Компактный магнит мюонного соленоида, прибывающий в Большой адронный коллайдер в ЦЕРН, 2007.

Граница между физикой и химией несколько условна. В своем развитии в 20 веке физика занимается структурой и поведением отдельных атомов и их компонентов, а химия занимается свойствами и реакциями молекул.Последние зависят от энергии, особенно тепла, а также от атомов; следовательно, существует сильная связь между физикой и химией. Химики, как правило, больше интересуются конкретными свойствами различных элементов и соединений, тогда как физиков интересуют общие свойства, присущие всей материи. ( См. химия: История химии.)

Астрономия — это наука о всей вселенной за пределами Земли; он включает грубые физические свойства Земли, такие как ее масса и вращение, поскольку они взаимодействуют с другими телами в Солнечной системе. До 18 века астрономов интересовали в первую очередь Солнце, Луна, планеты и кометы. Однако в последующие столетия изучение звезд, галактик, туманностей и межзвездной среды становилось все более важным. Небесная механика, наука о движении планет и других твердых объектов в Солнечной системе, была первым полигоном для проверки законов движения Ньютона и, таким образом, помогла установить фундаментальные принципы классической (то есть до 20-го века) физики. .Астрофизика, изучение физических свойств небесных тел, возникла в 19 веке и тесно связана с определением химического состава этих тел. В 20 веке физика и астрономия стали более тесно связаны космологическими теориями, особенно основанными на теории относительности. ( См. Астрономия: История астрономии.)

Наследие античности и средневековья

Физические науки в конечном итоге произошли от рационалистического материализма, возникшего в классической Греции, который сам является результатом магических и мифических взглядов на мир. Греческие философы VI и V веков до нашей эры отказались от поэтического анимизма и объясняли мир в терминах обычно наблюдаемых природных процессов. Эти ранние философы поставили общие вопросы, которые до сих пор лежат в основе науки: как мировой порядок возник из хаоса? Каково происхождение множества и разнообразия в мире? Как можно объяснить движение и изменение? Какая основная связь между формой и материей? Греческая философия ответила на эти вопросы в терминах, которые составляли основу науки примерно на 2000 лет.

Описание природы с помощью математики | НОВА | PBS | НОВА

Если вы похожи на меня, вы легко понимаете, как можно описать чудеса природы с помощью стихов или музыки, живописи или фотографии. В картинах Вордсворта «Я бродил одиноко как облако» и «Времена года» Вивальди богато изображены их природные сюжеты, как и в водяных лилиях Моне и фотографиях Йосемити Анселя Адамса. Но математика? Как вы можете описать дерево или облако, волнистый пруд или крутящуюся галактику, используя числа и уравнения?

Очень хорошо, конечно, поскольку Эйнштейн знал лучше многих. Фактически, большинство ученых согласятся с тем, что, когда дело доходит до раскрытия внутренних секретов Вселенной, ничто визуальное, вербальное или слуховое не может сравниться по точности и экономичности, мощности и элегантности, а также неизбежной истине математический.

Как это так? Что ж, для тех, кто испытывает трудности с математикой, для того человека, который со средней школы избегал всего, кроме самых элементарных арифметических действий, кто чувствует ямку в животе, когда видит уравнение — то есть для себя — я попытаюсь объяснить, используя помощь тех, кто занимается математикой, зарабатывая на жизнь.Если вы тоже боитесь математики, я думаю, вы безболезненно почувствуете, почему даже этот мастер описания природы словами, Торо, считает, что «самые четкие и прекрасные утверждения любой истины должны, наконец, принять математическая форма «.

Древняя математика

Хотя многие ранние цивилизации, включая исламскую, индийскую и китайскую, внесли важный вклад в математику, именно древние греки изобрели большую часть математики, с которой мы знакомы. Евклид породил геометрию, которую мы назвали в его честь — все эти радиусы, гипотенузы и параллельные прямые.Архимед приблизительно равен пи. Птолемей создал точную математическую модель, в которой все небеса вращались вокруг Земли.

«С помощью нескольких символов на странице можно описать множество физических явлений».

Открытия греков неподвластны времени: аксиомы Евклида сегодня столь же безупречны, как и тогда, когда он изобрел их более 2000 лет назад. И некоторые греческие протофизики действительно использовали свои вновь обретенные навыки, чтобы разгадывать загадки мира природы. Например, с помощью базовой тригонометрии астроном Эратосфен оценил диаметр Земли с точностью более 99 процентов — в 228 Б.C.

Но хотя греки считали, что Вселенная устроена математически, они в основном применяли математику только к статическим объектам — измерение углов, вычисление объемов твердых объектов и тому подобное — а также в философских целях. Платон не пропускал через парадную дверь своей знаменитой Академии никого, кто не знал математики. «Он недостоин имени человека, — фыркнул Платон, — который не знает, что диагональ квадрата несоизмерима с его стороной». И так оставалось полтора тысячелетия.

© Pgiam / iStockphoto

Мера всех вещей

Галилей все изменил в начале 17 века. Избегая попыток греков объяснить , почему камешек падает, когда вы его бросаете, Галилей решил определить , как . «Великая книга» Вселенной написана на языке математики, как он классно заявил, и, если мы не поймем треугольники, круги и другие геометрические фигуры, образующие ее персонажи, писал он, «по-человечески невозможно постичь ни единого слова. молва об этом [и] тщетно бредешь по темному лабиринту.«(Вордсворт или Моне могут не согласиться с этим утверждением, но подождите. )

Галилей искал характеристики нашего мира, которые он мог бы измерить — переменные аспекты, такие как сила и вес, время и пространство, скорость и ускорение. С такими измерениями Галилей был в состоянии построить те жемчужины научных сокращений — математические формулы, — которые определяли явления более кратко и мощно, чем когда-либо было возможно раньше (его современник, немецкий математик Иоганн Кеплер, сделал то же самое с небесами, создав математические законы, которые точно описывают орбиты планет вокруг Солнца — и привели к отказу от модели Птолемея, ориентированной на Землю.)

Круглая сумма

Классическим примером является формула, которая обычно отображается как d = 16t2 . (Держитесь, математики. Ваша тошнота, которую я разделяю, должна исчезнуть, когда вы увидите, насколько это просто.) Что Галилей обнаружил и заключил в этом простом уравнении, одном из самых важных в истории науки, так это то, что: когда сопротивление воздуха не учитывается, расстояние в футах, d , на которое объект падает, равно 16 квадрату времени в секундах, t . Таким образом, если вы уроните камешек со скалы, за одну секунду он упадет на 16 футов, за две секунды — на 64 фута, за три секунды — на 144 фута и так далее.

Краткая формула Галилея четко выражает понятие ускорения объектов у поверхности Земли, но это только начало ее полезности. Во-первых, как и для любого значения t , вы можете вычислить d , для любого значения d вы можете вычислить t . Чтобы получить t , просто разделите обе части формулы d = 16t2 на 16, а затем извлеките квадратный корень из обеих сторон.Это оставляет новую формулу:

t = √ d 16

Это компактное уравнение сообщает вам время, необходимое для того, чтобы ваш камешек упал на заданное расстояние — на любое расстояние. Скажем, ваш обрыв высотой 150 метров. Сколько времени потребуется камешку, чтобы добраться до дна? Быстрый подсчет показывает чуть более трех секунд. В тысячу футов высотой? Всего восемь секунд.

© Лоретта Хостеттлер / iStockphoto

Широкие мазки

Что еще можно сделать с такой содержательной формулой, как d = 16t2 ? Что ж, как указывалось выше, вы можете производить вычисления для бесконечного числа различных значений либо для d , либо для t . По сути, это означает, что d = 16t2 содержит бесконечное количество информации. Вы также можете заменить свой камешек любым предметом — например, горошиной или валуном — и формула по-прежнему будет действовать идеально (при условиях, упомянутых выше).Может ли одно стихотворение или картина сделать столько же?

«Математика фиксирует закономерности, которые вселенная находит приятными, если хотите».

И поскольку один и тот же математический закон может управлять множеством явлений, любопытный ученый может обнаружить взаимосвязи между этими явлениями, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными. Например, тригонометрические функции применимы ко всем волновым движениям: свету, звуку и радиоволнам, а также волнам в воде, волнам в газе и многим другим типам волновых движений.Человек, который «получает» эти триггерные функции и их свойства, ipso facto «получит» все явления, которыми управляют эти функции.

Обилие данных

Сила мощного уравнения простирается еще дальше. Возьмите универсальный закон тяготения Исаака Ньютона, который блестяще сочетает в себе законы падающих тел Галилея с законами движения планет Кеплера. Многие из нас смутно знают гравитацию как ту невидимую силу, которая удерживает камешек в вашей ладони или ногах на земле.Ньютон описал это так:

F = Gm 1 m 2 r 2

Я не буду вдаваться в эту формулу, но просто знаю, что с ее помощью вы можете рассчитать гравитационное буксирное движение между примерно любые два объекта, о которых вы можете подумать, от того, что находится между вашей кофейной чашкой и столом, на котором она стоит, до объекта между одной галактикой и другой. Или, в зависимости от того, какие переменные вы знаете, вы можете зафиксировать все, от ускорения любого свободно падающего объекта у поверхности Земли (32 фута в секунду за каждую секунду его падения) до массы нашей планеты (около 6 000 000 000 000 000 000 000 тонн).

