Hipotesis, Model, Teori, dan Hukum

Dalam penggunaan umum, kata-kata hipotesis, model, teori, dan hukum memiliki interpretasi yang berbeda dan kadang-kadang digunakan tanpa ketepatan, tetapi dalam sains mereka memiliki makna yang sangat tepat.

Mungkin langkah yang paling sulit dan menarik adalah pengembangan hipotesis spesifik yang dapat diuji. Hipotesis yang berguna memungkinkan prediksi dengan menerapkan penalaran deduktif, seringkali dalam bentuk analisis matematika. Ini adalah pernyataan terbatas mengenai sebab dan akibat dalam situasi tertentu, yang dapat diuji dengan eksperimen dan observasi atau dengan analisis statistik probabilitas dari data diperoleh. Hasil dari hipotesis pengujian saat ini tidak diketahui, sehingga hasilnya dapat memberikan data yang berguna mengenai validitas hipotesis.

Terkadang hipotesis dikembangkan yang harus menunggu pengetahuan atau teknologi baru diuji. Konsep atom diusulkan oleh Yunani kuno, yang tidak memiliki sarana untuk mengujinya. Berabad-abad kemudian, ketika lebih banyak pengetahuan tersedia, hipotesis mendapatkan dukungan dan akhirnya diterima oleh komunitas ilmiah, meskipun harus diubah berkali-kali sepanjang tahun. Atom tidak terpisahkan, seperti yang diduga orang Yunani.

SEBUAH model digunakan untuk situasi ketika diketahui bahwa hipotesis memiliki batasan validitasnya. Itu Model atom bohr, misalnya, menggambarkan elektron yang mengelilingi inti atom dengan cara yang mirip dengan planet di tata surya. Model ini berguna dalam menentukan energi keadaan kuantum elektron dalam atom hidrogen sederhana, tetapi tidak berarti mewakili sifat sebenarnya dari atom. Para ilmuwan (dan mahasiswa sains) sering menggunakannya model ideal untuk mendapatkan pemahaman awal tentang menganalisis situasi yang kompleks.

SEBUAH teori ilmiah atau hukum mewakili hipotesis (atau kelompok hipotesis terkait) yang telah dikonfirmasi melalui pengujian berulang, hampir selalu dilakukan selama rentang bertahun-tahun. Secara umum, teori adalah penjelasan untuk serangkaian fenomena terkait, seperti teori evolusi atau teori Big Bang.

Kata "hukum" sering digunakan dalam referensi persamaan matematika tertentu yang menghubungkan berbagai elemen dalam suatu teori. Hukum Pascal merujuk pada persamaan yang menggambarkan perbedaan tekanan berdasarkan ketinggian. Secara keseluruhan teori gravitasi universal dikembangkan oleh Sir Isaac Newton, persamaan kunci yang menggambarkan gaya tarik gravitasi antara dua benda disebut hukum gravitasi.

Dewasa ini, fisikawan jarang menerapkan kata "hukum" pada ide-ide mereka. Sebagian, ini karena begitu banyak "hukum alam" sebelumnya yang ditemukan tidak begitu banyak hukum sebagai pedoman, yang bekerja dengan baik dalam parameter tertentu tetapi tidak dalam yang lain.

Setelah teori ilmiah dibuat, sangat sulit untuk membuat komunitas ilmiah membuangnya. Dalam fisika, konsep eter sebagai media untuk transmisi gelombang cahaya menjadi oposisi serius pada akhir 1800-an, tetapi itu tidak diabaikan sampai awal 1900-an, ketika Albert Einstein penjelasan alternatif yang diajukan untuk sifat gelombang cahaya yang tidak bergantung pada media untuk transmisi.

Filsuf sains Thomas Kuhn mengembangkan istilah ini paradigma ilmiah untuk menjelaskan set teori yang bekerja di mana ilmu pengetahuan beroperasi. Dia melakukan pekerjaan yang luas di Internet revolusi ilmiah yang terjadi ketika satu paradigma terbalik demi seperangkat teori baru. Karyanya menunjukkan bahwa sifat sains berubah ketika paradigma ini sangat berbeda. Sifat fisika sebelum relativitas dan mekanika kuantum pada dasarnya berbeda dari yang setelah mereka Penemuan, sama seperti biologi sebelum Teori Evolusi Darwin pada dasarnya berbeda dari biologi itu mengikutinya. Sifat dasar dari pertanyaan berubah.

Salah satu konsekuensi dari metode ilmiah adalah untuk mencoba mempertahankan konsistensi dalam penyelidikan ketika revolusi ini terjadi dan untuk menghindari upaya untuk menggulingkan paradigma yang ada dengan alasan ideologis.

Salah satu prinsip catatan sehubungan dengan metode ilmiah adalah Pisau cukur Occam (secara bergantian dieja Ockham's Razor), yang dinamai setelah ahli logika Inggris abad ke-14 dan biarawan Franciscan William dari Ockham. Occam tidak menciptakan konsep itu — karya Thomas Aquinas dan bahkan Aristoteles merujuk pada beberapa bentuknya. Nama itu pertama kali dikaitkan kepadanya (dengan pengetahuan kita) pada tahun 1800-an, yang menunjukkan bahwa dia pasti menganut filosofi yang cukup sehingga namanya dikaitkan dengan itu.

Pisau cukur sering dinyatakan dalam bahasa Latin sebagai:

bebas dari multiplicanda praeter necessitatem

atau, diterjemahkan ke bahasa Inggris:

entitas tidak boleh dikalikan di luar kebutuhan

Razor Occam menunjukkan bahwa penjelasan paling sederhana yang sesuai dengan data yang tersedia adalah yang lebih disukai. Dengan asumsi bahwa dua hipotesis yang disajikan memiliki kekuatan prediksi yang sama, yang membuat asumsi paling sedikit dan entitas hipotetis diutamakan. Daya tarik kesederhanaan ini telah diadopsi oleh sebagian besar ilmu pengetahuan, dan dikutip dalam kutipan populer oleh Albert Einstein:

Semuanya harus dibuat sesederhana mungkin, tetapi tidak sederhana.

Penting untuk dicatat bahwa Occam's Razor tidak membuktikan bahwa hipotesis yang lebih sederhana, memang, adalah penjelasan yang sebenarnya tentang bagaimana alam berperilaku. Prinsip-prinsip ilmiah harus sesederhana mungkin, tetapi itu bukan bukti bahwa alam itu sendiri sederhana.

Namun, pada umumnya terjadi bahwa ketika sistem yang lebih kompleks sedang bekerja ada beberapa elemen bukti yang tidak sesuai dengan hipotesis yang lebih sederhana, jadi Occam's Razor jarang salah karena hanya berurusan dengan hipotesis yang murni setara dengan prediksi kekuasaan. Kekuatan prediksi lebih penting daripada kesederhanaan.

Diedit oleh Anne Marie Helmenstine, Ph. D.