которые оказались ошибочными. Несколько исторических теорий оказались ошибочными. Некоторые основные научные концепции, которые менялись с течением времени. Неправильно доказанные известные научные теории также имеют некоторые теории, отвергающие множество научных теорий и из-за которых существует ряд научных теорий, которые сначала не были приняты.

10. Теория эволюции Чарльза Дарвина

Одной из самых известных теорий середины 19 ^-го века является теория эволюции Дарвина, которую также иногда называют дарвиновской теорией естественного отбора. Сначала нам нужно понять, что говорит теория эволюционной психологии. Долгое время были вопросы об эволюционной теории. Реальна ли эволюция? Что такое факты эволюции? Что такое эволюция против креационизма? Мы попытались найти ответы на все эти вопросы в книге «Ошибочно доказанные известные научные теории».

Согласно Чарльзу Дарвину в его книге «О происхождении видов» организм принимает изменения и формулирует себя в соответствии с потребностями окружающей среды и окружения. Это позволяло ему выживать в течение более длительных периодов времени и резко размножаться. «: выживает сильнейший » — это своего рода лозунг, который часто используется в теории эволюции Дарвина. Чарльз Дарвин утверждает, как наземное млекопитающее может превратиться в водного кита. Для объяснения Дарвин привел в пример североамериканских черных медведей, которые ловили насекомых вплавь и со временем превратились в китов.

Способ, которым доказано, что это неправильно

Идея Дарвина была немедленно отвергнута публикой. Даже Дарвину пришлось переписать последний раздел своей книги «О происхождении видов», в котором он окончательно убрал примеры плавающих медведей. Были ученые, которые считали, что идея Дарвина не так уж плоха, но он не выбрал лучший пример для объяснения. Они считали, что если бы он мог рассмотреть пример коровы или любого другого млекопитающего такого рода, это могло бы быть лучше. Дарвин также считал людей самой сложной формой обезьян. Вот почему иногда ее также называют теорией эволюции человека Чарльза Дарвина.

Современные ученые указали области, в которых Дарвин ошибался в своей теории эволюции. По словам Побинера, Дарвин не имел ни малейшего представления о знаниях генетики? Побинер объяснил, как физические и поведенческие изменения происходят в генах. Он объяснил весь процесс мутации. Также заявлена роль ДНК на генетическом уровне. Все это были ключевые моменты, которые Дарвин полностью упускает из виду в своей теории эволюции.

9. Теория флогистона

Иоганн Иоахим Бехер предложил идею теории флогистона в 1667 году. Здесь мы перечисляем некоторые возможные причины, указывающие на то, как теория флогистона была опровергнута. Почему теория флогистона оказалась ошибочной? Почему была отвергнута теория флогистона? Согласно этой теории, все горючее вещество содержит особый материал, называемый флогистоном, который высвобождается во время горения. Флогистон делает возможным весь процесс горения. Теория также объясняет свойства флогистона как бесцветного вещества без запаха и вкуса. Флогистон становится видимым только в процессе горения.

Как это доказано Неправильно

Неправильно доказанные научные истории содержат теорию флогистона, поскольку эта теория не смогла экспериментально доказать свою основу. Была серия экспериментов, которые давали разные результаты в разных ситуациях. Когда такой материал, как дерево и т. д., сжигают, он теряет вес в процессе горения. Но когда проводились эксперименты с некоторыми металлами, которые могут загореться, они набирали вес, а не теряли его. Эти эксперименты полностью опровергли теорию флогистона, что если вещество, подобное флогистону, выделяется при горении, то вещество должно терять вес, а не набирать его. Позднее процесс окисления также полностью противоречил теории Флогистона, так как не имел корней для объяснения процесса окисления.

8. Расширение Земли

Теория расширения Земли считается одной из самых противоречивых теорий в геологии. То, чему нас учат от школьного уровня до более высокого уровня геологии, что размер и масса земли статичны. Но теория расширяющейся Земли получила популярность в 19 веке. Эту теорию иногда называют теорией дрейфа континентов. Согласно этой теории размер и масса Земли не фиксированы. Гипотеза содержала концепцию дрейфа континентов. С течением времени размеры планет увеличиваются, и в результате могут образоваться новые горы. Это приводит к увеличению расстояния между континентами на земном шаре. Первоначально Чарльз Дарвин предложил концепцию расширения земли в поперечном направлении; Никола Тесла также подтвердил это, сравнив теорию с процессом расширения умирающей звезды.

Способ, которым доказано, что это неправильно

Мы включили теорию расширения Земли в список известных научных теорий, доказанных ошибочно, потому что эта теория никогда не была доказана на 100% точной. Многие люди задаются вопросом, что вызывает дрейф континентов? Каковы доказательства теории дрейфа континентов? Но это также вызывало споры на протяжении десятилетий, чтобы не было доказано, что оно полностью ошибочно. В конце концов теория была опровергнута концепцией тектоники плит. Тектоника плит подтвердила движение географических плит в литосфере Земли. Он также отрицал представление о том, что континенты и горы являются результатом расширения земли во времени.

7. Самопроизвольное зарождение

Самопроизвольное зарождение или иногда называемое Аристотелем самозарождение является одной из самых известных классических теорий биологии. Вероятно, теорию впервые изложил Аристотель. Гипотеза теории гласит, что жизнь растения или животного может происходить из неживого тела. Означает, что неживая материя может спонтанно произвести живой организм. Аристотель говорил, что жизнь может возникнуть из неживой материи, если она содержит Pneuma 9.0006, что означает жизненное тепло. Примеры самозарождения Амона Аристотель рассматривал на примерах морской рыбы угря. Он предположил, что угорь мог появиться в результате попадания в воду какого-то неживого вещества. Он также предложил теорию самозарождения на знаменитом примере лягушки.