Предоставлено NASA

«С помощью нескольких символов на странице можно описать множество физических явлений», — говорит астрофизик Брайан Грин, ведущий сериала NOVA, основанного на его книге The Fabric of the Cosmos . «И это в некотором смысле то, что мы подразумеваем под элегантностью — беспорядочный, сложный мир вокруг нас проистекает из этого очень простого уравнения, которое вы написали на листе бумаги.»

И, как и формула Галилея d = 16t2 , формула Ньютона удивительно точна. В 1997 году исследователи Вашингтонского университета определили, что закон обратных квадратов Ньютона действует на расстоянии 56000 долей миллиметра.

Точная наука

Что меня больше всего поражает в формулах Галилея и Ньютона, так это их точность. В формулах Галилея расстояние равно ровно квадрату времени, умноженному на 16; в формулах Ньютона , сила притяжения между любыми двумя объектами равна ровно квадрату расстояния между ними.(Это r2 в его уравнении.) Такая точность регулярно возникает в математических описаниях реальности. Эйнштейн обнаружил, например, что энергия, заключенная, скажем, в камешке, равна массе камешка, умноженной на квадрат скорости света, или E = mc2 .

Даже те вещи, которые мы можем увидеть и потрогать в природе, имеют математические пропорции и узоры. Рассмотрим последовательность Фибоначчи: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144… Обратите внимание на паттерн? После первого каждое число является суммой двух предыдущих.Последовательность Фибоначчи обладает множеством интересных свойств. Во-первых, дроби, образованные последовательными числами Фибоначчи, например, 3/2, 5/3 и 8/5, становятся все ближе и ближе к определенному значению, которое математики называют золотым числом. Но как насчет этого: многие растений придерживаются чисел Фибоначчи. У черноглазой сьюзан 13 лепестков. У астры 21. У многих ромашек 34, 55 или 89 лепестков, а у подсолнухов обычно 55, 89 или 144.

© sefaoncul / iStockphoto

Является ли Бог математиком?

Очевидная математическая природа природы, от сил до цветов, заставила многих со времен греков задуматься, как математик Марио Ливио в своей одноименной книге: «Является ли Бог математиком?» Есть ли у Вселенной лежащая в основе математическая структура? Многие верят, что это так. «Так же, как музыка — это слуховые паттерны, которые нравятся человеческому разуму, — говорит математик из Стэнфорда Кейт Девлин, — математика фиксирует паттерны, которые вселенная находит приятными, если хотите, — паттерны, которые неявно связаны с тем, как Вселенная работает. «

«Эйнштейн использовал математику, чтобы увидеть кусочек вселенной, который никто никогда раньше не видел».

Итак, мы, люди, изобрели математику, или она уже была там, ограничивая космос, ожидая, чтобы подобные Евклиду ее открыли? В своей книге «Математика в западной культуре » математик Моррис Клайн решил обойти философию и сосредоточиться на науке: «План, который математика либо навязывает природе, либо раскрывает в природе, заменяет беспорядок гармоничным порядком.Это важный вклад Птолемея, Коперника, Ньютона и Эйнштейна ».

Видение невидимого

Формулы, подобные формулам Галилея и Нетвона, делают невидимое видимым. При d = 16t2 мы можем« видеть »движение падающих объектов. . С уравнением гравитации Ньютона мы можем «увидеть» силу, удерживающую Луну на орбите вокруг Земли. С помощью уравнений Эйнштейна мы можем «увидеть» атомы ». Эйнштейн известен многими вещами, но одна вещь — это часто забывают, что он первый, кто действительно сказал, насколько велик атом », — говорит Джим Гейтс, физик из Университета Мэриленда. «Эйнштейн использовал математику, чтобы увидеть кусочек вселенной, который никто никогда раньше не видел».

Сегодня, используя передовые технологии, мы можем наблюдать отдельные атомы, но некоторые природные явления не поддаются никакому описанию, кроме математического. «Единственное, что вы можете сказать о реальности электрона, — это указать его математические свойства», — отметил покойный писатель-математик Мартин Гарднер. «Итак, в каком-то смысле материя полностью растворилась, а то, что осталось, — это просто математическая структура.Чарльз Дарвин, который признал, что в студенческие годы находил математику «отвратительной», возможно, лучше всего выразился, когда написал: «Математика, кажется, наделяет человека чем-то вроде нового чувства».

© Iliuta Goean / iStockphoto

Гадание

Математика также наделяет человека способностью предсказывать, что ясно из формул Галилея и Ньютона. Такая способность прогнозирования часто приводит к новым открытиям. В середине 1990-х исследователи Киотского университета к своему удивлению осознали, что уравнения, первоначально разработанные математическим гением Аланом Тьюрингом, предсказывали, что параллельные желтые и фиолетовые полосы морского ангела должны со временем на переместиться на . Стабильные, неподвижные модели не сочетаются с математикой. Чтобы выяснить, правда ли это, исследователи в течение нескольких месяцев фотографировали скалярий в аквариуме. Конечно же, полосы и рыбы-ангела мигрируют по ее телу с течением времени, и именно так, как указывали уравнения.Математика раскрыла секрет.

«Математика заставляет столкнуться лицом к лицу с музыкой, и поэтому это прекрасный язык для описания природы», — говорит Грин. «Он действительно делает прогнозы относительно того, что должно произойти, и, когда математика точно описывает реальность, эти прогнозы подтверждаются наблюдениями».

Математика на все времена

Сейчас существует так много математики — по оценкам одного ученого, каждый год публикуется миллион страниц новых математических идей, — что, когда ученые сталкиваются с проблемами, не решаемыми с помощью математики, которую они знают, они часто могут обратиться к другой разновидности математики. помощь.Когда Эйнштейн начал работу над своей общей теорией относительности, ему нужна была математика, которая могла бы описать то, что он предлагал, — что пространство искривлено. Он нашел это в неевклидовой геометрии математика XIX века Георга Ф. Б. Римана, которая предоставила как раз необходимый ему инструмент: геометрию искривленных пространств в любом количестве измерений.

© Крис Хепберн / iStockphoto

Или, если необходимо, изобретают новую математику.Когда покойный математик Бенуа Мандельброт пришел к выводу, что стандартная евклидова геометрия, основанная на гладких формах, не оправдала своих ожиданий, когда он попытался математически изобразить «грубые» формы, такие как кустистые деревья или неровные береговые линии, он изобрел новую математику, названную фрактальной геометрией. «Математика — это наша единственная стратегия понимания сложности природы», — говорит Ральф Абрахам, математик из Калифорнийского университета в Санта-Круз, в книге NOVA Hunting the Hidden Dimension. «Фрактальная геометрия дала нам гораздо больший словарный запас, и с большим словарным запасом мы можем читать больше книг о природе.«Галилей был бы так горд.

Технологические чудеса

Галилей также гордился бы тем, сколь многого достигли его последователи с его научным методом. Формулы от его собственных для падающих тел до Вернера Гейзенберга по квантовой механике предоставили нам средства для собирать и интерпретировать самые ценные знания, которые мы когда-либо получали о работе природы. В целом, самые революционные достижения современной науки и техники, как теоретические, так и практические, были достигнуты благодаря такому описательному количественному сбору знаний, который впервые применил Галилей. и Ньютон уточнил.

«Не беспокойтесь о ваших трудностях в математике; могу заверить вас, что мои еще больше».

Закон всемирного тяготения Ньютона, например, имел решающее значение во всех наших космических полетах. «Понимая математику или силу тяжести между множеством разных тел, вы получаете полный контроль и понимание с очень высокой точностью, как лучше всего отправить космический зонд на Марс или Юпитер или вывести спутники на орбиту — все это эти вещи », — говорит Ян Стюарт, заслуженный профессор математики Уорикского университета в Англии. «Без математики вы не смогли бы этого сделать. Мы не можем отправить тысячу спутников и надеяться, что один из них попадет в нужное место».

Предоставлено NASA

Математика лежит в основе практически всех наших современных технологий. Четыре уравнения Джеймса Максвелла, суммирующие электромагнетизм, непосредственно привели к радио и всем другим формам электросвязи. E = mc2 привело непосредственно к ядерной энергетике и ядерному оружию. Уравнения квантовой механики сделали возможным все, от транзисторов и полупроводников до электронной микроскопии и магнитно-резонансной томографии.

Действительно, многие технологии, которыми мы с вами пользуемся каждый день, просто не работали бы без математики. Когда вы выполняете поиск в Google, вы полагаетесь на алгебру 19-го века, на которой основаны алгоритмы поисковой системы. Когда вы смотрите фильм, вы вполне можете видеть горы и другие природные объекты, которые, хотя и кажутся реальными, как скала, полностью основаны на математических моделях.Когда вы играете на iPod, вы слышите математическое воспроизведение музыки, хранящейся в цифровом виде; ваш сотовый телефон делает то же самое в реальном времени .

«Когда вы слушаете мобильный телефон, вы на самом деле не слышите голос говорящего», — сказал мне Девлин. «Вы слышите математическое воссоздание этого голоса. Этот голос сводится к математике».

Aftermath

И я вынужден признать, что математика меня больше не пугает. А ты? Если вы все еще чувствуете тошноту, возможно, вы найдете утешение в самом Эйнштейне, который однажды успокоил старшеклассника: «Не беспокойтесь о ваших трудностях в математике; могу заверить вас, что мои трудности еще больше.«

Получайте электронные письма о предстоящих программах NOVA и сопутствующем контенте, а также предоставляйте репортажи о текущих событиях через призму науки.

