Letar du efter bevis? Inget sådant i de flesta forskning. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC

Som astrofysiker lever jag och andas vetenskap. Mycket av det jag läser och hör är soffat på det vetenskapliga språket som för utomstående kan verka lite mer än jargong och gibberish. Men ett ord är sällan talat eller tryckt i vetenskap och det ordet är "bevis". I själva verket har vetenskapen lite att göra med att "bevisa" någonting.

Dessa ord kan ha orsakat ett oroligt uttryck att krypa över ansiktet, särskilt när media ständigt berättar för oss att vetenskapen bevisar saker, allvarliga saker med potentiella konsekvenser, t.ex. gurkmeja kan tydligen ersätta 14 läkemedeloch mer frivolösa saker som vetenskap har bevisat det mozzarella är den optimala osten för pizza.

Naturligtvis har vetenskap bevisat detta och många andra saker. Inte så!

Matematikerens sätt

Matematiker bevisar saker, och det betyder något ganska specifikt. Matematiker fastställer en viss uppsättning grundregler, kända som axiomer, och avgör vilka uttalanden som är sanna inom ramen.

En av de mest kända av dessa är den forntida geometri Euclid. Med bara en handfull regler som definierar ett perfekt, platt utrymme har otaliga barn under de senaste årtusendena svettat för att bevisa Pythagorasär förhållandet för rätvinklade trianglar, eller att en rak linje kommer att korsa en cirkel på det mesta på två platser, eller en myriad av andra uttalanden som är sanna inom Euclids regler.

Medan Euclids värld är perfekt, definierad av dess raka linjer och cirklar, är universumet vi bor inte. Geometriska figurer ritade med papper och penna är bara en approximation av Euclids värld där uttalanden om sanning är absoluta.

Under de senaste århundradena har vi insett att geometri är mer komplicerat än Euclids, med matematiska storheter som Gauss, Lobachevsky och Riemann ge oss geometri för böjda och snedställda ytor.

I detta icke-euklidisk geometri, vi har en ny uppsättning axiomer och grundregler, och en ny uppsättning uttalanden om absolut sanning som vi kan bevisa.

Dessa regler är oerhört användbara för att navigera runt denna (nästan-) runda planet. En av Einstein(många) stora framsteg var att visa att böjning och vridande rymdtid i sig kunde förklara allvar.

Ändå är den matematiska världen av icke-euklidisk geometri ren och perfekt, och därför bara en tillnärmning till vår röriga värld.

Vad är vetenskap?

Men det finns matematik i vetenskapen, gråter du. Jag föreläsade just om magnetfält, linjeintegrationer och vektorkalkyl, och jag är säker på att mina elever lätt skulle komma överens om att det finns gott om matematik i vetenskap.

Och tillvägagångssättet är samma som annan matematik: definiera axiomerna, undersöka konsekvenserna.

Einsteins berömda E = mc², hämtad från postulaten om hur lagarna i elektromagnetismen ses av olika observatörer, hans special relativitetsteori, är ett utmärkt exempel på detta.

Men sådana matematiska bevis är bara en del av vetenskapshistorien.

Den viktiga biten, den bit som definierar vetenskap, är huruvida sådana matematiska lagar är en exakt beskrivning av universum som vi ser runt oss.

För att göra detta måste vi samla in data genom observationer och experiment av naturfenomen och sedan jämföra dem med matematiska förutsägelser och lagar. Ordet som är centralt för denna strävan är ”bevis”.

Den vetenskapliga detektiven

Den matematiska sidan är ren och ren, medan observationerna och experimenten är begränsade av teknologier och osäkerheter. Jämförelse av de två är inslagna i de matematiska fälten för statistik och inferens.

Många, men inte alla, förlitar sig på en viss strategi för detta som kallas Bayesiska resonemang att integrera observations- och experimentella bevis i det vi vet och att uppdatera vår tro på en speciell beskrivning av universum.

 Det enda sättet är nere för dessa äpplen. Flickr / Don LaVange, CC BY

Här betyder tro hur säker du är i en viss modell som en exakt beskrivning av naturen, baserad på vad du vet. Tänk på det lite som vad oddsen på ett visst resultat.

Vår beskrivning av tyngdkraften verkar vara ganska bra, så det kan vara en favorit att ett äpple kommer att falla från en gren till marken.