Как это доказано неправильно

Аристотель был одним из самых известных греческих философов своего времени, и многие из его теорий подтвердились даже в современной науке. Так что опровергнуть теорию самозарождения было большой проблемой. Итальянский врач Франческо Реди впервые опроверг теорию самозарождения в 17 веке. Реди провел и эксперимент, в ходе которого исследовал репродуктивную систему мух в трех разных банках. Один с открытой крышкой. Второй с закрытым и третий с мембраной. Наконец он доказал своим экспериментом, что личинки могут появиться только в банке без крышки.

Даже после эксперимента Реди теория самозарождения все еще обсуждалась. В 19 ^-м-м веке знаменитый французский химик Луи Пастер принял вызов разрешить этот вопрос. Пастер провел эксперимент с закрученными колбами с длинным горлышком. Пастер поместил вскипяченный бульон в стерилизованные колбы и позволил воздуху внутри колбы соприкоснуться с наружным воздухом. Уникальные колбы с закрученным горлышком в эксперименте Пастера позволяли воздуху проникать в колбу, но не позволяли бактериям/микроорганизмам. Эксперимент, основанный на двух частях. Сначала бульон кипятили для стерилизации. После охлаждения он был свободен от загрязнений. Во-вторых, колбу вскипятили и отломили горлышко. На этот раз бульон внутри колбы был загрязнен. После успешного завершения результатов Пастер заявил: «Omne vivum Ex Vivo» означает, что Жизнь исходит только из жизни.

6. Светоносный эфир

Эфир, или обычно называемый эфиром, считается невидимой субстанцией, находящейся в космическом пространстве вокруг планет. Понятие эфира впервые было дано верующими греками; свет не мог путешествовать без среды. Идея светоносного эфира оставалась господствующей даже до конца 19 века. Исаак Ньютон, знаменитый физик, считавший свет частицей, неспособной опровергнуть теорию эфира. Некоторые классические физики, такие как Гюйген и Юнг, доказавшие волновую природу света; были также в пользу теории эфира.

Способ, которым доказано, что это неправильно

Концепция Liminiferous Aether оставалась живой на протяжении веков. Но когда началась эра современной физики, люди начали задавать вопросы. Существует ли эфир? Каково было понятие эфира в классической физике? С появлением современной физики теория Макса Планка о двойственной природе света впервые опровергла понятие эфира. Он открыл электромагнитные волны. Им не нужна среда для их распространения. В последнее время концепция фотона Эйнштейна и теория относительности также поддерживали концепции Планка. Наконец, было заявлено, что свет имеет электромагнитную природу и не требует среды для распространения в пространстве.

5. Теория калорийности

Теория калорийности включена в список ошибочно доказанных известных научных теорий, поскольку это одна из самых известных теорий в химии. Калорическая теория была сформулирована Антуаном Лавуазье в конце 18 ^-го века. Согласно этой теории в процессе горения или теплопередачи; есть материальная субстанция, называемая теплотворной. Считалось, что калорийность переносится из области с более высокой калорийностью в область с более низкой. Область более высокой калорийности означает более горячую часть вещества. Также существовало представление о том, что теплотворная способность передается через поры между твердыми и жидкими телами. В последнее время теория калорий также каким-то образом была вытеснена кинетической теорией. Вот почему часто возникает вопрос, как вы относитесь к теории калорийности к кинетической теории?

Способ, которым доказано, что это неправильно

Как было сказано ранее, мы перечисляем теории среди известных научных теорий, доказанных ошибочно, не потому, что они полностью отвергнуты. В том и прелесть науки, что она всегда оставляет место для модификаций, исправлений и улучшений. Многие из нас задаются вопросом, почему калорийная теория опровергнута? Почему калорическая теория теплоты была отвергнута? По нашему мнению, эта теория полностью не отвергалась никогда. Даже современные теории термодинамики как-то благоприятствуют этому. Но есть некоторые нерешенные факторы в теории. Согласно Лавуазье, теплотворная способность представляет собой жидкость, которая перемещается между веществами. Но пока нет никаких зацепок, подтверждающих его идею.

Граф Рамфорд, британский физик, провел эксперимент. В которой он доказал, что трение возникает при сверлении отверстия в пушке. В процессе выделяется тепло, но оно никогда не заканчивается. Это доказало, что тепло не является веществом.

4. Стрессовая теория язв

Уже более века люди считают, что язвы являются результатом стресса и неправильного питания. Примерно за два-три десятилетия до этого язва была одним из самых распространенных заболеваний во многих районах земного шара. Даже моя мать страдала этим заболеванием в течение многих лет. Почти все в то время говорили, что это результат стресса. В то время считалось, что именно стресс способствует возникновению язв. Кто-то думал, что оставаться счастливым может быть самым эффективным средством от язвы.

Как это доказано неправильно

Два австралийских исследователя Барри Маршалл и Робин Уоррен опровергли стрессовую теорию язв. Исследователи доказали в своих исследованиях, что язва не является результатом стресса из-за неправильного питания. Вместо этого это связано с бактерией под названием Helicobacter Pylori. Маршалл и Уоррен получили Нобелевскую премию по медицине 2005 года за исследование язвы. Их исследовательская работа полностью расходилась со стрессовой теорией язвы. После доказательства, предоставленного Маршаллом и Робином, было довольно легко включить стрессовую теорию язвы в список ошибочно доказанных известных научных теорий.

3. Открытие Вулкана

Жозеф Леверье был математиком, который впервые предположил существование планеты между Меркурием и Солнцем в Солнечной системе. Леверье назвал эту планету Вулканом в честь римского бога. Астрология планеты Вулкан подтверждает, что идея этой планеты возникла в уме Леверье, когда он заметил необычное поведение Меркурия. Меркурий вращался необычно, и было замечено, что есть что-то вроде луны или планеты, которая отвлекает Меркурий во время движения по орбите. Звездный путь планеты Вулкан показал, что считалось, что гравитация этой луны или планеты влияет на Меркурий. Предполагалось, что планета горячее Земли. Там более тонкая атмосфера и более высокая гравитация. Поверхность, содержащая горы, небольшие моря и пустыни.

