如果有人問你“什么是科學(xué)?”你可能會說這是一堆事實和解釋。但這只是故事的一部分?？茖W(xué)是一個知識庫。但是科學(xué)也是了解世界的一種方式。

學(xué)姐發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理這門課程中的知識很有意思，大家在學(xué)習(xí)pGA國際課程的時候，可以很輕松愉快的進行科學(xué)原理學(xué)科的專業(yè)性學(xué)習(xí)，同時從容面對作業(yè)與考核。

接下來在本篇為文章中，學(xué)姐給同學(xué)們簡單的講一下科學(xué)原理中所涉及的基本知識要領(lǐng)，課程中的學(xué)習(xí)比學(xué)姐講述的更具有專業(yè)性，所以學(xué)姐本文中概述的都是基本知識點，同學(xué)們?nèi)绻信d趣，可以和留求藝老師進行深入溝通，并查缺補漏。

科學(xué)不同于其他類型的信息，因為科學(xué)家遵循嚴格的方法來了解世界。一個科學(xué)思想必須是可檢驗和可證偽的。沒有觀察和數(shù)據(jù)支持的想法被修正或拋棄?？茖W(xué)和其他理解世界的方式之間的區(qū)別很重要，因為科學(xué)信息的獲取比觀點、直覺或信仰產(chǎn)生的想法更加嚴謹?？茖W(xué)家用科學(xué)的方法來回答關(guān)于自然界的問題?？茖W(xué)方法不是線性的，而是采取這種基本結(jié)構(gòu):問一個問題，做背景研究，提出一個假設(shè)，使用來自觀察和實驗的數(shù)據(jù)檢驗假設(shè)，如果成立，繼續(xù)檢驗假設(shè)，或者如果不成立，找到一個新的假設(shè)，最終創(chuàng)建一個理論。理論是對一組復(fù)雜現(xiàn)象的解釋，實際上符合所有可用的數(shù)據(jù)。進化論、板塊構(gòu)造學(xué)和氣候變化理論對理解地球科學(xué)至關(guān)重要。

科學(xué)方法的過程

整個過程包括制作推測(假設(shè))，從它們導(dǎo)出預(yù)測作為邏輯結(jié)果，然后基于這些預(yù)測進行實驗以確定原始的推測是正確的。然而，公式化的方法陳述存在困難。雖然科學(xué)方法經(jīng)常被描述為一系列固定的步驟，但這些行動更適合被認為是一般原則。并不是所有的步驟都發(fā)生在每一次科學(xué)探究中(也不是以同樣的程度)，它們也不總是以同樣的順序進行。正如科學(xué)家和哲學(xué)家所指出的威廉·惠威爾(1794-1866)，“發(fā)明、睿智和天才”每一步都需要。

問題的表述

這個問題可以參考具體的解釋觀察，如“為什么天空是藍色的?”但也可以是開放式的，如“我怎么能設(shè)計藥物治愈這種特殊的疾病?“這個階段經(jīng)常涉及從以前的實驗、個人科學(xué)觀察或斷言以及其他科學(xué)家的工作中尋找和評估證據(jù)。如果答案已經(jīng)知道，就可以提出一個基于證據(jù)的不同問題。當(dāng)應(yīng)用科學(xué)方法進行研究時，確定一個好的問題可能非常困難，并且會影響調(diào)查的結(jié)果。

假設(shè)

A假設(shè)是一個推測基于提出問題時獲得的知識，通常與統(tǒng)計假設(shè)相關(guān)的術(shù)語有虛假設(shè)和另一假設(shè)。零假設(shè)是統(tǒng)計假設(shè)為假的猜想;例如，新藥不起作用，任何治療都是由以下原因引起的機會。研究人員通常想證明零假設(shè)是錯誤的。另一種假設(shè)是期望的結(jié)果，即藥物的作用優(yōu)于偶然性。最后一點:科學(xué)假設(shè)必須是可偽造的，意思是一個人可以識別一個實驗的可能結(jié)果，該結(jié)果與從假設(shè)推導(dǎo)出的預(yù)測相沖突;否則，就無法進行有意義的測試。

預(yù)報

這一步包括確定假設(shè)的邏輯結(jié)果。然后選擇一個或多個預(yù)測進行進一步測試。一個預(yù)測越不可能僅僅因為巧合而正確，那么如果這個預(yù)測實現(xiàn)了，它就越有說服力;如果預(yù)測的答案還不為人所知，那么證據(jù)也會更加有力，這是由于事后偏見(另見后置詞).理想情況下，預(yù)測還必須區(qū)分假設(shè)和可能的替代方案;如果兩個假設(shè)做出了相同的預(yù)測，觀察預(yù)測是否正確并不能證明其中任何一個是正確的。(這些關(guān)于證據(jù)相對強度的陳述可以用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出來貝葉斯定理).