Глава 2 ~ Наука как способ познания мира природы — Наука об окружающей среде

После завершения этой главы вы сможете:

1. Опишите природу науки и ее полезность в объяснении мира природы.
2. Различайте факты, гипотезы и теории.
3. Опишите методологию науки, включая важность тестов, предназначенных для опровержения гипотез.
4. Обсудите важность неопределенности во многих научных прогнозах и ее актуальность для экологических споров.

Науку можно определить как систематическое изучение структуры и функционирования природного мира, включая его физические и биологические свойства. Наука также представляет собой быстро расширяющуюся совокупность знаний, конечной целью которой является открытие простейших общих принципов, которые могут объяснить огромную сложность природы.Эти принципы можно использовать, чтобы получить представление о мире природы и сделать прогнозы относительно будущих изменений.

Наука — относительно недавний способ изучения природных явлений, в значительной степени вытеснивший влияние менее объективных методов и мировоззрений. Основными альтернативами науке являются системы убеждений, влияющие на все культуры, в том числе основанные на религии, морали и эстетике. Эти системы убеждений в первую очередь направлены на другие цели, чем наука, такие как поиск смысла, который выходит за рамки простого существования, изучение того, как люди должны вести себя, и понимание ценности художественного выражения.

Современная наука произошла от способа обучения, называемого естественной философией, который был разработан классическими греками и был связан с рациональным исследованием существования, знания и явлений. Однако по сравнению с современной наукой исследования в области натурфилософии использовали простые технологии и методы и не были особенно количественными, иногда предполагая только применение логики.

Современная наука началась с систематических исследований известных ученых 16-17 веков, таких как:

• Николай Коперник (1473-1543), польский астроном, создавший современную теорию Солнечной системы
• Уильям Гилберт (1544-1603), англичанин, работавший над магнетизмом
• Галилео Галилей (1564-1642), итальянец, проводивший исследования физики движущихся объектов, а также астрономии
• Уильям Харви (1578-1657): англичанин, описавший кровообращение
• Исаак Ньютон (1642-1727): англичанин, который внес важный вклад в понимание гравитации и природы света, сформулировал законы движения и разработал математику исчисления

Английский философ Фрэнсис Бэкон (1561-1626) также оказал большое влияние на развитие современной науки. Бэкон не был настоящим практиком науки, но был ярым сторонником ее новых методологий. Он продвигал применение индуктивной логики, в которой выводы делаются на основе накопленных свидетельств опыта и результатов экспериментов. Индуктивная логика может привести к унифицированным объяснениям, основанным на больших массивах данных и наблюдениях за явлениями. Рассмотрим следующую иллюстрацию индуктивной логики, примененную к теме окружающей среды:

• Наблюдение 1: Морские млекопитающие у атлантического побережья Канады имеют большие остатки ДДТ и других хлорированных углеводородов в их жире и других тканях тела.
• Наблюдение 2: То же самое и с морскими млекопитающими у побережья Британской Колумбии.
• Наблюдение 3: То же, что и в Северном Ледовитом океане, хотя и в более низких концентрациях.

Индуктивное заключение: Имеется широко распространенное загрязнение морских млекопитающих хлорированными углеводородами. Дальнейшие исследования могут продемонстрировать, что загрязнение является глобальным явлением. Это указывает на потенциально важную экологическую проблему.

Напротив, дедуктивная логика включает в себя одно или несколько исходных предположений, а затем логические выводы из этих предположений.Следовательно, истинность дедуктивного заключения зависит от правдивости исходных предположений. Если эти предположения основаны на ложной информации или на неправильной вере в сверхъестественное, то любые сделанные выводы, скорее всего, будут неверными. Рассмотрим следующую иллюстрацию дедуктивной логики:

• Допущение 1: TCDD, чрезвычайно токсичное химическое вещество из семейства диоксинов, ядовито, если присутствует даже в самых малых концентрациях в пище и воде — даже одна молекула может вызвать токсичность.
• Допущение 2: Воздействие всего ядовитого вещества даже в самых малых концентрациях небезопасно.
• Допущение 3: Не допускается небезопасное воздействие.

Дедуктивный вывод 1: Отсутствие воздействия TCDD является безопасным.
Дедуктивный вывод 2: Эмиссии TCDD не допускаются.

Два вывода согласуются с исходными предположениями. Однако среди высококвалифицированных ученых существуют разногласия по поводу этих предположений.Многие токсикологи считают, что воздействие TCDD (и любых других потенциально токсичных химикатов) должно превышать порог биологической толерантности, прежде чем произойдет отравление (см. Главу 15). Напротив, другие ученые считают, что даже малейшее воздействие TCDD несет в себе некоторую степень токсического риска. Таким образом, сила дедуктивной логики зависит от принятия и истинности исходных предположений, из которых вытекают ее выводы.

В целом индуктивная логика играет гораздо более важную роль в современной науке, чем дедуктивная логика.Однако в обоих случаях полезность любых выводов во многом зависит от точности любых наблюдений и других данных, на которых они были основаны. Плохие данные могут привести к неточному заключению из-за применения индуктивной логики, как и неправильные предположения в дедуктивной логике.

Общие цели науки — понять природные явления и объяснить, как они могут изменяться с течением времени. Для достижения этих целей ученые проводят исследования, основанные на информации, выводах и заключениях, разработанных путем систематического применения логики, обычно индуктивного типа.Таким образом, ученые внимательно наблюдают за природными явлениями и проводят эксперименты.

Высшая цель научных исследований — сформулировать законы, описывающие работу Вселенной в общих чертах. (Например, см. Главу 4 для описания законов термодинамики, которые имеют дело с преобразованиями энергии между ее различными состояниями.) Универсальные законы, наряду с теориями и гипотезами (см. Ниже), используются для понимания и объяснения природных явлений. . Однако многие природные явления чрезвычайно сложны и никогда не могут быть полностью поняты с точки зрения физических законов.Это особенно верно в отношении способов организации и функционирования организмов и экосистем.

Научные исследования могут быть чистыми или прикладными. Чистая наука движется интеллектуальным любопытством — это неограниченный поиск знаний и понимания, без учета их полезности для человеческого благополучия. Прикладная наука более целенаправленна и занимается практическими трудностями и проблемами того или иного рода. Прикладная наука может изучать, как улучшить технологию или улучшить управление природными ресурсами, или уменьшить загрязнение или другой ущерб окружающей среде, связанный с деятельностью человека.

Факт — это событие или вещь, которая, как известно, произошла, существует и является правдой. Факты основаны на опыте и научных доказательствах. Напротив, гипотеза — это предлагаемое объяснение возникновения явления. Ученые формулируют гипотезы в виде утверждений, а затем проверяют их с помощью экспериментов и других форм исследования. Гипотезы разрабатываются с использованием логики, умозаключений и математических аргументов для объяснения наблюдаемых явлений. Однако всегда должна быть возможность опровергнуть научную гипотезу. Таким образом, гипотеза о том, что «кошки настолько умны, что не позволяют людям обнаружить это», не может быть логически опровергнута, и поэтому это не научная гипотеза.

Теория — это более широкая концепция, которая относится к набору объяснений, правил и законов. Они поддерживаются большим количеством наблюдательных и экспериментальных данных, ведущих к надежным выводам. Ниже приведены некоторые из самых известных теорий в науке:

• теория гравитации, впервые предложенная Исааком Ньютоном (1642-1727)
• теория эволюции путем естественного отбора, опубликованная одновременно в 1858 году двумя английскими натуралистами, Чарльзом Дарвином (1809–1882) и Альфредом Расселом Уоллесом (1823–1913).
• теория относительности, определенная немецко-швейцарским физиком Альбертом Эйнштейном (1879-1955)

Подобные знаменитые теории убедительно подтверждаются многочисленными доказательствами и, вероятно, будут существовать еще долгое время.Однако мы не можем сказать, что эти (или любые другие) теории достоверно известны — некоторые будущие эксперименты могут опровергнуть даже эти знаменитые теории.

Научный метод начинается с определения вопроса, касающегося структуры или функции природного мира, который обычно разрабатывается с использованием индуктивной логики (рис. 2.1). Вопрос интерпретируется с точки зрения существующей теории, и формулируются конкретные гипотезы, объясняющие характер и причины природного явления.Исследование может включать в себя наблюдения, сделанные в природе, или тщательно контролируемые эксперименты, и результаты обычно дают ученым основания отвергать гипотезы, а не принимать их. Большинство гипотез отклоняются, потому что их прогнозы не подтверждаются в ходе исследования. Любые жизнеспособные гипотезы дополнительно изучаются с помощью дополнительных исследований, опять же в основном с участием экспериментов, призванных опровергнуть их прогнозы. Как только накопится большой объем свидетельств в поддержку гипотезы, их можно использовать для подтверждения исходной теории.

Рисунок 2.1. Схематическое изображение научного метода. Научный метод начинается с вопроса, связывает этот вопрос с теорией, формулирует гипотезу, а затем тщательно проверяет эту гипотезу. Источник: модифицировано из Raven and Johnson (1992).

Научный метод предназначен только для исследования вопросов, которые можно критически изучить посредством наблюдения и эксперимента. Следовательно, наука не может разрешить нагруженные ценностями вопросы, такие как смысл жизни, добро против зла, или существование и качества Бога или любого другого сверхъестественного существа или силы.

Эксперимент — это проверка или расследование, цель которых — предоставить доказательства в поддержку или, предпочтительно, против гипотезы. Естественный эксперимент проводится путем наблюдения реальных изменений явлений в природе, а затем разработки объяснений путем анализа возможных причинных механизмов. Манипулятивный эксперимент включает в себя преднамеренное изменение факторов, которые, как предполагается, влияют на явления. Манипуляции тщательно планируются и контролируются, чтобы определить, произойдут ли предсказанные реакции, тем самым выявляя причинно-следственные связи.