Как это доказано неправильно

Можно задать вопрос; почему она указана среди ошибочно доказанных известных научных теорий, поскольку у нас так много информации о планете. Итак, позвольте мне подтвердить, что вся эта информация была гипотетической. Логического доказательства не было. Это настояло на том, чтобы я включил эту теорию в список ошибочно доказанных известных научных теорий. Открытие Вулкана обсуждалось в 19 ^-м-м веке и оставалось предметом дискуссий почти два века. Но в начале 20 ^-й-й век Теория относительности Эйнштейна подтвердила необычное поведение Меркурия. Он доказал, что ничто так не мешает вращению Меркурия, как луна или планета. Так после объяснения Эйнштейна считалось, что Планета Вулкан уничтожена. Но многие астрономы продолжают исследования, и даже до 1970-х годов проводились исследования Вулкана. Некоторые незрелые все еще работают над этим с концепцией возможного возвращения планеты Вулкан в будущее.

2. Геоцентрическая Вселенная

Еще одна известная классическая астрономическая теория, о которой долго спорили. Много вопросов по теории. Кто предложил геоцентрическую теорию? Кто разработал геоцентрическую теорию? Что такое геоцентрическая Вселенная? Чтобы ответить на эти вопросы, давайте начнем со времен греков.

Ранее наблюдатели считали, что солнце всегда следует за ними. Куда бы они ни пошли, солнце следует за ними. Такой же была концепция ночного неба и всего, что над ним. Если мы делали длительную фотосессию ночного неба, то кажется, что все вертится вокруг одного центра. Все объекты на небе вращаются вокруг общей точки. Платон, знаменитый греческий философ, предположил, что все во Вселенной вращается по круговой траектории с одинаковой скоростью. С другой стороны, Евдокс, ученик Платона, сформулировал теорию вселенной. По его словам, все объекты во Вселенной вращаются вокруг общей точки, то есть Земли. Поэтому теория и его модель были названы геоцентрической теорией или геоцентрической моделью. Также иногда называется моделью Птолемея в честь его большого сторонника астронома Птолемея.

Как это оказалось ошибочным

Геоцентрическая модель Вселенной доминировала на протяжении веков. Но через пятнадцать и шестнадцать веков у астрономов начинают возникать проблемы с этой моделью. Таблицы Eclipse стали неточными. У моряков возникли проблемы во время плавания. Они должны были определить места, когда они уплыли вне поля зрения с земли. Астрономы начинают верить, что с этой геоцентрической моделью Вселенной что-то не так. Между тем самый известный Николай Коперник произвел революцию в концепции геоцентрической модели. Коперник предложил гелиоцентрическую модель Вселенной. В 16 9В 0237-м -м веке гелиоцентрическая теория стала известной, и она представила Вселенную в том же виде, в каком мы знаем Вселенную сегодня. Согласно геоцентрической теории Солнце считается центром Солнечной системы, и все планеты, включая Землю, вращаются вокруг него. Таким образом, мы включили геоцентрическую теорию в список ошибочно доказанных известных научных теорий, поскольку в современной науке этой теории больше не существует.

1. Теория чистого листа

Самая старая и наиболее противоречивая теория в философии и психологии — это теория чистого листа. Теория также называется tabula rasa, что означает «чистый лист». Самая первая идея такого рода теории была предложена Аристотелем, и долгое время оставалась дискуссионной. Но формально теорию продвигал философ Джон Локк. Теория чистого листа, также известная как tabula rasa Джона Локка, обсуждает, что когда человек рождается, он / она не имеет встроенных черт. Совсем как чистый лист. Итак, какая среда предоставляется, в соответствии с ней будут формироваться черты личности. Теория чистого листа утверждает, что образование также является ключевым фактором для развития личности с чистого листа.

Способ, которым доказано, что это неправильно

Даже некоторые аргументы теории до сих пор сбивают с толку. Мол, окружающая среда и воспитание однозначно влияет на личность человека. Но у психологии tabula rasa есть проблемы с некоторыми естественными формами поведения. У каждого человека были какие-то природные способности, которые передаются по наследству. Современная наука и знания генетики наряду с объяснением ДНК объясняют эти факторы. В настоящее время широко признано, что некоторые черты переходят от предков к новорожденным и остаются частью личности. Исследователи также экспериментировали и подтвердили результаты. Они испытали случаи усыновления детей, а также у близнецов, выросших в разных условиях, все еще есть много общих черт. Мы включили теорию чистого листа в список ошибочно доказанных известных научных теорий, поскольку ее корни тускнеют день ото дня.

10 самых известных научных теорий (которые оказались ошибочными)

Одним из лучших аспектов науки всегда была ее готовность признать, что она ошибается. Теории постоянно переформулируются, и новые исследования часто делают старые идеи устаревшими или неполными. Но это не помешало некоторым открытиям быть преждевременно провозглашенными важными достижениями, меняющими правила игры. Даже в такой строгой и детализированной области, как наука, теории терпят крах, совершаются ошибки и совершаются мистификации. Ниже приведены десять самых новаторских научных открытий, которые, как оказалось, основаны на некоторых сомнительных данных. Стоит отметить, что большинство этих концепций не обязательно «неправильны» в традиционном смысле; скорее, они были заменены другими теориями, более полными и надежными.

10. Открытие Вулкана

Вулкан — планета, существование которой ученые девятнадцатого века считали где-то между Меркурием и Солнцем. Математик Урбен Жан Жозеф Леверье впервые предположил его существование после того, как он и многие другие ученые не смогли объяснить некоторые особенности орбиты Меркурия. Такие ученые, как Леверье, утверждали, что это должно быть вызвано каким-то объектом, например маленькой планетой или луной, действующим как гравитационная сила. Лаверье назвал свою гипотетическую планету Вулканом в честь римского бога огня. Вскоре европейские астрономы-любители, желающие стать частью научного открытия, связались с Леверье и заявили, что видели таинственную планету, совершающую движение вокруг Солнца. В течение многих лет наблюдения за вулканами продолжали поступать со всего мира, и когда Лаверье умер в 1877 году, он все еще считался открывшим новую планету в Солнечной системе.

