С древних времен люди, изучающие природный мир, разработали систему получения знаний, получившую название научного метода. Научный метод требует следующего: точно определенной терминологии, количественных и воспроизводимых измерений и утверждений, подкрепленных доказательствами.
Есть несколько существенных этапов в научном методе. Первым этапом является сбор наблюдений или данных. Наблюдения могут быть физическими, например, камни, привезенные с Луны, или это могут быть показания приборов, такие как измерения света, полученного телескопом. Заявления, сделанные без каких-либо доказательств в их поддержку, называются спекуляциями; они могут быть правдой или не быть. Без подтверждающих доказательств невозможно доказать или опровергнуть их. В некоторых научных областях, таких как химия, физика и биология, данные часто поступают из экспериментов в лаборатории. В астрономии, где многие объекты находятся очень далеко, большая часть данных приходит в виде света и других видов электромагнитного излучения.
Вторым важным этапом научного метода является анализ данных, который обычно включает в себя процесс интерпретации полученных результатов. Например, астрономы могли бы анализировать ночные положения планеты в небе и распознавать закономерности в движении, или они могли бы найти сходство в химическом составе звезд в разных частях нашей Галактики. Сложность поиска закономерностей в данных заключается в том, что данные никогда не бывают идеально точными; наблюдения всегда конечны по числу и в них всегда присутствуют ошибки или неопределенности. Идея поиска закономерностей в природе лежит в основе науки. Открытия начинаются с любопытства.
Третий шаг - разработка объяснения результатов анализа. Такое объяснение называется гипотезой. Часто его называют "рабочей гипотезой", чтобы подчеркнуть, что это лишь предварительное предположение. Существенным аспектом научной гипотезы является то, что она должна быть проверяемой. То есть нужно предложить дальнейшее наблюдение или эксперимент, способные подтвердить или опровергнуть гипотезу. Ученые выдвигают разные гипотезы. Всегда существует более одного возможного объяснения для любого набора данных, эксперимент должен стать критерием правильности одного из них. Поэтому последним элементом научного метода является критическая оценка гипотез путем тестирования.
Часто идея, которая начинается как рабочая гипотеза одного исследователя, выдерживает многие проверки и становится широко принятой. Гипотезу, которая была проверена неоднократно и успешно, обычно называют теорией, указывая, что она сильнее, чем просто рабочая гипотеза. Термин теория обычно сохраняется для гипотезы, которая охватывает широкий спектр явлений. Теория должна быть широкой по охвату и применению. Примером такой широкой современной теории является теория относительности Эйнштейна.
Научный метод никогда не может гарантировать истину, но он может быть использован для того, чтобы делать выводы с гораздо более высокой степенью надежности, чем другие системы знаний. Более веские доказательства дают более надежные выводы. Это утверждение не праздное хвастовство, а вывод, основанный на долгой истории научных достижений. Научный метод является более надежным отчасти из-за усилий, предпринимаемых для сбора доказательств.