Безусловно, наиболее полезные рабочие гипотезы в научных исследованиях предназначены для опровержения, а не для поддержки. Нулевая гипотеза — это конкретное проверяемое исследование, которое отрицает то, что подразумевается в основной изучаемой гипотезе. Если нулевые гипотезы не будут устранены на основании противоположных свидетельств, мы не можем быть уверены в основной гипотезе.

Это важный аспект научного исследования. Например, конкретная гипотеза может быть подтверждена множеством подтверждающих экспериментов или наблюдений.Однако это не служит «доказательством» гипотезы — скорее, это лишь подтверждает ее условное принятие. Как только четко сформулированная гипотеза опровергается соответствующим образом спланированным и хорошо проведенным экспериментом, она опровергается навсегда. Вот почему эксперименты, призванные опровергнуть гипотезы, являются ключевым аспектом научного метода.

Революционный прогресс в понимании может произойти, когда важная гипотеза или теория отвергаются научными открытиями.Например, как только было обнаружено, что Земля не плоская, появилась возможность уверенно плыть за видимый горизонт, не опасаясь упасть с края света. Другой пример связан с открытием Коперником того, что планеты нашей солнечной системы вращаются вокруг Солнца, и связанной с этим концепцией, что Солнце является обычной звездой среди многих — эти революционные идеи заменили ранее доминирующую идею о том, что планеты, Солнце и звезды — все вращался вокруг Земли.

Томас Кун (1922–1995) был философом науки, который подчеркивал важную роль «научных революций» в достижении больших успехов в нашем понимании мира природы.По сути, Кун (1996) сказал, что научная революция происходит, когда устоявшаяся теория тщательно проверяется, а затем рушится под накапливающимся весом новых фактов и наблюдений, которые невозможно объяснить. Это делает исходную теорию устаревшей и заменяет ее новой, более информированной парадигмой (т. Е. Набором предположений, концепций, практик и ценностей, который составляет способ взгляда на реальность и разделяется интеллектуальным сообществом).

Переменная — это фактор, который, как считается, влияет на природное явление.Например, ученый может выдвинуть гипотезу о том, что урожайность пшеницы потенциально ограничена такими переменными, как доступность воды или питательных веществ, таких как азот и фосфор. Некоторые из самых мощных научных экспериментов включают манипулирование ключевыми (или контролирующими) переменными и сравнение результатов этих процедур с контролем, которым не манипулировали. В только что описанном примере конкретная переменная, которая контролирует урожайность пшеницы, может быть идентифицирована путем проведения эксперимента, в котором исследуемые популяции обеспечиваются различными количествами воды, азота и фосфора, по отдельности или в комбинации, а затем сравнивая результаты с необработанными данными. -манипулируемое управление.

Однако в некоторых отношениях объяснение предложенного выше научного метода немного некритично. Возможно, это предполагает слишком упорядоченное развитие с точки зрения логического, объективного экспериментирования и сравнения альтернативных гипотез. Фактически, это важные компоненты научного метода. Тем не менее, важно понимать, что проницательность и личные предубеждения ученых также важны для поведения и прогресса науки. В большинстве случаев ученые разрабатывают исследования, которые, по их мнению, будут «работать», чтобы принести полезные результаты и способствовать упорядоченному развитию знаний в своей области.Карл Поппер (1902–1994), европейский философ, заметил, что ученые, как правило, используют свое «воображаемое предубеждение» о том, как устроен мир природы, для разработки экспериментов, основанных на их осознанном понимании. Это означает, что эффективные ученые должны быть не просто хорошо осведомленными и технически квалифицированными — они также должны быть способны к проницательному творчеству при формировании своих идей, гипотез и исследований.

Изображение 2.1. Эксперимент — это контролируемое расследование, призванное предоставить доказательства в пользу гипотезы о функционировании мира природы или, желательно, против нее.В ходе этого лабораторного эксперимента испытуемые популяции травы подвергались воздействию различных концентраций токсичного химического вещества.

Многие научные исследования включают в себя сбор наблюдений путем измерения явлений в мире природы. Другой важный аспект науки — это прогнозирование будущих значений переменных. Такие прогнозы требуют определенного понимания взаимосвязей между переменными и их влияющими факторами, а также недавних моделей изменений.Однако многие виды научной информации и прогнозов могут быть неточными. Это происходит потому, что измеренные данные часто являются приближениями к истинным значениям явлений, а прогнозы редко выполняются точно. На точность наблюдений и прогнозов влияют различные факторы, особенно те, которые описаны в следующих разделах.

Предсказуемость

Считается, что некоторые явления имеют универсальный характер и непротиворечивы везде и всегда, когда они точно измеряются.Одним из лучших примеров такой универсальной константы является скорость света, которая всегда имеет значение 2,998 × 10 ⁸ метров в секунду, независимо от того, где она измеряется, или от скорости тела, от которого исходит свет. испускается. Точно так же определенные соотношения, описывающие преобразования энергии и вещества, известные как законы термодинамики (глава 4), всегда дают надежные предсказания.

Однако большинство природных явлений не столь последовательны — в зависимости от обстоятельств бывают исключения из общих предсказаний относительно них.Это обстоятельство особенно верно в отношении биологии и экологии, связанных областей науки, в которых почти все общие предсказания имеют исключения. Фактически, законы или объединяющие принципы биологии или экологии еще не открыты, в отличие от нескольких уважаемых законов и 11 универсальных констант физики. По этой причине биологам и экологам очень трудно делать точные прогнозы реакции организмов и экосистем на изменение окружающей среды. Вот почему иногда говорят, что биологи и экологи «завидуют физике».”

По большей части неточности биологии и экологии происходят из-за того, что ключевые функции контролируются комплексами плохо изученных, а иногда и неидентифицированных влияний окружающей среды. Следовательно, прогнозы относительно будущих значений биологических и экологических переменных или причин изменений редко бывают точными. Например, хотя экологи в восточной части Канады в течение нескольких лет вели мониторинг численности популяции еловой почковой червя (важный вредитель хвойных лесов), они не могут точно предсказать ее будущую численность в определенных лесонасаждениях или в более крупных регионах.Это связано с тем, что на численность этой моли влияет комплекс факторов окружающей среды, включая состав древесных пород, возраст леса, численность его хищников и паразитов, количество предпочитаемых им кормов, погодные условия в критические периоды года и инсектициды. использовать для сокращения его популяций (см. главу 21). Биологи и экологи не до конца понимают эту сложность и, возможно, никогда не поймут.

Изменчивость

Многие природные явления сильно изменяются в пространстве и времени.Это верно как для физических и химических переменных, так и для биологических и экологических. Например, в лесу количество солнечного света, достигающего земли, сильно меняется со временем, в зависимости от часа дня и времени года. Он также варьируется в пространстве, в зависимости от плотности листвы в любом месте, где измеряется солнечный свет. Точно так же плотность определенных видов рыб в реке обычно изменяется в зависимости от изменений условий среды обитания и других факторов.Большинство популяций рыб также меняются со временем, особенно мигрирующие виды, такие как лосось. В науке об окружающей среде воспроизводимые (или независимо повторяющиеся) измерения и статистический анализ используются для измерения и учета таких временных и пространственных вариаций.

Точность и прецизионность

Точность — это степень, в которой измерение или наблюдение отражает фактическую или истинную ценность объекта. Например, инсектицид ДДТ и металлическая ртуть являются потенциально токсичными химическими веществами, которые присутствуют в следовых концентрациях во всех организмах, но их небольшие остатки трудно поддаются химическому анализу.Некоторые аналитические методы, используемые для определения концентраций ДДТ и ртути, являются более точными, чем другие, и поэтому обеспечивают относительно полезные и надежные данные по сравнению с менее точными методами. Фактически, аналитические данные обычно являются приближениями к реальным значениям — строгая точность редко бывает достижимой.

Прецизионность связана со степенью повторяемости измерения или наблюдения. Например, предположим, что фактическое количество карибу в мигрирующем стаде составляет 10 246 голов.Эколог дикой природы может подсчитать, что в этом стаде было около 10 000 животных, что для практических целей является достаточно точным подсчетом фактической численности карибу. Если другие экологи также независимо оценивают размер стада примерно в 10 000 карибу, это означает, что эти значения достаточно точны. Если, однако, существовала некоторая систематическая погрешность в методологии, используемой для подсчета стада, давая последовательные оценки 15 000 животных (помните, что фактическая популяция составляет 10 246 карибу), эти оценки будут считаться точными, но не особенно точными.

Точность также связана с количеством цифр, с которыми сообщаются данные. Если бы вы использовали гибкую ленту для измерения длины 10 больших извивающихся змей, вы бы, вероятно, измерили рептилий только с точностью до сантиметра. Сила и извилистость животных делают более точные измерения невозможными. Сообщенная средняя длина 10 змей должна отражать исходные измерения и может быть равна 204 см, а не 203,8759 см. Последнее число может отображаться на калькуляторе или компьютере как среднее цифровое, но оно нереально точное.

Значимые цифры относятся к точности и прецизионности и могут быть определены как количество цифр, используемых для сообщения данных анализов или расчетов (см. Также Приложение A). Значительные цифры легче всего понять на примерах. Число 179 состоит из трех значащих цифр, равно как и число 0,0849, а также 0,000794 (нули, предшествующие значащим целым числам, не учитываются). Однако число 195000000 состоит из девяти значащих цифр (нули, следующие за ним, имеют значение), а число 195 × 10 ⁶ состоит только из трех значащих цифр.