Как это было доказано Неправильно:

Без Лаверье, выступающего в роли сторонника существования Вулкана, многие известные астрономы внезапно начали сомневаться в этом. Поиски были фактически прекращены в 1915 году, после того как общая теория относительности Эйнштейна помогла раз и навсегда объяснить, почему Меркурий вращается вокруг Солнца таким странным образом. Но астрономы-любители продолжали поиски, и совсем недавно, в 1970 году, были люди, которые утверждали, что видели странный объект, вращающийся вокруг Солнца за пределами Меркурия. Забавно, но величайшим наследием будущего открытия сегодня является то, что оно вдохновило имя родной планеты персонажа Спока из 9.0013 Звездный путь .

9. Спонтанное зарождение

Хотя сегодня это может показаться немного нелепым, на протяжении тысячелетий считалось, что жизнь регулярно возникает из стихий без предварительного формирования через семя, яйцо или другие традиционные средства воспроизводства. Основным проводником теории был Аристотель, который основывал свои исследования на идеях таких мыслителей, как Анаксимандр, Ипполит и Анаксагор, каждый из которых подчеркивал, что жизнь может спонтанно возникнуть из неодушевленной материи, такой как слизь, грязь и земля. при воздействии солнечных лучей. Аристотель основывал свои собственные идеи на наблюдении за тем, как личинки, по-видимому, появляются из трупов мертвых животных, или ракушки образуются на корпусе лодки. Эта теория о том, что жизнь может буквально возникнуть из ничего, сохранялась в течение сотен лет после Аристотеля и даже предлагалась некоторыми учеными совсем недавно, в 1700-х годах.

Как это было доказано Неправильно:

Только с принятием научного метода многие из классических теорий, таких как спонтанное зарождение, начали проверяться. Как только они были, они быстро рассыпались. Например, знаменитый ученый Луи Пастер показал, что личинки не появятся на мясе, хранящемся в закрытой посуде, а изобретение микроскопа помогло показать, что эти самые насекомые образовались не путем спонтанного зарождения, а переносимыми по воздуху микроорганизмами.

8. Расширение Земли

Наше современное понимание недр и поведения Земли в значительной степени основано на тектонике плит и концепции субдукции. Но до того, как эта идея получила широкое признание в конце 20-го века, многие ученые поддержали гораздо более фантастическую теорию о том, что Земля постоянно увеличивается в объеме. Гипотеза расширяющейся Земли утверждала, что такие явления, как подводные горные хребты и дрейф континентов, можно объяснить тем фактом, что планета постепенно увеличивается. Сторонники утверждали, что по мере увеличения размера земного шара расстояния между континентами будут увеличиваться, как и земная кора, что могло бы объяснить образование новых гор. Эта теория имеет долгое и легендарное прошлое, начиная с Дарвина, который ненадолго возился с ней, прежде чем отбросить ее, и Николы Теслы, который сравнил этот процесс с расширением умирающей звезды.

Как это было доказано Неверность:

Гипотеза о расширении Земли никогда не была полностью опровергнута, но она была широко заменена гораздо более сложной теорией тектоники плит. В то время как теория расширяющейся Земли утверждает, что все массивы суши когда-то были соединены между собой, а океаны и горы возникли только в результате увеличения объема планеты, тектоника плит объясняет те же явления с помощью плит в литосфере, которые движутся и сходятся под поверхностью Земли. Поверхность Земли.

7. Теория флогистона

Теория флогистона, впервые высказанная Йоханом Иоахимом Бехером в 1667 году, представляет собой идею о том, что все горючие предметы, то есть все, что может загореться, содержат особый элемент, называемый флогистоном, который выделяется при горении. и что делает весь процесс возможным. Считалось, что в своей традиционной форме флогистон не имеет цвета, вкуса или запаха и становится видимым только тогда, когда горит легковоспламеняющийся объект, такой как дерево или куча листьев. Говорят, что после того, как он был сожжен и весь его флогистон выпущен, объект снова существует в своей истинной форме, известной как «калькс». Помимо основного горения, теория также стремилась объяснить химические процессы, такие как ржавление металлов, и даже использовалась как средство понимания дыхания, поскольку чистый кислород описывался как «дефлогистированный воздух».

Как это было доказано Неправильно:

Чем больше экспериментов проводилось с использованием модели флогистона, тем более сомнительной становилась ее теория. Одним из наиболее важных было то, что когда некоторые металлы сжигали, они на самом деле набирали вес, а не теряли его, как это должно было быть, если бы высвобождался флогистон. В конечном итоге эта идея потеряла популярность, и с тех пор ее заменили более сложные теории, такие как окисление.

6. Марсианские каналы

Марсианские каналы представляли собой сеть оврагов и оврагов, существование которых на красной планете ошибочно считалось учеными XIX века. Каналы были впервые «открыты» в 1877 году итальянским астрономом Джованни Скиапарелли. После того, как другие наблюдатели за звездами подтвердили его заявление, каналы стали чем-то вроде феномена. Ученые нарисовали подробные карты, отслеживая их пути, и вскоре начались дикие предположения об их возможном происхождении и использовании. Возможно, самая абсурдная теория исходила от Персиваля Лоуэлла, математика и астронома, который пришел к странному выводу, что каналы представляют собой сложную ирригационную систему, разработанную неизвестным разумным видом. Гипотеза Лоуэлла была широко дискредитирована другими учеными, но также получила всеобщее признание, и в некоторых кругах этой идее удалось выжить даже в 20 веке.

Как это было доказано Неправильно:

Как ни странно, марсианские каналы оказались мифом только с появлением больших телескопов и технологий визуализации. Оказалось, что то, что выглядело как каналы, на самом деле было оптическим обманом, вызванным полосами пыли, разносимыми по поверхности Марса сильным ветром. Несколько ученых предложили подобную теорию в начале 1900-х годов, но ее правильность была доказана только в 1960-х годах, когда первый беспилотный космический корабль совершил облет Марса и сделал снимки его поверхности.

