Молодой учёный. Как начать заниматься научными исследованиями

А. Л. Кудряшов

Данная книга адресована подросткам и начинающим молодым исследователям. Она знакомит читателя с научной методологией и методами научного поиска, давая общее представление об алгоритме подготовки научного исследования.

© А. Л. Кудряшов, 2020

ISBN 978-5-0051-7576-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Научная методология

Наука — это деятельность, которая заключается в объяснении, прогнозировании и рациональном управлении эмпирическими явлениями. Под «научным рассуждением» мы подразумеваем принципы рассуждения, относящиеся к этой деятельности. Они включают принципы, регулирующие экспериментальный подход в исследовании, проверку гипотез и интерпретацию данных.

Научное обоснование важно не только для институциональных научных исследований. Это правда, что ученые используют специализированные теории (например, квантовую физику), которые не-ученые не должны использовать в повседневной жизни. Но многие принципы рассуждения (например, правила определения причин) применимы и к повседневной жизни. Даже если мы не ученые, нам нужно использовать веские доводы, чтобы объяснять, прогнозировать и контролировать события вокруг нас. Когда мы хотим начать нашу профессиональную деятельность, защитить наши инвестиции, улучшить свое здоровье, нам необходимо собрать проверенные данные, чтобы найти эффективный способ достижения наших целей. Во всех этих случаях помогают хорошие навыки научного мышления.

Теории и доказательства

Есть много разных областей науки, таких как химия, биология, физика и другие. Но, в научных исследованиях есть четыре основных компонента:

— Теории — это гипотезы, законы и факты об эмпирическом мире.

— Мир — Все различные объекты, процессы и свойства Вселенной.

— Объяснения и прогнозы. Мы используем наши теории, чтобы объяснить, что происходит в мире, и делаем прогнозы. Большинство прогнозов относятся к будущему, но у нас также могут быть прогнозы о прошлом (ретроспективы). Например, геологическая теория истории Земли может предсказать, что определенные породы содержат высокий процент железа. Важнейшей частью научного исследования является проверка теории путем проверки правильности ее прогноза.

— Данные (доказательства) — информация, полученная в результате наблюдений или экспериментов. Мы используем данные для проверки наших теорий. Они также могут вдохновить на новые направления в исследованиях.

Итак, чтобы понять научную теорию, мы должны уметь сформулировать: (1) какие законы, принципы и факты включены в теорию, (2) что эти теории говорят нам о природе мира, (3) что она может прогнозировать и что он может объяснить, и (4) какие основные доказательства используются в поддержку теории, и могут ли существовать доказательства противоположные нашей теории.

Упражнение 1

Подумайте, сможете ли вы найти область науки, с которой вы знакомы, и перечислите четыре основных компонента в этой области.

Два заблуждения

Вот два довольно распространенных заблуждения о науке:

— Некоторые люди любят говорить, что ничего нельзя доказать наукой, поэтому все основано на вере, как и религия. Что правильно в этой точке зрения, так это то, что большинство научных заявлений невозможно доказать, потому что ученые не уверены на 100%. Но это не означает, что принятие их — это исключительно вопрос веры, потому что у нас все еще могут быть очень веские доказательства, подтверждающие научные выводы. В жизни мы должны руководствоваться вероятностью, а не абсолютной уверенностью. Мы не можем со 100% уверенностью доказать, что вы умрете, если выпрыгнете из самолета без парашюта. На самом деле есть люди, которые выжили. Но, конечно, было бы очень глупо с вашей стороны пробовать это только потому, что такого доказательства нет.

В науке совокупность утверждений и принципов относительно некоторого конкретного предмета называется «теорией». Иногда это вводит людей в заблуждение, потому что на обычном языке «теория» часто используется, чтобы говорить о предварительной гипотезе с небольшими доказательствами в ее поддержку. Так что время от времени появляются люди, которые говорят: «эволюция — это просто теория», «теории Эйнштейна — это всего лишь теории». Эти утверждения не очень полезны и не очень ясны. Это правда, что они рассматриваются как теории, но это не значит, что они являются спекулятивными гипотезами наравне с любыми другими дикими предположениями, которые могут придумать люди. Научная теория может быть утверждением, которое убедительно подтверждается множеством доказательств. Было бы несправедливо утверждать, что это «просто» теория.