Редко бывает полезно сообщать экологические данные, содержащие более 2-4 значащих цифр. Это связано с тем, что какие-либо дополнительные данные, как правило, превышают точность и точность методологии, использованной при оценке, и поэтому нереалистичны. Например, приблизительное население Канады в 2015 году составляло 35,1 миллиона человек (или 35,1 × 10 ⁶ ; обе эти записи имеют три значащих цифры). Однако численность населения не должна составлять 33 100 000 человек, что подразумевает нереалистичную точность и точность восьми значащих цифр.

Потребность в скептицизме

Наука об окружающей среде наполнена множеством примеров неопределенности — в текущих значениях и будущих изменениях переменных окружающей среды, а также в прогнозах биологических и экологических реакций на эти изменения. В некоторой степени трудности, связанные с научной неопределенностью, могут быть смягчены путем разработки усовершенствованных методов и технологий анализа, а также путем моделирования и изучения изменений, происходящих в различных частях мира. Последний подход расширяет наше понимание, предоставляя сходные свидетельства о возникновении и причинах природных явлений.

Однако научная информация и понимание всегда будут подвержены некоторой степени неопределенности. Следовательно, прогнозы всегда будут в некоторой степени неточными, и эту неопределенность необходимо учитывать при попытке понять и устранить причины и последствия изменений окружающей среды. Таким образом, вся информация и прогнозы в науке об окружающей среде должны критически интерпретироваться с учетом неопределенности (Подробно 2.1). Это следует делать всякий раз, когда кто-то изучает экологическую проблему, будь то слушание выступающего в классе, на конференции или на видео, или при чтении статьи в газете, учебнике, веб-сайте или научном журнале.Из-за неопределенности многих прогнозов в науке, особенно в области окружающей среды, всегда полезны определенная доля скептицизма и критического анализа.

Экологические проблемы имеют огромное значение для благополучия людей и других биологических видов. Наука и ее методы позволяют критически и объективно идентифицировать ключевые проблемы, исследовать их причины и в определенной степени понимать последствия изменения окружающей среды. Научная информация влияет на принятие решений по вопросам окружающей среды, в том числе, следует ли применять дорогостоящие стратегии, чтобы избежать дальнейшего, но часто неопределенного ущерба.

Тем не менее, научная информация — это только одно из соображений для лиц, принимающих решения, которые также озабочены экономическим, культурным и политическим контекстом экологических проблем (см. Экологические проблемы 1.1 и главу 27). Фактически, при принятии решения о том, как бороться с причинами и последствиями изменений окружающей среды, лица, принимающие решения, могут придавать большее значение ненаучным (социальным и экономическим) соображениям, чем научным, особенно когда есть неопределенность в отношении последних.Наиболее важные решения по экологическим вопросам принимаются политиками и высокопоставленными чиновниками в правительстве или частными менеджерами, а не учеными-экологами. Лица, принимающие решения, обычно беспокоятся о краткосрочных последствиях своих решений для их шансов на переизбрание или продолжение работы, а также на экономической деятельности компании или общества в целом, равно как и о последствиях экологического ущерба (см. также Глава 27).

Подробно 2.1. Критическая оценка информационного перегрузки
Сегодня мы живем в мире простой и обильной информации, в большей степени, чем любое предыдущее общество. Людям стало удивительно легко общаться с другими на огромных расстояниях, превратив мир в «глобальную деревню» (фраза, придуманная канадским философом Маршаллом Маклюэном (1911-1980) для описания феномена универсальных сетей). Этой глобальной взаимосвязанности способствовали технологии передачи идей и знаний, особенно устройства электронной связи, такие как радио, телевидение, компьютеры и их сети.Сегодня эти технологии сжимают пространство и время для достижения практически мгновенной связи. Фактически, сейчас доступно так много информации, что ситуацию часто называют «информационной перегрузкой», которая требует критического анализа. Критический анализ — это процесс сортировки информации и научных запросов о данных. Участвуя во всех аспектах научного процесса, критический анализ изучает информацию и исследования, задавая разумные вопросы, такие как следующие:

• Получена ли информация из научных рамок, состоящих из гипотезы, которая была разработана и проверена, в контексте существующей совокупности знаний и теории в данной области?
• Могут ли используемые методологии предоставить объективные, точные и точные данные? Были ли данные проанализированы статистическими методами, соответствующими структуре данных и задаваемым вопросам?
• Сравнивались ли результаты исследования с другой соответствующей работой, которая была ранее опубликована? Обсуждались ли основные сходства и различия и делался ли вывод о том, что новая работа раскрывает исследуемую проблему?
• Основана ли информация на исследовании, опубликованном в рецензируемом журнале, требующем от высококвалифицированных рецензентов в предметной области для тщательного изучения работы с последующим редакционным решением о том, оправдывает ли она публикацию?
• Если анализ проблемы был основан на неполной или, возможно, неточной информации, использовался ли предупредительный подход, чтобы учесть неопределенность, присущую рекомендациям? Все пользователи опубликованных исследований обязаны критически оценивать то, что они читают, таким образом, чтобы решить, является ли теория подходящей, методологии надежными и выводы достаточно надежными.Поскольку многие экологические проблемы являются противоречивыми, а данные и информация представлены обеими сторонами дискуссии, люди должны иметь возможность формулировать объективно критические суждения. По этой причине людям необходима высокая степень экологической грамотности — осознанное понимание причин и последствий экологического ущерба. Возможность критически анализировать информацию — ключевое личное преимущество изучения наук об окружающей среде.

Научные процедуры и методы важны для выявления, понимания и решения экологических проблем.Однако в то же время социальные и экономические вопросы также имеют большое значение. Хотя наука добилась огромного прогресса в помощи нам в понимании мира природы, чрезвычайная сложность биологии и экосистем мешает ученым-экологам делать надежные прогнозы о последствиях многих видов экономической деятельности человека и других влияний. Этот контекст подчеркивает необходимость непрерывного изучения научных и социально-экономических аспектов экологических проблем, даже несмотря на то, что практические решения должны приниматься для решения очевидных проблем по мере их возникновения.

Вопросы для обзора

1. Обрисуйте причины, по которым наука является рациональным способом понимания мира природы.
2. В чем разница между индуктивной и дедуктивной логикой? Почему индуктивная логика чаще используется учеными при формулировании гипотез и обобщений о мире природы?
3. Почему нулевые гипотезы — эффективный способ проведения научных исследований? Определите гипотезу, которая подходит для изучения конкретной проблемы в науке об окружающей среде, и предложите соответствующую нулевую гипотезу, которая может быть проверена в ходе исследования.
4. Каковы причины изменчивости природных явлений? Выберите пример, например, различия в массе тела определенной группы людей, и предложите причины этого различия.

Вопросы к обсуждению

1. Каковы ключевые различия между наукой и менее объективной системой убеждений, такой как религия?
2. Какие факторы приводят к научным спорам по вопросам окружающей среды? Сравните это с экологическими противоречиями, которые существуют из-за различных ценностей и взглядов на мир.
3. Объясните, почему не существует научных «законов», объясняющих структуру и функции экосистем.
4. Многие природные явления сильно изменчивы, особенно биологические или экологические. Какое значение имеет эта изменчивость для понимания и прогнозирования причин и последствий изменений окружающей среды? Как ученые-экологи справляются с этой проблемой изменчивого мира природы?

Изучение проблем

1. Придумайте интересующий вас экологический вопрос.Предложите полезные гипотезы для исследования, определите нулевые гипотезы и наметьте эксперименты, которые вы могли бы провести, чтобы дать ответы на этот вопрос.
2. Во время исследовательского проекта по изучению ртути ученый-эколог провел серию химических анализов рыбы, пойманной в озере Канак. Программа отбора проб включала семь видов рыб, взятых из различных местообитаний в пределах озера. Всего было проанализировано 360 рыб разного размера и пола. Было обнаружено, что 30% рыбы имели уровень остатков выше 0.5 ppm ртути, верхний уровень загрязнения, рекомендованный Министерством здравоохранения Канады для рыбы, потребляемой людьми. Ученый сообщил об этих результатах государственному регулирующему органу, который был встревожен высоким содержанием ртути из-за популярности озера Канак как места, где люди ловят рыбу для пропитания. Регулирующий орган попросил ученого порекомендовать, безопасно ли есть рыбу из озера или следует избегать только определенных размеров, полов, видов или мест обитания. Какие виды анализа данных следует провести ученому, чтобы разработать полезные рекомендации? Какие еще научные и ненаучные аспекты следует учитывать?

Американская ассоциация развития науки (AAAS).1990. Наука для всех американцев. AAAS, Вашингтон, округ Колумбия.

Барнс Б. 1985. О науке. Blackwell Ltd, Лондон, Великобритания.

Giere, R.N. 2005. Понимание научного мышления. 5-е изд. Wadsworth Publishing, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

Кун, Т. 1996. Структура научных революций. 3-е изд. Издательство Чикагского университета, Чикаго, Иллинойс.

Маккейн, Г. и Э.М. Сигал. 1982. Игра в науку. Holbrook Press Inc., Бостон, Массачусетс.

Мур, Дж. А. 1999. Наука как способ познания.Издательство Гарвардского университета, Бостон, Массачусетс.

Поппер, К. 1979. Объективное знание: эволюционный подход. Кларендон Пресс, Оксфорд, Великобритания.

