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今天我們來講講科研過程中一個非常重要的方法——假說。 有的時候,我們在開始一項研究,但可能發現相關知識很缺乏,沒有有效的確定的基礎,我們很難直接進行研究。因此,我們有時候會先假設各種現象之間的邏輯關係,在針對與此進行測試和進一步研究。這種方法叫做假說。 假說是一種可檢驗的預測,可以是一個錯誤的或一個真實的陳述,之後在研究中檢驗其真實性。 ... 比如,一位研究農村重男輕女的學者,很難針對這個課題直接下手,不過,他可以先構建以下假說: •一個社會的文盲率越高,重男輕女就會越嚴重; •一個社會的父權制越高,重男輕女就會越嚴重; •一個社會的傳統習俗越多,重男輕女就會越嚴重; 然後他會根據這幾個假說,進行相關的調查研究,最後得出結論,再進行對比。 假說是對可以觀察到的現象的一種試探性的、可驗證的解釋。假設的範圍很窄——不像理論,理論涵蓋了廣泛的可觀察到的現象,並從許多不同的證據中得出結論。而假說一定要簡單明了,並且可以反覆測試驗證。 下面我們來說說科學史上最著名的三個假說,看了這幾個例子,一定會假說這種研究方法更加了解。 1. 伊凡·巴甫洛夫(Ivan Pavlov)和他的狗(1903-1935) 這就是著名的條件反射實驗。 伊凡·巴甫洛夫是生理學家、心理學家、醫生,曾獲得諾貝爾生理學獎,也是經典條件反射理論及高級神經活動學說的奠基人。 ... 自1903年起,這位前蘇聯的科學家開始了一系列長達數十年的條件反射研究。 他做了一個假說:狗狗受到條件反射的影響。 給餓了的狗狗一盤食物,它會流口水。在這種情況下,刺激(食物)會自動觸發特定的反應(流口水)。後者是對前者的一種天生的、未習得的反應。 而鈴聲是一種中性刺激。對狗狗來說,這種聲音沒有內在的意義,如果它以前從未聽到過,這種聲音就不會引起本能的反應。 相比之下,但看到食物肯定會。 那麼如果在狗狗接受食物之前,經常接觸相同的中性刺激(鈴聲)的狗狗,會將這種中性刺激與進食行為聯繫起來。最終,當遇到這種中性刺激(鈴聲)時,狗狗應該開始以可預測的速度流口水——甚至在沒有給它食物的時候。 ... 因此,當巴甫洛夫和他的實驗室助手在餵食前搖鈴,研究人員讓狗在心理上將鈴聲與進餐時間聯繫起來。由於反覆暴露在鈴聲中,狗在進食之前就開始流口水。 在這個實驗里,巴甫洛夫還引入了量化這個概念——他通過測量每隻狗產生的唾液量,來量化它們的反應。 巴甫洛夫和他的助手們之後又做了一個更複雜的實驗,來研究條件反射。一隻狗狗總是在進食時,聽到節拍器以每分鐘60下的速度敲擊。而當它聽到每分鐘40拍的慢節奏敲擊後,就再也吃不到東西了。 2. 艾薩克·牛頓(Isaac Newton)的輻射稜鏡(1665) 在牛頓之前,光的顏色是一個謎。 ... 牛頓做了一個假說:白光是可見光譜中所有顏色的混合。因為這些顏色的波長各不相同,那麼當一束陽光穿過玻璃稜鏡時,每種顏色都會以不同的角度折射,單獨分離。 1665年夏天,他在英國劍橋的一間黑暗的房間裡進行玻璃稜鏡的實驗。他在一個百葉窗上開了一個四分之一英寸(0.63厘米)的圓孔,讓一束陽光照進這個地方。然後他對著這束光線舉起稜鏡,一個長方形的、五顏六色的光投射到對面的牆上。 投射到牆上的光,有33.65厘米高,6.6厘米寬,從上到下依次是紅色,橙色,黃色,綠色,藍色,靛藍色和紫色的光,正好是彩虹的顏色。 牛頓推斷,陽光由彩虹所有顏色的光的混合,而稜鏡以不同的角度彎曲(折射)它們,可以將顏色分離出來。 ... 不過,他不能百分百確定。所以牛頓用一個小變化重複了這個實驗。 這一次,他拿了第二個稜鏡,讓它攔截彩虹狀的光線。當折射的顏色進入新的稜鏡,它們重新組合成一個圓形的白色光束。 換句話說,牛頓取了一束白光,把它分成一束不同的顏色,然後重新組合。最終證明了他的假說。 羅伯特·潘恩(Robert Paine)的海星(1963-1969) 羅伯特·潘恩是一名生態學家,對頂級捕食者在環境中的作用十分著迷。 他在上世紀60年代,做出了一個假說:捕食者的數量限制了作為他們食物的生物的數量。那麼當一個地區,一種主要的捕食者被消滅後,被捕食的物種會變得更多。 ... 紫海星(學名奧克拉赫海星)大部分生活在海邊巖石上,以貽貝、帽貝、藤壺、蝸牛等為食。根據這個假說,如果沒有了紫海星,貽貝、藤壺和蝸牛的數量會激增。 1963年6月,他在華盛頓州的Mukkaw灣開始了這項雄心勃勃的實驗。 在實驗之前,潘恩觀察記錄了居住在他決定測試的地區的15種不同的動物和藻類。 之後,潘恩在十年間,一直清理Mukkaw灣的紫海星,盡力讓一部分海岸線的巖石部分完全沒有海星,並一直記錄這個地區物種數量的變化。 ... 羅伯特·潘恩收集海岸的紫海星,扔回海里 他的記錄顯示,沒有紫海星的控制,藤壺的數量激增。隨後,加利福尼亞貽貝取代藤壺,它們主宰了這片土地。通過大量地將自己固定在巖石上,貽貝逐漸淘汰了其他生命形式。之後,這裡變得不適宜很多物種生存,甚至連海綿、海葵和藻類等紫海星不吃的生物也不見了。 潘恩發現,所有這些物種在附近他未觸及的另一片海岸線上仍然繁衍生息,這就排除了總環境變化的影響。 這個實驗證明他的假說錯了,最終他發現處於食物鏈頂端的動物不僅會影響到它們捕食的動物。除掉頂級捕食者會引發連鎖反應,從根本上改變整個生態系統。 ... 在上面三個例子裡,我們可以看到假說這種方法在科研中的重要性: 1. 為今後的研究指明了方向; 2. 它指定了研究人員的關注點; 3. 它有助於設計研究技術; 4. 它防止盲目研究; 5. 它保證了準確性和精確性。 但是,一定要注意這一點,就是做的假說一定可以要有預測性,一定能被重複驗證,最好能用科學方法量化。在提出一個假說並設計實驗時,一定要仔細的思考,去掉其他可能影響的變量。 如果喜歡這篇文章,請關注劉老師,每天帶來硬核科普。
詳細資料
- ISBN:9867319443
- 叢書系列:
- 規格:平裝 / 193頁 / 16k菊 / 14.8 x 21 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
- 出版地:台灣
- 本書分類:> >
文章來源取自於:
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