Tìm kiếm bằng chứng? Không có điều đó trong hầu hết các nghiên cứu. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC

Là một nhà vật lý thiên văn, tôi sống và thở khoa học. Phần lớn những gì tôi đọc và nghe được văng vẳng trong ngôn ngữ của khoa học mà đối với người ngoài có vẻ ít hơn so với biệt ngữ và vô nghĩa. Nhưng một từ hiếm khi được nói hoặc in trong khoa học và từ đó là bằng chứng. Trên thực tế, khoa học không có mấy liên quan đến việc chứng minh bất cứ điều gì.

Những từ này có thể đã gây ra một biểu hiện lo lắng len lỏi trên khuôn mặt của bạn, đặc biệt là khi các phương tiện truyền thông liên tục nói với chúng ta rằng khoa học chứng minh mọi thứ, những điều nghiêm trọng với những hậu quả tiềm ẩn, chẳng hạn như Củ nghệ rõ ràng có thể thay thế thuốc 14và những thứ phù phiếm hơn như khoa học đã chứng minh rằng mozzarella là pho mát tối ưu cho pizza.

Chắc chắn khoa học đã chứng minh những điều này, và nhiều thứ khác. Không phải vậy!

Cách của nhà toán học

Các nhà toán học chứng minh mọi thứ, và điều này có nghĩa là một cái gì đó khá cụ thể. Các nhà toán học đưa ra một tập hợp các quy tắc cơ bản cụ thể, được gọi là tiên đề và xác định phát biểu nào là đúng trong khung.

Một trong những điều được biết đến nhiều nhất là hình học cổ xưa của Euclid. Chỉ với một số ít các quy tắc xác định một không gian phẳng, hoàn hảo, vô số trẻ em trong vài thiên niên kỷ vừa qua đã đổ mồ hôi để chứng minh PythagorasMối quan hệ của các tam giác vuông, hoặc một đường thẳng sẽ đi qua một vòng tròn nhiều nhất tại hai vị trí, hoặc vô số các tuyên bố khác là đúng trong Quy tắc của Euclid.

Trong khi thế giới của Euclid là hoàn hảo, được xác định bởi các đường thẳng và vòng tròn của nó, vũ trụ chúng ta sinh sống thì không. Các hình hình học được vẽ bằng giấy và bút chì chỉ là một xấp xỉ của thế giới Euclid nơi các tuyên bố về sự thật là tuyệt đối.

Trong vài thế kỷ qua, chúng ta đã nhận ra rằng hình học phức tạp hơn Euclid, với những vĩ đại toán học như Gauss, Thùy và Riemann cho chúng ta hình học của các bề mặt cong và cong vênh.

Với hình học phi Euclide, chúng ta có một bộ tiên đề và quy tắc nền tảng mới, và một bộ các tuyên bố mới về sự thật tuyệt đối mà chúng ta có thể chứng minh.

Những quy tắc này cực kỳ hữu ích cho việc điều hướng quanh hành tinh tròn (gần như) này. Một trong Einstein(Nhiều) thành tựu to lớn là cho thấy rằng chính không gian cong và cong vênh có thể giải thích lực hấp dẫn.

Tuy nhiên, thế giới toán học của hình học phi Euclide là thuần khiết và hoàn hảo, và do đó chỉ là một sự gần đúng với thế giới lộn xộn của chúng ta.

Khoa học là gì?

Nhưng có toán học trong khoa học, bạn khóc. Tôi chỉ giảng về từ trường, tích phân dòng và phép tính véc tơ, và tôi chắc chắn rằng học sinh của tôi sẽ dễ dàng đồng ý rằng có rất nhiều môn toán trong khoa học.

Và cách tiếp cận cũng giống như các toán học khác: xác định các tiên đề, kiểm tra các hậu quả.

Einstein nổi tiếng E = mc², được rút ra từ các định đề về cách các định luật điện từ được nhìn thấy bởi các nhà quan sát khác nhau, thuyết tương đối đặc biệt, là một ví dụ điển hình của việc này.

Nhưng những bằng chứng toán học như vậy chỉ là một phần của câu chuyện khoa học.

Bit quan trọng, bit định nghĩa khoa học, là liệu các định luật toán học như vậy có phải là một mô tả chính xác về vũ trụ mà chúng ta thấy xung quanh chúng ta hay không.