Raven, P.H., G.B. Джонсон, К. Мейсон и Дж. Лосос. 2013. Биология. 10-е изд. Макгроу-Хилл, Колумбус, Огайо.

Серебро, B.L. 2000. Восхождение науки. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд, Великобритания.

Основы физики | Безграничная физика

Введение: физика и материя

Физика — это исследование поведения Вселенной.

Цели обучения

Применить физику для описания функции повседневной жизни

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Физика — это естествознание, которое включает изучение материи и ее движения в пространстве и времени, а также связанных с ними понятий, таких как энергия и сила.
• Материей обычно считается все, что имеет массу и объем.
• Научные законы и теории выражают общие истины природы и совокупность знаний, которые они охватывают.Эти законы природы — правила, которым, кажется, следуют все естественные процессы.

Ключевые термины

• материя : основной структурный компонент Вселенной. Материя обычно имеет массу и объем.
• научный метод : метод открытия знаний о мире природы, основанный на создании фальсифицируемых прогнозов (гипотез), их эмпирической проверке и разработке рецензируемых теорий, которые наилучшим образом объясняют известные данные.

Физика — это естественная наука, которая включает изучение материи и ее движения в пространстве и времени, а также связанных с ними понятий, таких как энергия и сила.В более широком смысле, это изучение природы в попытке понять, как ведет себя Вселенная.

Что такое физика? : Г-н Андерсен объясняет важность физики как науки. История и виртуальные примеры используются для придания контекста дисциплины.

Физика использует научный метод, чтобы помочь раскрыть основные принципы, управляющие светом и материей, и обнаружить последствия этих законов. Он предполагает, что существуют правила, по которым функционирует Вселенная, и что эти законы могут быть хотя бы частично поняты людьми.Также широко распространено мнение, что эти законы можно было бы использовать для предсказания всего о будущем Вселенной, если бы была доступна полная информация о текущем состоянии всего света и материи.

Материей обычно считается все, что имеет массу и объем. Многие концепции, неотъемлемые для изучения классической физики, включают теории и законы, объясняющие материю и ее движение. Например, закон сохранения массы гласит, что масса не может быть создана или уничтожена. Поэтому дальнейшие эксперименты и расчеты в физике учитывают этот закон при формулировании гипотез, пытающихся объяснить природные явления.

Физика стремится описать функции всего, что нас окружает, от движения крошечных заряженных частиц до движения людей, автомобилей и космических кораблей. На самом деле, практически все, что вас окружает, можно довольно точно описать законами физики. Рассмотрим смартфон; физика описывает, как электричество взаимодействует с различными цепями внутри устройства. Эти знания помогают инженерам выбрать подходящие материалы и схему схемы при сборке смартфона. Затем рассмотрим систему GPS; Физика описывает взаимосвязь между скоростью объекта, расстоянием, на которое он проходит, и временем, которое требуется, чтобы пройти это расстояние.Когда вы используете устройство GPS в транспортном средстве, оно использует эти физические уравнения для определения времени в пути из одного места в другое. Изучение физики способно внести значительный вклад благодаря достижениям в новых технологиях, которые возникли в результате теоретических открытий.

Глобальная система позиционирования : GPS вычисляет скорость объекта, расстояние, на которое он перемещается, и время, необходимое для прохождения этого расстояния, с помощью уравнений, основанных на законах физики.

Физика и другие области

Физика является основой многих дисциплин и вносит непосредственный вклад в химию, астрономию, инженерию и большинство научных областей.

Цели обучения

Объясните, почему изучение физики является неотъемлемой частью изучения других наук

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Многие научные дисциплины, такие как биофизика, представляют собой гибриды физики и других наук.
• Изучение физики охватывает все формы материи и ее движение в пространстве и времени.
• Применение физики имеет фундаментальное значение для значительного вклада в новые технологии, который является результатом теоретических открытий.

Ключевые термины

• заявка : акт ввода в эксплуатацию

Физика и другие дисциплины

Физика является основой многих важных дисциплин и вносит непосредственный вклад в развитие других. Химия занимается взаимодействием атомов и молекул, поэтому она основана на атомной и молекулярной физике.Большинство областей техники — это прикладная физика. В архитектуре физика лежит в основе структурной устойчивости и участвует в акустике, обогреве, освещении и охлаждении зданий. Части геологии в значительной степени зависят от физики, например, радиоактивного датирования горных пород, анализа землетрясений и теплопередачи на Земле. Некоторые дисциплины, такие как биофизика и геофизика, представляют собой гибриды физики и других дисциплин.

Физика в химии : Изучение материи и электричества в физике является фундаментальным для понимания концепций химии, таких как ковалентная связь.

Физика имеет множество приложений в биологических науках. На микроскопическом уровне он помогает описать свойства клеточных стенок и клеточных мембран. На макроскопическом уровне это может объяснить тепло, работу и энергию, связанные с человеческим телом. Физика занимается медицинской диагностикой, такой как рентген, магнитно-резонансная томография (МРТ) и ультразвуковые измерения кровотока. Медицинская терапия иногда напрямую связана с физикой: например, в радиотерапии рака используется ионизирующее излучение.Физика также может объяснить сенсорные явления, например, как музыкальные инструменты издают звук, как глаз определяет цвет и как лазеры могут передавать информацию.

Граница между физикой и другими науками не всегда ясна. Например, химики изучают атомы и молекулы, из которых состоит материя, и есть некоторые ученые, которые в равной степени готовы называть себя физико-химиками или физиками-химиками. Может показаться, что различие между физикой и биологией будет более четким, поскольку физика, похоже, имеет дело с неодушевленными объектами.Фактически, почти все физики согласятся, что основные законы физики, применимые к молекулам в пробирке, одинаково хорошо работают для комбинации молекул, составляющих бактерию. Что отличает физику от биологии, так это то, что многие научные теории, описывающие живые существа, в конечном итоге являются результатом фундаментальных законов физики, но не могут быть строго выведены из физических принципов.

Необязательно формально изучать все приложения физики. Что наиболее полезно, так это знание основных законов физики и навыки аналитических методов их применения.Изучение физики также может улучшить ваши навыки решения проблем. Более того, физика сохранила самые основные аспекты науки, поэтому она используется всеми науками. Изучение физики облегчает понимание других наук.

Модели, теории и законы

Термины модель , теория и закон имеют точные значения в связи с их использованием в изучении физики.

Цели обучения

Определите термины модель, теория и закон

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Физические концепции нельзя доказать, они могут быть подтверждены или опровергнуты только наблюдениями и экспериментами.
• Модель — это основанное на фактах представление чего-либо, что либо слишком сложно, либо невозможно отобразить напрямую.
• Теория — это объяснение закономерностей в природе, подтвержденное научными данными и многократно подтвержденное различными группами исследователей.
• В законе используется краткий язык, часто выражаемый в виде математического уравнения, для описания обобщенной закономерности в природе, которая подтверждается научными данными и повторными экспериментами.

Ключевые термины

• Модель : представление чего-то, что трудно или невозможно отобразить напрямую
• Закон : Краткое описание, обычно в форме математического уравнения, используемое для описания закономерностей в природе
• теория : объяснение закономерностей в природе, подтвержденное научными данными и многократно подтвержденное различными группами исследователей

Определение терминов: модель, теория, закон

В разговорной речи термины модель , теория и закон часто используются взаимозаменяемо или имеют иное толкование, чем в естественных науках.Однако в отношении изучения физики каждый термин имеет свое особое значение.

законов природы — это краткие описания вселенной вокруг нас. Это не объяснения, а человеческие утверждения основных правил, которым следуют все естественные процессы. Они присущи Вселенной; люди не создавали их, и мы не можем их изменить. Мы можем только их открыть и понять. Краеугольный камень открытия законов природы — наблюдение; наука должна описывать Вселенную такой, какая она есть, а не такой, какой мы можем ее себе представить.Законы никогда нельзя узнать с абсолютной уверенностью, потому что невозможно проводить эксперименты, чтобы установить и подтвердить закон во всех возможных сценариях без исключения. Физики исходят из предположения, что все научные законы и теории действительны до тех пор, пока не будет обнаружен контрпример. Если качественный, поддающийся проверке эксперимент противоречит устоявшемуся закону, то закон должен быть изменен или полностью отменен.

Модели

Модель — это представление чего-то, что часто слишком сложно (или невозможно) отобразить напрямую.Хотя конструкция модели оправдана с использованием экспериментальной информации, она является точной только в ограниченных ситуациях. Примером является обычно используемая «планетарная модель» атома, в которой электроны изображаются вращающимися вокруг ядра, аналогично тому, как планеты вращаются вокруг Солнца. Мы не можем наблюдать электронные орбиты напрямую, но мысленный образ помогает объяснить наблюдения, которые мы можем сделать, например, излучение света горячими газами. Физики используют модели для самых разных целей. Например, модели могут помочь физикам анализировать сценарий и выполнять вычисления, или их можно использовать для представления ситуации в форме компьютерного моделирования.

Планетарная модель атома : планетарная модель атома, в которой электроны изображены вращающимися вокруг ядра, аналогично тому, как планеты вращаются вокруг Солнца

Теории

Теория — это объяснение закономерностей в природе, подтвержденное научными данными и многократно подтвержденное различными группами исследователей. Некоторые теории включают модели, помогающие визуализировать явления, а другие нет. . Например, теория гравитации Ньютона не требует модели или мысленного образа, потому что мы можем наблюдать объекты непосредственно нашими собственными чувствами.Кинетическая теория газов, с другой стороны, использует модель, в которой газ рассматривается как состоящий из атомов и молекул. Атомы и молекулы слишком малы, чтобы их можно было наблюдать непосредственно нашими чувствами, поэтому мы мысленно представляем их, чтобы понять, что наши инструменты говорят нам о поведении газов.