5. Светоносный эфир

Эфир, также известный как эфир, был таинственной субстанцией, которая долгое время считалась средством, с помощью которого свет передается через вселенную. Философы ещё во времена греков считали, что свету нужна система доставки, средство, с помощью которого он становится видимым, и эта идея сохранялась вплоть до девятнадцатого века. Если бы она была верна, эта теория переопределила бы все наше понимание физики. В частности, если бы эфир был физической субстанцией, которая могла бы существовать даже в вакууме, то даже глубокий космос можно было бы легче измерить и количественно оценить. Эксперименты часто противоречили теории эфира, но к 1700-м годам он стал настолько распространенным, что его существование считалось само собой разумеющимся. Позже, когда от этой идеи отказались, физик Альберт Майкельсон назвал светоносный эфир «одним из величайших обобщений современной науки».

Как это было доказано Неправильно:

В традиционной научной моде понятие светоносного эфира постепенно отменялось по мере появления более сложных теорий. Эксперименты по дифракции и преломлению света уже давно сделали традиционные модели эфира устаревшими, но только когда появилась специальная теория относительности Эйнштейна и полностью изменила физику, эта идея потеряла последних своих основных сторонников. Однако эта теория все еще существует в различных формах, и многие утверждают, что современные ученые просто используют такие термины, как «поля» и «ткань» вместо более табуированного термина «эфир».

4. Теория чистого листа

Одной из старейших и наиболее противоречивых теорий в психологии и философии является теория чистого листа, или tabula rasa, которая утверждает, что люди рождаются без встроенных личностных черт или склонности. Сторонники теории, начавшейся с работ Аристотеля и высказанной всеми, от св. Фомы Аквинского до философа-эмпирика Джона Локка, настаивали на том, что все психическое содержание есть результат опыта и образования. Для этих мыслителей ничто не было инстинктом или результатом природы. Эта идея нашла свое самое известное выражение в психологии в идеях Зигмунда Фрейда, чьи теории бессознательного подчеркивали, что элементарные аспекты личности человека были созданы их самым ранним детским опытом.

Как это было доказано Неправильно:

Хотя мало кто сомневается в том, что опыт человека и приобретенное поведение оказывают огромное влияние на его характер, в настоящее время также широко признано, что гены и другие семейные черты, унаследованные от рождения, наряду с некоторыми врожденные инстинкты также играют решающую роль. Это было доказано только после многих лет исследований, в ходе которых изучалось, как похожие жесты, такие как улыбка, и некоторые языковые особенности можно найти по всему миру в совершенно разных культурах. Между тем исследования усыновленных детей и близнецов, воспитанных в разных семьях, пришли к аналогичным выводам о том, как определенные черты могут существовать с рождения.

3. Френология

Хотя сейчас френология считается не более чем лженаукой, в свое время френология была одной из самых популярных и хорошо изученных областей нейронауки. Короче говоря, сторонники френологии считали, что индивидуальные черты характера, будь то интеллект, агрессия или музыкальный слух, могут быть локализованы в очень специфических частях мозга. По мнению френологов, чем крупнее была каждая из этих частей мозга человека, тем больше вероятность того, что они будут вести себя определенным образом. Имея это в виду, практикующие часто изучали размер и форму головы испытуемых, чтобы определить, какой у них может быть характер. Были созданы подробные карты предполагаемых 27 различных областей мозга, и предполагалось, что человек, у которого была особенно большая шишка на черепе в области, связанной, скажем, с чувством цвета, имеет склонность к рисованию.

Как это было доказано Неправильно:

Даже в период расцвета своей популярности в 1800-х годах френология часто высмеивалась ведущими учеными как форма шарлатанства. Но их протесты в значительной степени игнорировались до 1900-х годов, когда современные научные достижения помогли показать, что черты личности не могут быть отнесены к определенным частям мозга, по крайней мере, не так точно, как часто утверждали сторонники френологии. Френология все еще существует сегодня как второстепенная наука, но ее использование в 20-м веке стало несколько печально известным: ее часто использовали в качестве инструмента для пропаганды расизма, в первую очередь нацистами, а также бельгийскими колонизаторами в Руанде.

2. Статическая Вселенная Эйнштейна

До того, как ученые приняли идею о том, что Вселенная была создана в результате Большого Взрыва, обычно считалось, что размер Вселенной является неизменной константой — он всегда был размер был и всегда будет. Идея заключалась в том, что общий объем Вселенной был эффективно фиксирован и что вся конструкция работала как закрытая система. Эта теория нашла своего самого большого сторонника в лице Альберта Эйнштейна — Статическая Вселенная часто известна как «Вселенная Эйнштейна», — который приводил доводы в ее пользу и даже вычислил ее в своей общей теории относительности.

Как это было доказано Неправильно:

Теория статической Вселенной с самого начала была проблематичной. Во-первых, конечная Вселенная теоретически может стать настолько плотной, что схлопнется в гигантскую черную дыру — проблему, которую Эйнштейн компенсировал своим принципом «космологической постоянной». Тем не менее, последним гвоздем в гроб этой идеи стало открытие Эдвином Хабблом взаимосвязи между красным смещением — изменением цвета небесных тел по мере их удаления от нас — и расстоянием, которое показало, что Вселенная действительно расширяется. Впоследствии Эйнштейн отказался от своей модели и позже назвал ее «самой большой ошибкой» в своей карьере. Тем не менее, как и все космологические идеи, расширяющаяся Вселенная — всего лишь теория, и сегодня небольшая группа ученых по-прежнему придерживается старой статической модели.