Để làm điều này, chúng ta phải thu thập dữ liệu, thông qua quan sát và thí nghiệm các hiện tượng tự nhiên, sau đó so sánh chúng với các dự đoán và định luật toán học. Từ trung tâm của nỗ lực này là bằng chứng của người Viking.

Thám tử khoa học

Mặt toán học là thuần túy và sạch sẽ, trong khi các quan sát và thí nghiệm bị giới hạn bởi các công nghệ và sự không chắc chắn. So sánh cả hai được gói gọn trong các lĩnh vực toán học thống kê và suy luận.

Nhiều, nhưng không phải tất cả, dựa trên một cách tiếp cận cụ thể đối với điều này được gọi là Lý luận Bayes để kết hợp bằng chứng quan sát và thực nghiệm vào những gì chúng ta biết và cập nhật niềm tin của chúng ta vào một mô tả cụ thể về vũ trụ.

 Cách duy nhất là xuống cho những quả táo. Flickr / Don LaVange, CC BY

Ở đây, niềm tin có nghĩa là bạn tự tin như thế nào trong một mô hình cụ thể là một mô tả chính xác về bản chất, dựa trên những gì bạn biết. Hãy nghĩ về nó một chút giống như tỷ lệ cá cược về một kết quả cụ thể.

Mô tả về lực hấp dẫn của chúng tôi có vẻ khá tốt, vì vậy có thể rất thích khi một quả táo rơi từ cành cây xuống đất.

Nhưng tôi ít tin tưởng rằng các electron là các vòng nhỏ của chuỗi xoay và con quay được đề xuất bởi lý thuyết siêu chuỗi, và có thể là một ngàn đến một cú đánh dài mà nó sẽ cung cấp các mô tả chính xác về các hiện tượng trong tương lai.

Vì vậy, khoa học giống như một bộ phim truyền hình tại tòa án đang diễn ra, với một loạt bằng chứng liên tục được trình bày trước bồi thẩm đoàn. Nhưng không có nghi phạm duy nhất và nghi phạm mới thường xuyên có mặt. Trước những bằng chứng ngày càng tăng, bồi thẩm đoàn liên tục cập nhật quan điểm về người chịu trách nhiệm về dữ liệu.

Nhưng không có bản án nào về tội lỗi tuyệt đối hoặc sự vô tội được trả lại, vì bằng chứng liên tục được thu thập và nhiều nghi phạm được diễu hành trước tòa án. Tất cả bồi thẩm đoàn có thể làm là quyết định rằng một nghi phạm có tội nhiều hơn một nghi phạm khác.

Khoa học đã chứng minh điều gì?

Theo nghĩa toán học, mặc dù tất cả các năm nghiên cứu cách thức vũ trụ hoạt động, khoa học đã không chứng minh được gì.

 Đánh dấu vị trí không có gì được chứng minh. Flickr / Cướp, CC BY-NC-ND

Mỗi mô hình lý thuyết là một mô tả tốt về vũ trụ xung quanh chúng ta, ít nhất là trong một số phạm vi mà nó hữu ích.

Nhưng việc khám phá các lãnh thổ mới cho thấy những thiếu sót làm giảm niềm tin của chúng tôi vào việc liệu một mô tả cụ thể có tiếp tục thể hiện chính xác các thí nghiệm của chúng tôi hay không, trong khi niềm tin của chúng tôi vào các lựa chọn thay thế có thể tăng lên.

Cuối cùng chúng ta sẽ biết sự thật và nắm giữ các định luật thực sự chi phối hoạt động của vũ trụ trong tay chúng ta chứ?

Mặc dù mức độ tin tưởng của chúng tôi vào một số mô hình toán học có thể ngày càng mạnh hơn, nhưng không có số lượng thử nghiệm vô hạn, làm sao chúng ta có thể chắc chắn chúng là thực tế?

Tôi nghĩ tốt nhất là để lại lời cuối cùng cho một trong những nhà vật lý vĩ đại nhất, Richard Feynman, về những gì là một nhà khoa học là tất cả về:

Tôi có câu trả lời gần đúng và niềm tin có thể ở các mức độ chắc chắn khác nhau về những điều khác nhau, nhưng tôi không hoàn toàn chắc chắn về bất cứ điều gì.