Законы

В законе используется краткий язык для описания обобщенной закономерности в природе, которая подтверждается научными данными и повторными экспериментами. Часто закон можно выразить в виде одного математического уравнения.Законы и теории похожи в том, что они являются научными утверждениями, которые являются результатом проверенной гипотезы и поддерживаются научными доказательствами. Однако закон обозначения зарезервирован для краткого и очень общего утверждения, которое описывает явления в природе, например, закон сохранения энергии во время любого процесса или второй закон движения Ньютона, который связывает силу, массу и ускорение с помощью простого уравнение F = ma. Теория, напротив, представляет собой менее сжатое изложение наблюдаемых явлений.Например, теорию эволюции и теорию относительности нельзя выразить достаточно кратко, чтобы их можно было считать законом. Самая большая разница между законом и теорией состоит в том, что закон намного сложнее и динамичнее, а теория более объяснительна. Закон описывает единственную наблюдаемую точку факта, тогда как теория объясняет целую группу связанных явлений. И если закон — это постулат, лежащий в основе научного метода, теория — это конечный результат этого процесса.

Феномены и теории — Методы исследования в психологии — 2-е канадское издание

1. Дайте определение терминам феномен и теория и проведите четкое различие между ними.
2. Объясните цели научных теорий.
3. Объясните, почему обычно существует много правдоподобных теорий для любого набора явлений.

Феномен (множественное число, феномен) — это общий результат, который достоверно наблюдался в систематических эмпирических исследованиях. По сути, это установленный ответ на исследовательский вопрос.Некоторые явления, с которыми мы столкнулись в этой книге, заключаются в том, что выразительное письмо улучшает здоровье, женщины говорят не больше, чем мужчины, а использование мобильного телефона ухудшает способность управлять автомобилем. Некоторые другие заключаются в том, что диссоциативное расстройство личности (ранее называвшееся расстройством множественной личности) значительно увеличилось в распространенности в конце 20-го века, люди лучше справляются с легкими задачами, когда за ними наблюдают другие (и хуже с трудными задачами), и люди вспоминают представленные предметы. в начале и в конце списка лучше, чем элементы, представленные в середине.

Явлениям часто дают имена их первооткрыватели или другие исследователи, и эти имена могут прижиться и стать широко известными. Следующий список представляет собой небольшую выборку известных явлений в психологии.

• Слепое зрение. Люди с повреждением зрительной коры головного мозга часто способны реагировать на зрительные стимулы, которые они не видят сознательно.
• Эффект свидетеля. Чем больше людей присутствует в аварийной ситуации, тем меньше вероятность того, что кто-то из них поможет.
• Фундаментальная ошибка атрибуции. Люди склонны объяснять поведение других с точки зрения их личных характеристик, а не ситуации, в которой они находятся.
• Эффект МакГерка. Когда звук основного речевого звука комбинируется с видео, на котором человек делает движения ртом для другого речевого звука, люди часто воспринимают звук, который является промежуточным между ними. См. Демонстрацию здесь: Эффект МакГерка
  
• Эффект другой расы. Люди узнают лица людей своей расы точнее, чем лица людей других рас.
• Эффект плацебо. Плацебо (ложное психологическое или медицинское лечение) часто приводит к улучшению симптомов и улучшению функционирования людей.
• Эффект простой экспозиции. Чем чаще люди подвергаются воздействию стимула, тем больше он им нравится, даже если стимул предъявляется подсознательно.
• Эффект последовательного позиционирования. Стимулы, представленные в начале и в конце списка, запоминаются лучше, чем стимулы, представленные в середине. См. Демонстрацию здесь: Эффект последовательного позиционирования
  
• Самопроизвольное выздоровление.Погашенная условная реакция часто возвращается без дальнейшей тренировки по прошествии времени.

Хотя эмпирический результат может быть назван феноменом после однократного наблюдения, этот термин с большей вероятностью будет использоваться для результатов, которые были воспроизведены. Репликация означает повторное проведение исследования — либо точно в том виде, в котором оно проводилось изначально, либо с изменениями, — чтобы убедиться, что оно дает те же результаты. Отдельные исследователи обычно тиражируют свои собственные исследования перед их публикацией.Многие отчеты об эмпирических исследованиях включают первоначальное исследование, а затем одно или несколько последующих исследований, которые воспроизводят первоначальное исследование с небольшими изменениями. Особо интересные результаты привлекают внимание других исследователей, которые проводят свои собственные репликации. Положительное влияние выразительного письма на здоровье и отрицательное влияние использования мобильного телефона на способность управлять автомобилем — это примеры явлений, которые многократно воспроизводились многими различными исследователями.

Иногда повторение исследования дает результаты, которые отличаются от результатов первоначального исследования.Это различие могло означать, что результаты первоначального исследования или результаты репликации были случайностью — они возникли случайно и не отражают то, что в целом верно. В любом случае дополнительные репликации могут устранить это несоответствие. Неспособность получить те же результаты также может означать, что репликация каким-то важным образом отличается от первоначального исследования. Например, ранние исследования показали, что люди выполняли множество задач лучше и быстрее, когда за ними наблюдали другие, чем когда они были одни.Однако некоторые более поздние повторения показали, что люди работали хуже, когда за ними наблюдали другие. В конце концов исследователь Роберт Зайонц выявил ключевое различие между двумя типами исследований. Казалось, что люди лучше справляются со своими задачами, когда за ними наблюдают при выполнении хорошо отработанных задач, но хуже, когда за ними наблюдают за относительно невыполненными задачами (Zajonc, 1965). Эти два явления теперь стали называть социальным содействием и социальным торможением.

В физике есть законы движения, а в химии — закон сохранения массы.В отличие от других наук, в психологии есть не законы, а эффекты. Законы подразумевают, что это явление универсально верно и редко в психологии не найти исключения. Даже установленные эффекты часто зависят от культуры. Например, фундаментальная ошибка атрибуции чаще совершается в Северной Америке, чем в Восточной Азии (Miyamoto & Kitayama, 2002).

Что такое теория?

Теория — это последовательное объяснение или интерпретация одного или нескольких явлений.Хотя теории могут принимать различные формы, их объединяет то, что они выходят за рамки объясняемых ими явлений, включая переменные, структуры, процессы, функции или организационные принципы, которые не наблюдались напрямую. Рассмотрим, например, теорию социальной поддержки и социального торможения Зайонца. Он предположил, что наблюдение со стороны других во время выполнения задания создает общее состояние физиологического возбуждения, которое увеличивает вероятность доминирующей (наиболее вероятной) реакции.Таким образом, для хорошо отработанных задач наблюдение увеличивает склонность к правильным ответам, но для относительно непрактичных задач наблюдение увеличивает склонность к неправильным ответам. Обратите внимание на то, что эта теория, которая стала называться теорией влечений, дает объяснение как социальной помощи, так и социального торможения, выходящих за рамки самих явлений, путем включения таких понятий, как «возбуждение» и «доминирующая реакция», наряду с такими процессами, как влияние возбуждения на доминирующую реакцию.

Вне науки, обращение к идее как к теории часто подразумевает, что она не проверена — возможно, не более чем безумное предположение. В науке же термин теория не имеет такого значения. Теория — это просто объяснение или интерпретация набора явлений. Его можно не проверять, но также можно тщательно протестировать, хорошо поддержать и принять как точное описание мира в научном сообществе. Например, теория эволюции путем естественного отбора является теорией, потому что она объясняет разнообразие жизни на Земле, а не потому, что она не проверена или не подтверждена научными исследованиями.Напротив, доказательства этой теории в подавляющем большинстве положительны, и почти все ученые принимают ее основные предположения как точные. Точно так же «микробная теория» болезни является теорией, потому что она объясняет происхождение различных заболеваний, а не потому, что есть какие-либо сомнения в том, что многие болезни вызываются микроорганизмами, поражающими организм.

В дополнение к теории , исследователи в области психологии используют несколько связанных терминов для обозначения своих объяснений и интерпретаций явлений.Перспектива — это широкий подход, более общий, чем теория, к объяснению и интерпретации явлений. Например, исследователи, придерживающиеся биологической точки зрения, склонны объяснять явления с точки зрения генетики или структур и процессов нервной и эндокринной системы, в то время как исследователи, придерживающиеся поведенческой точки зрения, склонны объяснять явления с точки зрения подкрепления, наказания и других внешних событий. Модель — это точное объяснение или интерпретация определенного явления, часто выражаемое в терминах уравнений, компьютерных программ или биологических структур и процессов.Гипотеза может быть объяснением, основанным лишь на нескольких ключевых концепциях, хотя этот термин чаще относится к предсказанию о новом явлении, основанном на теории (см. Раздел 4.3 «Использование теорий в психологических исследованиях»). Атеоретическая основа может быть такой же широкой, как перспектива, или конкретной, как модель, но это контекст, применяемый для понимания явления. Путаницу усугубляет тот факт, что исследователи часто используют эти термины как синонимы. Не будет считаться неправильным называть теорию привода моделью привода или даже гипотезой привода.И биопсихосоциальная модель психологии здоровья — общая идея о том, что здоровье определяется взаимодействием биологических, психологических и социальных факторов — на самом деле больше похожа на точку зрения, определенную здесь. Однако имейте в виду, что наиболее важным различием остается различие между наблюдениями и интерпретациями.

