Op soek na bewys? Daar is nie so iets in die meeste navorsing nie. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC
As astrofisikus leef en haal ek die asemhaling van die wetenskap. Baie van wat ek gelees en gehoor het, lê in die wetenskapstaal, wat vir buitestaanders min meer kan lyk as jargon en gibberish. Maar een woord word selde in die wetenskap gepraat of gedruk en dit is 'bewys'. In werklikheid het die wetenskap min te doen met die 'bewys' van iets.
Hierdie woorde het moontlik veroorsaak dat 'n besorgde uitdrukking oor u gesig kruip, veral omdat die media ons voortdurend vertel dat die wetenskap dinge bewys, ernstige dinge met moontlike gevolge, soos borrie kan blykbaar 14-medisyne vervangen meer ligsinnige dinge soos wetenskap het dit bewys mozzarella is die beste kaas vir pizza.
Natuurlik het die wetenskap dit en baie ander dinge bewys. Nie so nie!
Die weg van die wiskundige
Wiskundiges bewys dinge, en dit beteken iets baie spesifiek. Wiskundiges stel 'n spesifieke stel grondreëls, bekend as aksiomas, uiteen en bepaal watter stellings binne die raamwerk waar is.
Een van die bekendste hiervan is die antieke meetkunde van Euclid. Met slegs 'n handjievol reëls wat 'n perfekte, plat ruimte definieer, het tallose kinders die afgelope paar eeue gesweet om te bewys Pythagorasse verhouding vir reghoekige driehoeke, of dat 'n reguit lyn 'n sirkel hoogstens op twee plekke sal kruis, of 'n magdom ander stellings wat waar is binne Euclid se reëls.
Terwyl die wêreld van Euclid perfek is, gedefinieer deur sy reguit lyne en sirkels, is die heelal waarin ons woon nie. Meetkundige figure wat met papier en potlood geteken is, is slegs 'n benadering van die wêreld van Euclid waar die stellings van die waarheid absoluut is.
Oor die afgelope paar eeue het ons besef dat meetkunde ingewikkelder is as die van Euclid, met wiskundige groottes soos Gauss, Lobachevsky en Riemann gee ons die meetkunde van geboë en verwronge oppervlaktes.
in hierdie nie-Euklidiese meetkunde, ons het 'n nuwe stel aksiomas en grondreëls, en 'n nuwe stel stellings van absolute waarheid wat ons kan bewys.
Hierdie reëls is uiters nuttig om op hierdie (amper-) ronde planeet te navigeer. Een van EinsteinDie (baie) groot prestasies daarvan was om aan te toon dat die buiging en kromende ruimtetyd die swaartekrag kan verklaar.
Tog is die wiskundige wêreld van nie-Euklidiese meetkunde suiwer en perfek, en dus slegs 'n benadering tot ons morsige wêreld.
Wat is wetenskap?
Maar daar is wiskunde in die wetenskap, huil jy. Ek het pas lesings gegee oor magneetvelde, lynintegrale en vektorkalkulusse, en ek is seker dat my studente geredelik sou saamstem dat daar baie wiskunde in wetenskap is.
En die benadering is dieselfde as ander wiskunde: definieer die aksiomas, ondersoek die gevolge.
Einstein se beroemde E = mc2, getrek uit die postules van hoe die wette van elektromagnetisme deur verskillende waarnemers gesien word, sy spesiale relatiwiteitsteorie, is 'n uitstekende voorbeeld hiervan.
Maar sulke wiskundige bewyse is slegs 'n deel van die verhaal van die wetenskap.
Die belangrike punt, die bietjie wat wetenskap definieer, is of sulke wiskundige wette 'n akkurate beskrywing is van die heelal wat ons rondom ons sien.
Om dit te kan doen, moet ons data deur middel van waarnemings en eksperimente van natuurverskynsels versamel en dit dan vergelyk met die wiskundige voorspellings en wette. Die kern van hierdie poging is 'bewyse'.
Die wetenskaplike speurder
Die wiskundige sy is suiwer en skoon, terwyl die waarnemings en eksperimente beperk word deur tegnologieë en onsekerhede. Die vergelyking van die twee is toegedraai in die wiskundige velde van statistiek en inferensie.
Baie, maar nie almal nie, vertrou op 'n bepaalde benadering hiervan Bayesiese redenasie om waarnemings- en eksperimentele bewyse in te neem in wat ons weet en om ons geloof in 'n spesifieke beskrywing van die heelal op te dateer.
Die enigste manier is om hierdie appels af te trek. Flickr / Don LaVange, CC BY
Hier beteken geloof hoe vertroue u in 'n spesifieke model is, omdat u 'n akkurate beskrywing van die natuur het, gebaseer op wat u weet. Dink daaraan 'n bietjie soos die weddery-kans op 'n spesifieke uitkoms.
Ons beskrywing van swaartekrag blyk redelik goed te wees, en dit kan dus gunstig wees dat 'n appel van 'n tak na die aarde val.
Maar ek het minder vertroue dat elektrone klein lusse is van roterende en versierende snare wat deur die super-snaarteorie voorgestel word, en dit kan duisend tot een langskoot wees dat dit akkurate beskrywings van toekomstige verskynsels sal gee.
Die wetenskap is dus soos 'n voortdurende drama in die hofsaal, met 'n voortdurende stroom bewyse wat aan die jurie voorgelê word. Daar is egter nie 'n enkele verdagte nie en nuwe verdagtes word gereeld binnegedring. In die lig van die groeiende getuienis, is die jurie besig om sy siening van wie verantwoordelik is vir die data voortdurend op te dateer.
Geen uitspraak oor absolute skuld of onskuld word ooit weer gelewer nie, aangesien daar voortdurend getuienis versamel word en meer verdagtes voor die hof staan. Al wat die jurie kan doen, is om te besluit dat die een verdagte meer skuldig is as die ander.
Wat het die wetenskap bewys?
Ten spyte van al die jare wat ons ondersoek het na die werking van die heelal, het wetenskap in die wiskundige sin niks bewys nie.
Merk die plek waar niks bewys is nie. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND
Elke teoretiese model is 'n goeie beskrywing van die heelal rondom ons, ten minste binne 'n aantal skale dat dit nuttig is.
Maar om nuwe gebiede te verken, ontbloot tekortkominge wat ons geloof in die vraag of 'n bepaalde beskrywing ons eksperimente akkuraat voorstel, terwyl ons geloof in alternatiewe kan groei.
Sal ons uiteindelik die waarheid ken en die wette hou wat die werking van die kosmos werklik binne ons hande hou?
Alhoewel ons mate van geloof in sommige wiskundige modelle sterker en sterker kan word, kan ons, sonder 'n oneindige hoeveelheid toetsing, seker wees dat dit 'n werklikheid is?
Ek dink dit is die beste om die laaste woord aan een van die grootste fisici oor te laat, Richard Feynman, waaroor 'n wetenskaplike gaan:
Ek het benaderde antwoorde en moontlike oortuigings in verskillende grade van sekerheid oor verskillende dinge, maar ek is nie heeltemal seker van iets nie.
Geraint Lewis, professor in astrofisika, Universiteit van Sydney
Jy is hier: Tuis > Sosiale en politieke > omgewing > klimaat > Bewyse van verhitting > Waar is die bewys in wetenskap?