1. Холодный синтез Флейшмана и Понса

В то время как условия, необходимые для создания ядерной энергии, обычно требуют экстремальных температур — подумайте о процессах, приводящих в действие Солнце — теория холодного синтеза утверждает, что такая реакция возможна при комнатной температуре. . Это обманчиво простая концепция, но последствия впечатляют: если бы ядерная реакция могла происходить при комнатной температуре, то можно было бы производить огромное количество энергии без опасных отходов, образующихся на атомных электростанциях. Эта новаторская теория на короткое время, казалось, стала реальностью в 1989, когда электрохимики Мартин Флейшманн и Стэнли Понс опубликовали экспериментальные результаты, свидетельствующие о том, что они достигли холодного синтеза — и драгоценной «избыточной энергии», которую он должен был произвести — в эксперименте, в котором электрический ток пропускался через морскую воду и металл. называется Палладий. Реакция средств массовой информации и научного сообщества на заявления Понса и Флейшманна была ошеломляющей. Эксперименты были провозглашены поворотным моментом в науке, и некоторое время считалось, что энергия холодного синтеза будет дешевой, чистой и доступной.

Как это было доказано Неправильно:

Пыл по поводу холодного синтеза утих, как только другие ученые попытались воспроизвести эксперимент. Большинству не удалось получить каких-либо подобных результатов, и после того, как их статья была тщательно изучена, Флейшмана и Понса обвинили не только в небрежности и неэтичности науки, но даже в том, что они преувеличили истинность своих результатов. Спустя годы идея холодного синтеза стала синонимом маргинальной науки. Тем не менее, несмотря на связанное с ним клеймо, многие утверждают, что в теории холодного синтеза никогда не было ничего обязательно неправильного. В последние годы ученые снова начали экспериментировать с новыми способами достижения так называемой «столовой ядерной реакции», причем некоторые даже заявляют, что добились удивительного успеха.

Другие статьи, которые могут вам понравиться

1.3: Научные теории — биология LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 6254

Теория против теории. Является научным теория отличается от повседневного использования слова теория?

Научная теория принимается как научная истина , подтверждаемая доказательствами, собранными многими учеными. Теория эволюции путем естественного отбора является классической научной теорией.

Научные теории

При повторной проверке некоторые гипотезы могут в конечном итоге стать научными теориями. Имейте в виду, что гипотеза — это возможный ответ на научный вопрос. А научная теория — это широкое объяснение событий, которое широко признано верным. Чтобы стать теорией, гипотеза должна быть проверена снова и снова, и она должна быть подкреплена большим количеством доказательств.

Люди обычно используют слово теория , чтобы описать предположение о том, как или почему что-то происходит. Например, вы можете сказать: «Я думаю, что эту нору в земле выкопал сурок, но это всего лишь теория». Использование слова теория таким образом отличается от того, как оно используется в науке. Научная теория больше похожа на факт, чем на догадку, потому что она хорошо подкреплена. В биологии существует несколько хорошо известных теорий, в том числе теория эволюции, клеточная теория и микробная теория.

Два видеоролика с объяснением научных теорий можно посмотреть по адресу http://www.youtube.com/watch?v=S5YGhprR6KE и http://www.youtube.com/watch?v=jdWMcMW54fA.

При просмотре Знайте разницу (между гипотезой и теорией) сосредоточьтесь на следующих понятиях:
полемика вокруг слов «гипотеза» и «теория»,
научное использование слов « «гипотеза» и «теория»,
критерии «гипотезы»,
определение «теории» Национальной академии наук,
значение утверждения «теории являются основой нашего понимания природы».

Теория эволюции

Теория эволюции путем естественного отбора является научной теорией. Эволюция — изменение характеристик живых существ с течением времени. Эволюция происходит в результате процесса, называемого естественным отбором . В ходе естественного отбора одни живые существа производят больше потомства, чем другие, поэтому они передают следующему поколению больше генов, чем другие. На протяжении многих поколений это может привести к серьезным изменениям в характеристиках живых существ. Теория эволюции путем естественного отбора объясняет, как сегодня меняются живые существа и как современные живые существа произошли от древних форм жизни, которых больше не существует на Земле. Не было выявлено никаких доказательств, доказывающих, что эта теория неверна. Подробнее о теории эволюции будет изложено в дополнительных понятиях.

Клеточная теория

Клеточная теория — еще одна важная научная теория биологии. Согласно клеточной теории , клетка является наименьшей единицей строения и функции всех живых организмов, все живые организмы состоят как минимум из одной клетки, а живые клетки всегда происходят из других живых клеток. Еще раз, не было выявлено никаких доказательств, доказывающих, что эта теория неверна. Подробнее о клеточной теории будет изложено в дополнительных понятиях.

Теория микробов

Теория микробов болезней, также называемая патогенной теорией медицины, представляет собой научную теорию, которая предполагает, что микроорганизмы являются причиной многих заболеваний. Как и в случае с другими научными теориями, было обнаружено множество доказательств, подтверждающих эту теорию, и не было выявлено никаких доказательств, доказывающих, что эта теория неверна.

Резюме

При многократном тестировании некоторые гипотезы могут в конечном итоге стать научными теориями. Научная теория — это широкое объяснение событий, которое широко признано истинным.
Эволюция — это изменение видов с течением времени. Эволюция происходит путем естественного отбора.
Клеточная теория утверждает, что все живые существа состоят из клеток, а живые клетки всегда происходят из других живых клеток.
Теория микробов предполагает, что микроорганизмы являются причиной многих заболеваний.

Узнать больше

Используйте эти ресурсы, чтобы ответить на следующие вопросы.

Узнать больше I

Дарвиновская эволюция — Наука и теория в неспециализированной биологии: http://www.hippocampus.org/Biology.

Как слово «теория» используется в обычном языке?
Как слово «теория» используется в науке?
Дайте подробное определение «научной теории».

Узнать больше II

Концепции и методы в биологии — Теории и законы на неспециализированных курсах биологии: http://www.hippocampus. org/Biology.

Что такое научный закон?
Что такое научная теория?
Приведите два примера научных теорий.
Может ли научная теория стать законом? Почему или почему нет?

Review

Сравните, как термин теория используется в науке и в повседневном языке.
Объясните, как гипотеза может стать теорией.
Опишите доказательства, доказывающие, что клеточная теория неверна.