Для чего нужны теории?

Конечно, научные теории предназначены для точного объяснения или интерпретации явлений. Но это должно быть нечто большее, чем это объяснение.Учтите, что теория может быть точной, но не очень полезной. Сказать, что экспрессивное письмо помогает людям «справляться со своими эмоциями», может быть точным, но это кажется слишком расплывчатым, чтобы быть полезным. Учтите также, что теория может быть полезной, не будучи полностью точной. На рис. 4.1 представлена ​​классическая многоуровневая модель человеческой памяти, которая до сих пор цитируется исследователями и обсуждается в учебниках, несмотря на то, что теперь известно, что она во многих отношениях неточна (Izawa, 1999).Эти два примера предполагают, что теории преследуют иные цели, нежели просто предоставление точных объяснений или интерпретаций. Здесь мы рассмотрим три дополнительных цели теорий: организация известных явлений, предсказание результатов в новых ситуациях и создание новых исследований.

Организация

Одна из важных целей научных теорий — организовать явления таким образом, чтобы помочь людям думать о них ясно и эффективно. Например, теория влечения социальной помощи и социального торможения помогает систематизировать и осмыслить большое количество, казалось бы, противоречивых результатов. Модель человеческой памяти с несколькими хранилищами эффективно суммирует многие важные явления: ограниченный объем и короткое время хранения информации, которая обрабатывается, но не репетируется, важность повторения информации для долгосрочного сохранения, эффект последовательного расположения и так далее.Или рассмотрим классическую теорию интеллекта, представленную на рис. 4.2. Согласно этой теории, интеллект состоит из общей умственной способности, g, плюс небольшое количество более специфических способностей, на которые влияет g (Neisset et al., 1996). Хотя существуют и другие теории интеллекта, эта хорошо суммирует большое количество статистических взаимосвязей между тестами различных умственных способностей. Эта теория включает в себя тот факт, что тесты всех основных умственных способностей имеют тенденцию к некоторой положительной корреляции, и тот факт, что определенные подмножества умственных способностей (например,g., понимание прочитанного и завершение аналогии) более положительно коррелированы, чем другие (например, понимание прочитанного и арифметика).

Таким образом, теории хороши или полезны в той степени, в которой они организуют больше явлений с большей ясностью и эффективностью.Ученые обычно следуют принципу экономичности, также известному как бритва Оккама, согласно которому теория должна включать только столько концепций, сколько необходимо для объяснения или интерпретации интересующих явлений. Более простые и экономные теории организуют явления более эффективно, чем более сложные и менее экономные теории.

Прогноз

Вторая цель теорий — позволить исследователям и другим людям делать прогнозы о том, что произойдет в новых ситуациях. Например, тренер по гимнастике может задаться вопросом, будут ли результаты ученика лучше или хуже во время соревнований, чем когда он тренируется в одиночку.Даже если этот конкретный вопрос никогда не изучался эмпирически, теория влечений Зайонца предлагает ответ. Если ученица в целом выполняет без ошибок, она, вероятно, будет лучше выступать во время соревнований. Если она обычно работает с большим количеством ошибок, скорее всего, она будет работать хуже.

В клинической психологии решения о лечении часто основываются на теориях. Рассмотрим, например, диссоциативное расстройство личности (ранее называвшееся расстройством множественной личности). Преобладающая научная теория диссоциативного расстройства идентичности состоит в том, что люди развивают множественные личности (также называемые альтерами), потому что они знакомы с этой идеей из популярных изображений (например,g., фильм «Сибил»), а также потому, что их врачи непреднамеренно поощряют их к этому (например, просят «встретить» алтер). Эта теория подразумевает, что вместо того, чтобы побуждать пациентов разыгрывать несколько личностей, лечение должно включать в себя отговорку от этой ролевой игры (Lilienfeld & Lynn, 2003).

Поколение новых исследований

Третья цель теорий — стимулировать новые исследования, поднимая новые вопросы. Рассмотрим, например, теорию о том, что люди совершают самоповреждающее поведение, такое как резание, потому что оно снижает негативные эмоции, такие как грусть, беспокойство и гнев.Эта теория сразу же наводит на несколько новых интересных вопросов. Есть ли на самом деле статистическая взаимосвязь между сокращением и количеством испытываемых отрицательных эмоций? Это причинно? Если да, то что именно в резке дает такой эффект? Это боль, вид травмы или что-то еще? Влияет ли резка на все негативные эмоции одинаково?

Обратите внимание, что теория не обязательно должна быть точной, чтобы служить этой цели. Даже неточная теория может породить новые интересные исследовательские вопросы.Конечно, если теория неточна, ответы на новые вопросы будут несовместимы с теорией. Это новое направление заставит исследователей переоценить теорию и либо пересмотреть ее, либо отказаться от нее в пользу новой. И этот цикл пересмотра — это то, как научные теории со временем становятся более подробными и точными.

Множественные теории

В любой момент времени исследователи обычно рассматривают несколько теорий для любого набора явлений. Одна из причин заключается в том, что человеческое поведение чрезвычайно сложно, поэтому на него всегда можно взглянуть с разных точек зрения.Например, биологическая теория сексуальной ориентации может сосредоточиться на роли половых гормонов в критические периоды развития мозга, в то время как социокультурная теория может сосредоточиться на культурных факторах, которые влияют на то, как выражаются основные биологические тенденции. Вторая причина заключается в том, что даже с одной и той же точки зрения обычно существуют разные способы «выйти за пределы» интересующих явлений. Например, в дополнение к теории влечений о социальном содействии и социальном торможении существует еще одна теория, которая объясняет их в терминах конструкции, называемой «оценочное опасение» — беспокойства по поводу оценки аудиторией.Обе теории выходят за рамки феноменов, которые нужно интерпретировать, но они делают это, предлагая несколько разные лежащие в основе процессы.

Различные теории одного и того же набора явлений могут дополнять друг друга — каждая из них представляет собой один фрагмент более крупной головоломки. Биологическая теория сексуальной ориентации и социокультурная теория сексуальной ориентации могут точно описывать разные аспекты одного и того же сложного явления. Точно так же социальная помощь может быть результатом как общего физиологического возбуждения, так и предвкушения оценки.Но разные теории одного и того же явления могут конкурировать в том смысле, что если одна точна, то другая, вероятно, нет. Например, альтернативная теория диссоциативного расстройства идентичности — посттравматическая теория — утверждает, что изменения создаются пациентом бессознательно как средство совладания с сексуальным насилием или другим травмирующим опытом. Поскольку социокогнитивная теория и посттравматические теории приписывают диссоциативное расстройство идентичности принципиально разным процессам, маловероятно, что оба могут быть точными.См. Примечание 4.10 «Откуда берутся множественные личности?» для получения дополнительной информации об этих конкурирующих теориях.

Тот факт, что существует несколько теорий для любого набора явлений, не означает, что любая теория так же хороша, как и любая другая, или что невозможно узнать, дает ли теория точное объяснение или интерпретацию. Напротив, ученые постоянно сравнивают теории с точки зрения их способности организовывать явления, предсказывать результаты в новых ситуациях и проводить исследования.Те, которые не работают, считаются менее точными и отбрасываются, в то время как те, которые работают хорошо, считаются более точными, сохраняются и сравниваются с более новыми — и, надеюсь, лучшими — теориями. Хотя ученые обычно не верят, что их теории когда-либо дают совершенно точное описание мира, они все же предполагают, что этот процесс порождает теории, которые все ближе и ближе к этому идеалу.

В литературе по диссоциативному расстройству идентичности (DID) представлены две конкурирующие теории.Социокогнитивная теория состоит в том, что ДРИ возникает потому, что пациенты осведомлены о расстройстве, знают его характерные особенности и их терапевты поощряют их к тому, чтобы принимать на себя несколько личностей. Посттравматическая теория состоит в том, что множественные личности развиваются как способ справиться с сексуальным насилием или какой-либо другой травмой. В настоящее время существует несколько линий доказательств, которые поддерживают социокогнитивную модель по сравнению с посттравматической моделью (Lilienfeld & Lynn, 2003).

• Диагностика ДРИ значительно усилилась после выхода книги и фильма Сибил — о женщине с ДРИ — в 1970-х.
• DID чрезвычайно редко встречается за пределами Северной Америки.
• Очень небольшой процент терапевтов отвечает за диагностику подавляющего большинства случаев ДРИ.
• Литература по лечению ДРИ включает множество практик, которые побуждают пациентов разыгрывать несколько личностей (например, иметь доску объявлений, на которой люди могут оставлять сообщения друг для друга).
• Нормальные люди могут легко воссоздать симптомы ДРИ с минимальным внушением в симулированных клинических интервью.

• Ученые различают явления, которые являются их систематическими наблюдениями, и теории, которые являются их объяснениями или интерпретациями явлений.
• Помимо точных объяснений или интерпретаций, научные теории преследуют три основные цели. Они организуют явления, позволяют людям предсказывать, что произойдет в новых ситуациях, и помогают проводить новые исследования.
• Исследователи обычно рассматривают несколько теорий для любого набора явлений.Различные теории одного и того же набора явлений могут дополнять друг друга или противоречить друг другу.

1. Практика: подумайте, по крайней мере, о трех различных теориях, чтобы объяснить тот факт, что женатые люди, как правило, сообщают о большем уровне счастья, чем неженатые.
2. Практика: найдите недавнюю статью в профессиональном журнале и выполните два действия:
   1. Определите основное интересующее явление.