Wo ist der Beweis in der Wissenschaft?

Wo ist der Beweis in der Wissenschaft? Auf der Suche nach Beweisen? In den meisten Forschungen gibt es so etwas nicht. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC

Als Astrophysiker lebe und atme ich Wissenschaft. Vieles, was ich lese und höre, ist in der Sprache der Wissenschaft abgefasst, die für Außenstehende kaum mehr als Jargon und Kauderwelsch erscheinen kann. Aber ein Wort wird in der Wissenschaft selten gesprochen oder gedruckt und dieses Wort ist „Beweis“. Tatsächlich hat die Wissenschaft wenig damit zu tun, irgendetwas zu „beweisen“.

Diese Worte können dazu geführt haben, dass ein besorgter Ausdruck über Ihr Gesicht geschlichen ist, zumal die Medien uns immer wieder mitteilen, dass die Wissenschaft Dinge beweist, ernsthafte Dinge mit potenziellen Konsequenzen, wie z Kurkuma kann offenbar 14-Medikamente ersetzenund frivole Dinge wie die Wissenschaft haben das bewiesen Mozzarella ist der optimale Käse für Pizza.

Sicher hat die Wissenschaft diese und viele andere Dinge bewiesen. Nicht so!

Der Weg des Mathematikers

Mathematiker beweisen Dinge, und das bedeutet etwas ganz Bestimmtes. Mathematiker legen bestimmte Grundregeln, sogenannte Axiome, fest und bestimmen, welche Aussagen innerhalb des Rahmens wahr sind.

Eine der bekanntesten davon ist die antike Geometrie von Euklid. Mit nur einer Handvoll Regeln, die einen perfekten, flachen Raum definieren, haben unzählige Kinder in den letzten Jahrtausenden geschwitzt, um dies zu beweisen PythagorasDie Relation für rechtwinklige Dreiecke, oder dass eine gerade Linie höchstens an zwei Stellen einen Kreis kreuzt, oder eine Vielzahl anderer Aussagen, die innerhalb zutreffen Euklids Regeln.

Während die Welt von Euklid perfekt ist, definiert durch ihre geraden Linien und Kreise, ist das Universum, in dem wir leben, nicht perfekt. Mit Papier und Bleistift gezeichnete geometrische Figuren sind nur eine Annäherung an die Welt von Euklid, in der Aussagen über die Wahrheit absolut sind.

In den letzten Jahrhunderten haben wir festgestellt, dass die Geometrie mit mathematischen Größen wie Euklid komplizierter ist als die von Euklid Gauß, Lobachevsky und Riemann Geben Sie uns die Geometrie von gekrümmten und verzogenen Oberflächen.

In diesem nichteuklidische GeometrieWir haben eine neue Reihe von Axiomen und Grundregeln und eine neue Reihe von Aussagen über die absolute Wahrheit, die wir beweisen können.

Diese Regeln sind äußerst nützlich, um sich auf diesem (fast) runden Planeten zurechtzufinden. Einer von EinsteinDie (vielen) großen Erfolge bestanden darin, zu zeigen, dass das Krümmen und Verziehen der Raumzeit selbst die Schwerkraft erklären kann.

Die mathematische Welt der nichteuklidischen Geometrie ist jedoch rein und perfekt und daher nur eine Annäherung an unsere chaotische Welt.

Was ist Wissenschaft?

Aber es gibt Mathematik in der Wissenschaft, Sie weinen. Ich habe gerade Vorlesungen über Magnetfelder, Linienintegrale und Vektorrechnung gehalten, und ich bin mir sicher, dass meine Studenten ohne weiteres zustimmen würden, dass es in den Naturwissenschaften eine Menge Mathematik gibt.

Und der Ansatz ist der gleiche wie in der anderen Mathematik: Definieren Sie die Axiome, untersuchen Sie die Folgen.

Einstein ist berühmt E = mc2Englisch: tobias-lib.ub.uni-tuebingen.de/fron...s = 3076 & la = de, abgeleitet von den Postulaten, wie die Gesetze des Elektromagnetismus von verschiedenen Beobachtern gesehen werden, sein spezielle Relativitätstheorieist ein Paradebeispiel dafür.