Эта страница под названием 1.3: Научные теории распространяется под лицензией CK-12 и была создана, изменена и/или курирована Фондом CK-12 с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

ПОД ЛИЦЕНЗИЕЙ

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или страница
Автор
Фундамент СК-12
Лицензия
СК-12
Программа OER или Publisher
СК-12
Показать оглавление
нет
Теги
1. источник@http://www. ck12.org/book/CK-12-Biology-Concepts

Научные теории никогда не умрут, если только ученые не решат позволить им это сделать

Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса/Юго-западный научно-исследовательский институт (JHUAPL/SwRI)

Когда дело доходит до науки, нам нравится думать, что мы формулируем гипотезы, проверяем их, отбрасываем несоответствующие и продолжаем проверять успешным, пока не останутся только лучшие идеи. Но правда намного грязнее, чем это. Фактический научный процесс включает в себя корректировку исходной гипотезы снова и снова, пытаясь привести ее в соответствие с тем, что мы уже знаем. Это включает в себя прыжок веры в то, что когда вы правильно сформулируете свою теорию, предсказания, которые она делает, будут даже более успешными во всех отношениях, чем любые другие альтернативы. И когда что-то не получается, это не всегда требует отказа от исходной гипотезы. На самом деле, большинство ученых этого не делают. На самом деле, научные теории никогда не могут быть по-настоящему уничтожены. Единственный способ, которым они когда-либо исчезнут, — это если люди перестанут над ними работать.

НАСА и ЕКА, возможные модели расширяющейся Вселенной

Когда впервые было обнаружено, что далекие сверхновые звезды слабее, чем они должны были бы быть на основании их красного смещения, это произвело революцию в космологии. То, как Вселенная расширяется, неразрывно связано с присутствующими в ней материей и энергией, поэтому целью космологии долгое время было измерение скорости расширения и того, как она меняется со временем. Ожидалось, что он либо схлопнется, либо расширится навсегда, либо останется в промежуточном состоянии прямо на границе между этими двумя. Вместо этого эти сверхновые показали, что наиболее вероятен четвертый вариант: самые далекие галактики ускорялись по мере удаления от нас. Во Вселенной должна быть какая-то новая форма энергии — темная энергия — отличная от всех других форм энергии, пронизывающая все пространство.

Туманность Пузырь находится на окраине остатка сверхновой, вспыхнувшей тысячи лет назад. Если… [+] далекие сверхновые находятся в более запыленной среде, чем их современные коллеги, возможно, они в конце концов не являются признаком темной энергии.

Т.А. Ректор/Университет Аляски Анкоридж, Х. Швайкер/WIYN и NOAO/AURA/NSF

Но на протяжении многих лет большинство физиков и астрономов относились к этой идее со скептицизмом, задаваясь вопросом, не существует ли другого объяснения. Возможно, согласно одной из альтернативных теорий, пространство не расширялось с дополнительным значением из-за какой-то формы темной энергии, а скорее что-то происходило на больших расстояниях, блокируя свет. Так что это стало предположением: в далекой Вселенной было немного дополнительной пыли, и причина, по которой сверхновые казались тусклее, была не в том, что они были дальше из-за дополнительного расширения пространства, а в том, что пыль блокировала свет.

Инфракрасный свет проникает сквозь пыль и газ лучше, чем видимый свет, позволяя видеть детали… [+] в этой туманности. Точно так же синий свет блокируется преимущественно по сравнению с красным светом, что указывает на то, что если бы пыль была ответственна за затемнение сверхновых, они выглядели бы иначе по цвету, чем их близлежащие аналоги.

НАСА, ЕКА и Группа наследия Хаббла (STScI/AURA) и Дж. Хестер

Однако пылинки бывают определенных размеров, и размер пылинок определяет, какие длины волн света блокируются преимущественно. большая часть пыли лучше блокирует синий, чем красный свет. Однако измерения различных длин волн света показали, что и красный, и синий свет уменьшались в равной степени.

Было ли этого достаточно, чтобы исключить теорию «пыли»? В том воплощении, да. Но что, если пыль в далекой Вселенной была нового типа, которая одинаково блокировала все длины волн света? Этот неизвестный тип пыли, получивший название «серая пыль», может в равной степени блокировать все длины волн. Поэтому нам нужен был какой-то способ проверить это, и это включало в себя наблюдение за сверхновыми на разных расстояниях, чтобы увидеть, будет ли пыль блокировать все больше и больше света на больших расстояниях, поскольку все больше и больше «серой пыли» стремится сделать.

А. Г. Рисс и др. (2004), Астрофизический журнал, том 607, номер 2

Это не так. Значит ли это, что темная энергия должна быть реальной? Не обязательно, потому что вы можете изменить свое объяснение «серой пыли», включив в него пыль, плотность и расположение которой со временем меняются: «пополнение серой пыли». Добавив достаточно дополнительных бесплатных параметров, предостережений, поведения или модификаций в свою теорию, вы можете буквально спасти любую идею. Пока вы готовы достаточно подправить то, что вы придумали, вы никогда не сможете ничего исключить.

Было много идей в этом духе, которые имеют одну и ту же проблему (или особенность), присущую им: пока вы хотите сделать теорию более сложной, вы можете подогнать любые данные, которые возвращаются. Открытие реликтового излучения исключило теорию стационарного состояния, но они добавили отраженный звездный свет, чтобы объяснить это остаточное свечение. Когда спектр реликтового излучения был измерен, исключая отраженный звездный свет, они добавили серию всплесков и «мини-взрывов» в прошлом, создав теорию квазистационарного состояния. Когда были обнаружены флуктуации температуры реликтового излучения, его сторонники еще больше подкорректировали его.

Три разных типа измерений, далекие звезды и галактики, крупномасштабная структура. .. [+] Вселенной и флуктуации реликтового излучения говорят нам об истории расширения Вселенной и исключают альтернативы Большому Хлопнуть.

NASA/ESA Hubble (вверху слева), SDSS (вверху справа), ESA и Planck Collaboration (внизу)

Такое поведение характерно не только для ученых, но было особенностью (или ошибкой) науки на протяжении веков . Это привело Макса Планка более 100 лет назад к следующему ныне известному заявлению:

Новая научная истина побеждает не потому, что убеждает своих противников и заставляет их прозреть, а потому, что ее противники в конце концов умирают, и вырастает новое поколение, знакомое с ней.