{vembed Y = Na-KzVwu6es}

Giới thiệu về Tác giả

Geraint Lewis, Giáo sư Vật lý thiên văn, Đại học Sydney

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

Biến đổi khí hậu: Mọi người cần biết điều gì

bởi Joseph Romm
Nguyên tắc cơ bản về vấn đề sẽ là gì trong thời đại chúng ta, Biến đổi khí hậu: Mọi người cần biết gì® là một cái nhìn tổng quan rõ ràng về khoa học, xung đột và ý nghĩa của hành tinh nóng lên của chúng ta. Từ Joseph Romm, Cố vấn trưởng Khoa học cho National Geographic Số năm sống nguy hiểm loạt và một trong những "100 người đang thay đổi nước Mỹ" của Rolling Stone Khí hậu thay đổi đưa ra những câu trả lời khoa học, thân thiện với người dùng cho những câu hỏi khó nhất (và thường bị chính trị hóa) xung quanh những gì nhà khí hậu học Lonnie Thompson đã coi là "mối nguy hiểm rõ ràng và hiện tại đối với nền văn minh." Có sẵn trên Amazon

Biến đổi khí hậu: Khoa học về sự nóng lên toàn cầu và tương lai năng lượng của chúng tôi phiên bản thứ hai

của Jason Smerdon
Phiên bản thứ hai này của Khí hậu thay đổi là một hướng dẫn dễ tiếp cận và toàn diện cho khoa học đằng sau sự nóng lên toàn cầu. Minh họa một cách tinh tế, văn bản hướng đến sinh viên ở nhiều cấp độ khác nhau. Edmond A. Mathez và Jason E. Smerdon giới thiệu rộng rãi, nhiều thông tin về khoa học làm nền tảng cho sự hiểu biết của chúng ta về hệ thống khí hậu và tác động của hoạt động của con người lên sự nóng lên của hành tinh chúng ta.Mathez và Smerdon mô tả vai trò của khí quyển và đại dương chơi trong khí hậu của chúng tôi, giới thiệu khái niệm cân bằng bức xạ và giải thích những thay đổi khí hậu xảy ra trong quá khứ. Họ cũng nêu chi tiết các hoạt động của con người ảnh hưởng đến khí hậu, như khí thải nhà kính và khí thải và nạn phá rừng, cũng như ảnh hưởng của các hiện tượng tự nhiên.  Có sẵn trên Amazon

Khoa học về biến đổi khí hậu: Một khóa học thực hành

bởi Blair Lee, Alina Bachmann
Khoa học về biến đổi khí hậu: Một khóa học thực hành sử dụng văn bản và mười tám hoạt động thực hành để giải thích và dạy về khoa học về sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu, cách con người chịu trách nhiệm và những gì có thể được thực hiện để làm chậm hoặc ngăn chặn tốc độ nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Cuốn sách này là một hướng dẫn đầy đủ, toàn diện cho một chủ đề môi trường thiết yếu. Các chủ đề trong cuốn sách này bao gồm: cách các phân tử truyền năng lượng từ mặt trời để làm ấm khí quyển, khí nhà kính, hiệu ứng nhà kính, sự nóng lên toàn cầu, Cách mạng công nghiệp, phản ứng đốt cháy, vòng phản hồi, mối quan hệ giữa thời tiết và khí hậu, biến đổi khí hậu, bể carbon, sự tuyệt chủng, dấu chân carbon, tái chế và năng lượng thay thế. Có sẵn trên Amazon

Từ Nhà xuất bản:
Mua hàng trên Amazon để giảm chi phí mang lại cho bạn InsideSelf.comelf.com, MightyNatural.com, và ClimateImpactNews.com miễn phí và không có nhà quảng cáo theo dõi thói quen duyệt web của bạn. Ngay cả khi bạn nhấp vào một liên kết nhưng không mua các sản phẩm được chọn này, bất kỳ thứ gì khác bạn mua trong cùng một lượt truy cập trên Amazon đều trả cho chúng tôi một khoản hoa hồng nhỏ. Không có chi phí bổ sung cho bạn, vì vậy hãy đóng góp cho nỗ lực. Bạn cũng có thể sử dụng liên kết này sử dụng cho Amazon bất cứ lúc nào để bạn có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực của chúng tôi.