測試

這是對現(xiàn)實世界是否如假設(shè)所預(yù)測的那樣運行的調(diào)查?？茖W(xué)家(和其他人)通過進行以下實驗來檢驗假設(shè)實驗。實驗的目的是確定觀察與從假設(shè)中得出的預(yù)測一致或沖突。如果他們同意，對假設(shè)的信心就會增加;否則，它會減少。協(xié)議不能保證假設(shè)是真實的;未來的實驗可能會揭示問題。實驗的設(shè)計應(yīng)盡量減少可能的誤差，測試人員可能會無意中向測試對象透露哪些樣本是所需的測試藥物，實驗失敗并不一定意味著假設(shè)是錯誤的。實驗總是依賴于幾個假設(shè)，例如，測試設(shè)備工作正常，故障可能是輔助假設(shè)之一的故障。(參見迪昂-奎因論文。)實驗可以在大學(xué)實驗室、廚房的桌子上、歐洲核子研究中心進行大型強子對撞機，在海底，在火星上(使用一個工作巡游者)，等等。天文學(xué)家做實驗，尋找遙遠恒星周圍的行星。

分析

這包括確定實驗結(jié)果顯示什么，并決定下一步要采取的行動。假設(shè)的預(yù)測與零假設(shè)的預(yù)測進行比較。如果證據(jù)已經(jīng)證偽了假設(shè)，就需要一個新的假設(shè);如果實驗支持假設(shè)，但證據(jù)不足以證明高可信度，則必須檢驗假設(shè)的其他預(yù)測。一旦一個假設(shè)得到證據(jù)的有力支持，就可以提出一個新的問題來提供對同一主題的進一步見解。來自其他科學(xué)家的證據(jù)和經(jīng)驗經(jīng)常在過程的任何階段被結(jié)合。根據(jù)實驗的復(fù)雜性，可能需要多次迭代來收集足夠的證據(jù)來自信地回答一個問題，或者為高度具體的問題建立許多答案來回答一個更廣泛的問題。

脫氧核糖核酸例子

基本的科學(xué)方法的要素下面的例子說明了結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸：

問題:以前對脫氧核糖核酸的研究已經(jīng)確定了它的化學(xué)成分(四種核苷酸)，每個單個核苷酸的結(jié)構(gòu)，以及其他特性。脫氧核糖核酸的x光衍射圖弗洛倫斯·貝爾在她的博士論文(1939)中均與《照片51》相似(雖然不如)，但這一研究因二戰(zhàn)事件而中斷。脫氧核糖核酸被認為是遺傳信息的載體埃弗里-麥克勞德-麥卡蒂實驗在1944年，但是遺傳信息是如何儲存在DNA中的機制尚不清楚。

假設(shè)：萊納斯·鮑林,弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森假設(shè)DNA具有螺旋結(jié)構(gòu)。

預(yù)報:如果脫氧核糖核酸有螺旋結(jié)構(gòu)，它的x光衍射圖將是X形的。這個預(yù)測是用螺旋變換的數(shù)學(xué)方法確定的，該方法是由科克倫、克里克和Vand推導(dǎo)出來的(并且獨立于斯托克斯)。這個預(yù)測是一個數(shù)學(xué)構(gòu)造，完全獨立于手頭的生物學(xué)問題。

實驗：羅莎琳德·富蘭克林用純脫氧核糖核酸來表演x射線衍射生產(chǎn)照片51。結(jié)果呈X形。

分析:當(dāng)沃森看到詳細的衍射圖案時，他立即認出它是一個螺旋。然后，他和克里克利用這些信息以及以前已知的關(guān)于脫氧核糖核酸組成的信息，特別是加格拉夫的堿基配對規(guī)則，制作了他們的模型。

這一發(fā)現(xiàn)成為許多涉及遺傳物質(zhì)的進一步研究的起點，例如分子遺傳學(xué)，并被授予諾貝爾獎1962年。本文后面將更詳細地討論這個例子的每一步。

不知不覺發(fā)現(xiàn)已經(jīng)講了這么多了，學(xué)姐總結(jié)的這些東西都比較概念化，并沒有太多專業(yè)核心行的知識包含在內(nèi)，如果有需要，同學(xué)們可以找美國留學(xué)生輔導(dǎo)老師進行更加細致化的研究，直接講心中的疑問和課程學(xué)習(xí)中遇到的問題解決。