Это часто перефразируют так: «физика продвигает вперед одни похороны за раз» из-за того факта, что идеи не могут быть доказаны ошибочными, как мы обычно думаем. Скорее, их нужно корректировать настолько тщательно и так часто, что они теряют свою предсказательную силу, вместо этого всегда играя в догонялки по мере поступления новых наблюдений.

Объединение квантовой теории поля и стандартной модели физики элементарных частиц с общей теорией относительности… [+] позволяет нам рассчитать практически все, что мы можем представить во Вселенной, на фундаментальном уровне.

SLAC National Accelerator Laboratory

Вот почему такие теории, как квантовая теория поля и общая теория относительности, так сильны: даже после стольких десятилетий они все еще делают новые предсказания, которые успешно подтверждаются экспериментами. Вот почему темная материя никуда не делась, поскольку ее успешные предсказания включают скорости пар галактик, крупномасштабную космическую паутину, флуктуации реликтового излучения, барионные акустические колебания, гравитационное линзирование и многое другое. Вот почему космическая инфляция — с ее успешными предсказаниями, включая флуктуации над горизонтом, акустические пики в остаточном свечении Большого взрыва, отклонение от масштабной инвариантности и т. д. — является ведущей теорией происхождения Большого взрыва. И именно поэтому их альтернативы настолько маргинальны.

Когда рябь в космосе, возникающая из-за далеких гравитационных волн, проходит через нашу Солнечную систему,… [+] включая Землю, они слегка сжимают и расширяют пространство вокруг себя. Варианты могут быть невероятно жестко ограничены благодаря нашим измерениям в этом режиме.

Европейская гравитационная обсерватория, Лайонел BRET/EUROLIOS

Вы всегда можете добавить еще одну лазейку, параметр или эпицикл в свою любимую теорию, чтобы ее «не исключали». Я, как и большинство физиков, так же отношусь к большому количеству нестандартных альтернатив, включая MOND, f(R)-гравитацию, модель квазистационарного состояния, космологию усталого света, плазменную Вселенную и так далее. В какой-то момент вам просто нужно сказать «хватит». Вы должны признать, что уровень искривлений, которые вам нужно выполнять, абсурден, и что эти теории не имеют никакой полезной предсказательной силы. Они просто пример особой мольбы.

Теплая-горячая межгалактическая среда (WHIM) была замечена раньше вдоль невероятно плотных областей,… [+] как стена Скульптора, показанная выше. Но вполне возможно, что во Вселенной все еще есть сюрпризы, и наше нынешнее понимание снова подвергнется революции.

Спектр: NASA/CXC/Univ. Калифорнийский Ирвин/Т. Фанг. Иллюстрация: CXC/M. Weiss

Конечно, их адепты так не считают. Они думают, что их маргинализируют, угнетают, игнорируют или не воспринимают всерьез. В очень редких случаях они на самом деле верны, и тогда происходит научная революция. Важно держать свой разум открытым для этих возможностей, исследовать их и думать о том, как бы это выглядело, если бы эти альтернативы в конце концов были правильными. Но для подавляющего большинства ученых, работающих над этими альтернативными идеями, дело всей их жизни окажется тупиком, и их идеи умрут вместе с ними (и, возможно, их учениками).

7 научных теорий, объясненных простыми словами – Архив

Чем раковые клетки отличаются от здоровых

Почему заразительно зевать

Что происходит не случайно

Что происходит с суставами, когда вы ими хрустите

Как обогнать свет

Эффект Магнуса: интересные свойства

Как разучиться кататься на велосипеде

7 научных теорий, которые ближе к нам, чем кажется / Newtonew: новости сетевого образования

1. Кротовые норы

Читайте также:

2. Теория относительности

Это может быть интересно:

3. Судьба Вселенной

1. Большое сжатие (большой хлопок)

2. Тепловая смерть

Читайте также:

3. Когда время остановилось

4. Экпиротический сценарий

Это может быть интересно:

5. Гипотеза Геи

6. Антропный принцип

Читайте также:

7. Бритва Оккама

Новости: 10 заблуждений науки — Эксперт — Новости экономики и политики. Новости сегодня. (27 ноября 2008)

Частица

Электроны

Атомы

Вещество

Клетка

Мозг

Земля

Планеты

Солнечная система

Вселенная

Теория всего: можно ли объединить всю физику одной концепцией

«Теория всего» — что это и почему это нужно?

Какие «теории всего» есть?

Почему не удается найти универсальное решение?

Невозможность полноты знания

Неправильно поставленный вопрос

Нефальсифицируемость

Сможет ли наука обрести «теорию всего»?

Методы анализа и построения научных теорий

10 явлений, которые ученые до сих пор не могут объяснить — T&P

Почему материи больше, чем антиматерии?

Где весь литий?

Почему мы спим?

Что такое гравитация?

«Ну, и где они в таком случае?»

Из чего сделана темная материя?

Как появилась жизнь?

Как работают тектонические плиты?

Как мигрируют животные?

Что такое темная энергия?

Топ-10 революционных научных теорий

Подпишитесь на последние из

10. Темная материя

9. Голографическая Вселенная

7. Девятая планета

6. Теория мультивселенной

4. Законы физики

3. Формирование галактик

2. Большой взрыв

1. Теория струн

10 ошибочно доказанных известных научных теорий, которые все еще находятся в программе

10. Теория эволюции Чарльза Дарвина

Способ, которым доказано, что это неправильно

9. Теория флогистона

Как это доказано Неправильно

8. Расширение Земли

Способ, которым доказано, что это неправильно

7. Самопроизвольное зарождение

Как это доказано неправильно

6. Светоносный эфир

Способ, которым доказано, что это неправильно

5. Теория калорийности

Способ, которым доказано, что это неправильно

4. Стрессовая теория язв

Как это доказано неправильно