Men jag har mindre förtroende för att elektroner är små slingor av roterande och gyrerande sträng som föreslås av supersträngteorin, och det kan vara tusen till ett långt skott att det kommer att ge exakta beskrivningar av framtida fenomen.

Så vetenskap är som ett pågående domstolsdrama, med en kontinuerlig ström av bevis som presenteras för juryn. Men det finns ingen enda misstänkt och nya misstänkta rullar in regelbundet. Mot bakgrund av de växande bevisen uppdaterar juryn ständigt sin åsikt om vem som är ansvarig för uppgifterna.

Men ingen dom om absolut skuld eller oskyldighet har någonsin återlämnats, eftersom bevis ständigt samlas och fler misstänkta står framför domstolen. Allt som juryn kan göra är att besluta att en misstänkt är mer skyldig än en annan.

Vad har vetenskap visat?

I matematisk bemärkelse har vetenskapen, trots alla år med att undersöka hur universumet fungerar, inte visat något.

 Markera platsen där ingenting bevisades. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND

Varje teoretisk modell är en bra beskrivning av universum omkring oss, åtminstone inom vissa skalor som det är användbart.

Men att utforska nya territorier avslöjar brister som sänker vår tro på om en viss beskrivning fortsätter att exakt representera våra experiment, medan vår tro på alternativ kan växa.

Kommer vi i slutändan att veta sanningen och hålla lagarna som verkligen reglerar kosmos fungerar i våra händer?

Medan vår grad av tro på vissa matematiska modeller kan bli starkare och starkare, utan en oändlig mängd test, hur kan vi någonsin vara säkra på att de är verklighet?

Jag tror att det är bäst att lämna det sista ordet till en av de största fysikerna, Richard Feynman, vad det är att vara vetenskapsman handlar om:

Jag har ungefärliga svar och möjliga övertygelser i olika grader av säkerhet om olika saker, men jag är inte helt säker på någonting.

{vembed Y=Na-KzVwu6es}

Om författaren

Geraint Lewis, professor i astrofysik, University of Sydney

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

Klimatförändring: Vad alla behöver veta

av Joseph Romm
Den väsentliga grunden för vad som kommer att bli den avgörande frågan om vår tid, Klimatförändring: Vad alla behöver veta är en tydlig överblick över vetenskapens, konflikterna och konsekvenserna av vår uppvärmningsplan. Från Joseph Romm, chefvetenskapliga rådgivare för National Geographic's År av Living Dangerously serier och en av Rolling Stone's "100-personer som förändrar Amerika" Klimatförändring erbjuder användarvänliga, vetenskapligt stränga svar på de svåraste (och oftast politiserade) frågorna kring vilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar och nuvarande fara för civilisationen". Finns på Amazon

Klimatförändring: Vetenskapen om global värme och vår energi Framtidens andra utgåvan Edition

av Jason Smerdon
Denna andra upplagan av Klimatförändring är en tillgänglig och omfattande guide till vetenskapen bakom global uppvärmning. Exklusivt illustrerad, texten riktas mot studenter på olika nivåer. Edmond A. Mathez och Jason E. Smerdon ger en bred, informativ introduktion till vetenskapen som ligger till grund för vår förståelse av klimatsystemet och effekterna av mänsklig aktivitet på uppvärmningen av vår planet.Mathez och Smerdon beskriver rollerna som atmosfären och havet spela i vårt klimat, introducera begreppet strålningsbalans och förklara klimatförändringar som inträffade tidigare. De beskriver också de mänskliga aktiviteter som påverkar klimatet, som växthusgas och aerosolutsläpp och avskogning samt effekterna av naturfenomen.  Finns på Amazon

Vetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs

av Blair Lee, Alina Bachmann
Vetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs använder text och arton hands-on-aktiviteter att förklara och undervisa vetenskapen om global uppvärmning och klimatförändringar, hur människor är ansvariga och vad som kan göras för att sakta eller stoppa graden av global uppvärmning och klimatförändringar. Denna bok är en komplett, omfattande guide till ett viktigt miljöämne. Ämnen som omfattas av denna bok är: hur molekyler överför energi från solen för att värma atmosfären, växthusgaser, växthuseffekten, den globala uppvärmningen, den industriella revolutionen, förbränningsreaktionen, återkopplingsslingorna, förhållandet mellan väder och klimat, klimatförändringar, kolsänkor, utrotning, kolavtryck, återvinning och alternativ energi. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.