فرضیه

تفاوت فرضیهٔ علمی با نظریهٔ علمی و قانون علمی

بر اساس یک باور غلط، بسیاری از مردم به اشتباه تصور می‌کنند که نظریه علمی همان فرضیه علمی است که پیشرفت کرده و بهتر شده و تبدیل به نظریه شده‌است 
وجه تمایز نظریه‌های علمی و فرضیه‌های علمی  در آن است که فرضیه‌های علمی، برآورد و تخمین حاصله از یک پدیده تجربیِ آزمایش‌پذیر و محدود هستند و اگر چه که امری علمی و قدرتمند می‌باشند اما توضیح جامع و ذهنی ارائه نمی‌کنند. همچنین وجه تمایز نظریهٔ علمی با قانون علمی در آن است که قوانین علمی، توضیحی محدود و نه جامع از نحوهٔ رفتار طبیعت در شرایط خاص ارائه می‌کنند.
طبق گفتهٔ دانشگاه کالیفرنیا، "فرضیه‌ها، نظریه‌ها و قوانین همانند سیب، پرتقال و گلابی‌ها هستند. نمی‌توانند به یکدیگر رشد یابند و تبدیل شوند، مهم نیست که چه مقدار کود و آب به پای آنها داده شود." یک فرضیهٔ علمی، شرح و برآورد و تخمینی محدود از یک پدیده است بدون توضیح دربارهٔ علت و چرایی آن؛ یک نظریهٔ علمی توضیحی عمیق و ذهنی از مجموعه‌ای از پدیده‌های مشاهده شده و مرتبط است که به علت و چرایی آن‌ها می‌پردازد.
بنابراین یک نظریهٔ علمی شامل یک یا چند فرضیه هستند که این فرضیه‌ها توسط آزمایش‌های مکرری پشتیبانی می‌شوند. نظریه‌ها، قله‌های علوم هستند و صحت آن‌ها به‌طور گسترده در مجامع علمی پذیرفته شده‌اند.
اما نظریه‌ها به‌طور مستقیم آزمایش‌پذیر نیستند. پس اثبات‌پذیر نیستند. نظریه‌ها تنها تأیید یا رد و ابطال می‌شوند. آنچه که یک نظریه را تأیید یا رد می‌کند، فرضیه‌هایی است که از پس آن نظریه تولید می‌شود و به‌طور مستقیم مورد آزمایش قرار می‌گیرند. ابطال یا اثبات یک فرضیه، موجب رد یا تأیید یک نظریه می‌شود.

نظریه گرانش و نقش فرضیه در آن

هنگامی که ایزاک نیوتن نظریه گرانش را کشف کرد و قوانینی را مطرح کرد که حرکات اجسام را توضیح می‌داد، دربارهٔ چگونگی کارکرد طبیعت اشتباه نکرد، اما قانون جاذبهٔ او، کاملا صحیح و بدون اشکال هم نبود. خصوصا آنکه نیوتن توضیحی دربارهٔ علت و چرایی وجود جاذبه یا گرانش ارائه نداد. بدین جهت است که آن را بیشتر به عنوان قوانین نیوتن میشناسیم و نه نظریه‌های نیوتن.  در قرن بیستم، آلبرت انیشتین نظریه‌های نسبیت خاص و نسبیت عام را بیان کرد که نیروی گرانش را توضیح می‌داد و آن را به علت خم شدن فضا-زمان، تحت تأثیر اجرام بزرگ بیان می‌کرد. پس از ادعای انیشتین، آرتور ادینگتون نتیجه گرفت که اگر این ادعا درست باشد و فضا-زمان در اثر گرانش خم شود، پس باید نور هم در آن فضا-زمان خم شود. این فرضیه ای بود که ادینگتون از درون ادعای انیشتین استخراج کرد. ادینگتون این فرضیه را آزمایش کرد و با تصویر برداری از خورشید گرفتگی اثبات کرد که ستاره هایی که اطراف خورشید دیده می‌شوند، در زمان خورشید گرفتگی نزدیک تر به خورشید به نظر می‌رسند. او با این آزمایش، هم فرضیه خود مبنی بر خم شدن نور را تحت اثر گرانش اثبات نمود و هم ادعای نسبیت عام انیشتین را تأیید کرد و آن را تبدیل به نظریه نمود.  پس نظریه کاملتری از گرانش توسط اینشتین ارائه و تولید شد. در واقع، زمانی که شما با سرعت کمتری نسبت به سرعت نور حرکت کنید و فاصلهٔ مناسبی از آن داشته باشید، بسیاری از معادلات نسبیت خاص و نسبیت عام، به همان نتایج معادلات نیوتن می‌رسند و پاسخ‌ها در آن‌ها یکسان هستند. پس قوانین نیوتن نادرست نبود و او اشتباه نمی‌کرد، بلکه معادلات او در دایره و محدودهٔ کوچکتری از طبیعت پاسخگو بود و صدق می‌کرد.
باید در نظر داشت که تا قرن بیستم، تمامی فرضیه‌های علمی صحت قوانین نیوتن را تأیید می‌کردند و حتی امروزه نیز در سرعت‌های پایین تر از سرعت حدی، فرضیه‌های علمی نظریه‌های اینشتین و قوانین نیوتن را همزمان تأیید میکنند. این مثال، دقیقا نشان دهندهٔ شکل پیشرفت و تکامل و بهبود یک نظریه علمی است. همچنین نقش فرضیه‌های علمی در تأیید یا رد نظریه های علمی را نشان میدهد. این مثال تفاوت فرضیه و نظریه را نیز مشخص می‌کند و استقلال این دو مؤلفه علمی را تفهیم میسازد. در قرن بیستم با توجه به مشاهدات جدید در سرعت حدی فرضیاتی مطرح شدند که قوانین نیوتن نسبت به آن‌ها پاسخگو نبود. بنابراین نیاز به نظریهٔ کاملتری دیده شد که اینشتین آن را مطرح ساخت. باید توجه داشت که نظریه یا قوانین حرکت نیوتن در قرن هجدهم و نوزدهم و بیستم، موجب تحول جهان و تولید خودرو و هواپیما و پیدایش تمامی علوم مهندسی گردید. در واقع همچنان قوانین نیوتن هستند که در این علوم تدریس می‌شوند. پس یک نظریه که فرضیه‌های بسیاری بر اساس آن ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته، به‌طور کل ابطال نمی‌شود زیرا بخشی از عملکرد طبیعت را به درستی نشان می‌دهد. کارکرد و عملکرد تمامی محصولات مهندسی شامل خودرو ها و ساختمان ها و هواپیما ها گواه این مطلب است .