Solche mathematischen Beweise sind jedoch nur ein Teil der Wissenschaftsgeschichte.

Das wichtige, das die Wissenschaft definiert, ist, ob solche mathematischen Gesetze eine genaue Beschreibung des Universums sind, das wir um uns herum sehen.

Dazu müssen wir Daten durch Beobachtungen und Experimente von Naturphänomenen sammeln und sie dann mit den mathematischen Vorhersagen und Gesetzen vergleichen. Das Wort, das für dieses Bestreben von zentraler Bedeutung ist, ist „Beweis“.

Der wissenschaftliche Detektiv

Die mathematische Seite ist rein und klar, während die Beobachtungen und Experimente durch Technologien und Unsicherheiten begrenzt sind. Der Vergleich der beiden wird in den mathematischen Bereichen Statistik und Inferenz zusammengefasst.

Viele, aber nicht alle, verlassen sich auf eine bestimmte Herangehensweise, die als bekannt ist Bayesianisches Denken Beobachtungs- und experimentelle Beweise in das, was wir wissen, zu integrieren und unseren Glauben an eine bestimmte Beschreibung des Universums zu aktualisieren.

 Der einzige Weg ist für diese Äpfel unten. Flickr / Don LaVange, CC BY

Glauben bedeutet hier, wie sicher Sie in ein bestimmtes Modell sind, das eine genaue Beschreibung der Natur darstellt, basierend auf dem, was Sie wissen. Denken Sie ein wenig wie die Wettquoten für ein bestimmtes Ergebnis.

Unsere Beschreibung der Schwerkraft scheint ziemlich gut zu sein, so dass es wahrscheinlich der Favorit ist, dass ein Apfel von einem Ast auf den Boden fällt.

Aber ich bin mir weniger sicher, dass Elektronen winzige Schleifen von rotierenden und rotierenden Strings sind, wie es die Superstringtheorie vorschlägt, und dass sie auf den ersten Blick eine genaue Beschreibung zukünftiger Phänomene liefern werden.

Wissenschaft ist also wie ein fortwährendes Gerichtssaal-Drama, bei dem der Jury immer wieder Beweise vorgelegt werden. Es gibt jedoch keinen einzigen Verdächtigen, und es werden regelmäßig neue Verdächtige eingeschleust. Angesichts der wachsenden Anzahl von Beweisen aktualisiert die Jury ständig ihre Ansicht, wer für die Daten verantwortlich ist.

Aber kein Urteil über die absolute Schuld oder Unschuld wird jemals zurückgegeben, da ständig Beweise gesammelt werden und mehr Verdächtige vor Gericht vorgeführt werden. Die Jury kann nur entscheiden, dass ein Verdächtiger schuldiger ist als ein anderer.

Was hat die Wissenschaft bewiesen?

Im mathematischen Sinne hat die Wissenschaft trotz all der Jahre der Erforschung der Funktionsweise des Universums nichts bewiesen.

 Markieren Sie die Stelle, an der nichts bewiesen wurde. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND

Jedes theoretische Modell ist eine gute Beschreibung des Universums um uns herum, zumindest in einem Bereich von Maßstäben, die es nützlich macht.

Die Erforschung neuer Gebiete zeigt jedoch Mängel auf, die unsere Überzeugung mindern, ob eine bestimmte Beschreibung unsere Experimente weiterhin korrekt wiedergibt, während unser Glaube an Alternativen zunehmen kann.

Werden wir letztendlich die Wahrheit kennen und die Gesetze, die das Funktionieren des Kosmos wirklich bestimmen, in unseren Händen halten?

Obwohl unser Glaube an einige mathematische Modelle immer stärker wird, ohne unendlich viele Tests, wie können wir uns jemals sicher sein, dass sie Realität sind?

Ich denke, es ist am besten, das letzte Wort einem der größten Physiker zu überlassen, Richard FeynmanWorum es als Wissenschaftler geht:

Ich habe ungefähre Antworten und mögliche Überzeugungen in Bezug auf verschiedene Dinge in unterschiedlichem Maße, bin mir jedoch in keiner Weise sicher.

Das GesprächÜber den Autor

Geraint Lewis, Professor für Astrophysik, Universität von Sydney

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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