Hur förklarar skillnaden mellan teori, lag och faktum

Definiera vetenskaplig teori för studenter. En bra definition kan vara: "En vetenskaplig teori är ett påstående allmänna att förklara vad som bekräftas av alla tillgängliga bevis, så att det kan användas för att förutsäga nya fenomen som aldrig observerats ". En teori är värt lite om den inte korrekt ger alla kända tester. Det är viktigt för teorier att genomgå förändringar då nya bevis blir tillgängliga. De flesta teorier som du kan diskutera i gymnasieklassen bekräftas och kommer knappast att ses över väsentligt. De mindre bekräftade teorierna är många inom områden som teoretisk fysik och kosmologi, såsom strängteori.

Fråga eleverna om de känner till andra teorier som faller under denna definition. Du kommer förmodligen att behöva göra förslag. Till exempel:

Fråga eleverna varför de inte tänker på dessa som teorier. Studenter tenderar inte att se dem som teorier eftersom de anser dem fakta. Visst är de fakta, men de faller inom definitionen av teori, eftersom de tänker förklara.

Definiera ett vetenskapligt faktum. Ett faktum är en objektiv och kontrollerbar observation. Det är alltid detsamma överallt, och kan verifieras många gånger. Vi vet till exempel att bakterie teorin om sjukdomen är ett faktum för att vi kan ta bakterier från någon som har en sjukdom, observera dem under ett mikroskop och sedan injicera dem i en annan individ, som då kommer att ha samma sjukdom. Vi vet att jorden är rund eftersom vi kan resa väster och så småningom återvända till den punkt från vilken vi lämnade.

Fråga hur en teori kan omvandlas till ett faktum. De flesta teorier kan aldrig bli ett faktum. Inget faktum som stöder en teori kan göra det faktum. Kom ihåg att en teori är ett allmänt uttalande som syftar till att förklara fakta. Till exempel märkte folket i det förflutna särskilda ljuspunkter som rörde sig mot bakgrunden av himlen. Vi vet nu att det här är planeter. De flyttade eftersom de, som jorden, kretsade runt solen, var och en med en annan hastighet och avstånd från stjärnan. Nicolò Copernico anses allmänt som den första som har föreslagit denna teori och att ha stött den med bevis, men tidigare kulturer har gjort falska steg med antaganden. Vi anser det vara ett faktum för att vi har skickat olika rymdskepp till planeterna och vi kan förutsäga rörelserna med mycket hög precision. Självklart kommer våra förutsägelser från teorin (och från de underliggande lagarna).

Prata om evolutionen. En av de mest kontroversiella teorierna är evolutionens utveckling, men bara kallar "evolutionsteorin" är vilseledande. Den viktiga delen av uttalandet är "genom naturligt urval". Det vill säga, sker utvecklingen tack vare naturligt urval eller andra metoder? Evolution är faktiskt ett faktum. Det observeras ständigt i naturen - det observeras ständigt i laboratoriet. I själva verket betraktade forskare evolutionen ett faktum innan Darwin föreslog sin teori. Tänk på den lamarckiska evolutionen, som förutser Darwins teori. Denna teori förklarade också att alla varmblodiga djur (en mer specifik påstående än Darwins) kommer från en gemensam förfader, men föreslog inte den rätta metoden. Enligt Lamarckian evolution kan ett djur överföra egenskaper som förvärvats under livet (även känt som "användning och missbruk"). Så han förutspådde att girafferna fick en lång nacke genom att sträcka sig ut för att nå de höga löven. Du kan enkelt föreslå ett experiment för att prova det: om du skar råttans svans och träffar varandra, så småningom kommer musen att födas utan svans. Det är inte så, så Lamarck-teorin är föråldrad idag eftersom den inte förklarar alla kända fakta. Vi vet nu att endast DNA (och komponenterna i spermier och äggceller) kan vidarebefordras till efterkommande. Därför kan förändringar i celler inte påverka framtida generationer.

Definiera en vetenskaplig lag. Detta är ett mer komplicerat koncept och kan göra eleverna förvirrad. En lag kan användas för att göra prognoser, men en lag är mindre generell. Det tenderar att vara mer matematiskt och kommer vanligtvis från grundläggande principer, dvs enkla påståenden om matematiska system (riktiga idealer / ron) och deras beteenden. Vissa vetenskapliga lagar är:

Det framhävs att en lag inte är riktig. På samma sätt som naturen inte är skyldig att hålla överens med våra teorier, är den inte skyldig att lyda dem. Men vi får inte ta sin nytta för givet. Det påpekar att teorier är större än lagar och att "uppdatering" av en teori om lag faktiskt skulle vara en nedläggning. Relativitetsteorin kommer aldrig att vara lagens relativitet, evolutionsteorin genom naturligt urval kommer aldrig att bli evolutionens lag genom naturligt urval. Vi vet att Newtons lagar om rörelse inte är rätt, faktiskt: de misslyckas när objekten är mycket små eller de rör sig väldigt snabbt (jämfört med andra objekt). Om dina elever går för att höra en fysik klass vid universitetet, kommer de att finna inkonsekvenserna (och därmed de falska) av Newtons lagar. Varför tar vi då hänsyn till dem? Eftersom de är extremt bra för att förutsäga. De är så bra att ingenjörer som bygger skyskraporna bara måste ta hänsyn till dem. Du kan resa i solsystemet genom att bara överväga dessa lagar, även om de inte är korrekta. Observera att många lagar har visat sig vara falska, såsom Schrödinger-ekvationen, som förutspår partikelns beteende och Newtons lag om värme och kyla, vilket är mindre specifikt än termodynamikens lagar, aldrig visat sig vara falskt.

Diskutera om vad som utgör en teori. En teori bygger framför allt av fakta. Då innehåller en teori lagar, men lagar har liten mening utan fakta. Teorierna innehåller därför logiska inferenser. Man kan till exempel dra slutsatsen att de härledda lagarna ger fakta, tillsammans med många grundläggande epistemologiska inferenser (som är filosofiska snarare än vetenskapliga). Dessa förklarar hur vi vet vad vi vet. Genom att ackumulera allt detta gör vetenskapsmannen ett allmänt uttalande för att förklara alla bevis - andra forskare bekräftar fakta och använder teorin för att göra förutsägelser och få nya fakta.