1.2: מודלים, השערות ותיאוריות

מודלים מדעיים מהוססים ידועים בדרך כלל כהשערות. מודלים כאלה הם בעלי ערך בכך שהם משמשים דרך לבטא בבירור את ההנחות של האדם ואת השלכותיהם. הם מהווים את הבסיס ההגיוני ליצירת תחזיות הניתנות לבדיקה לגבי התופעות שהם מתיימרים להסביר. ככל שהמודלים המדעיים הופכים מתוחכמים יותר, ניתן לצפות שהתחזיות שלהם יהיו מדויקות יותר ויותר או יחולו על תחומים שצורות קודמות של המודל לא יכלו להתמודד איתם. נניח ששני מודלים טובים באותה מידה בהסבר תצפית מסוימת. איך אפשר לשפוט ביניהם? דרך אחת היא כלל האצבע המכונה תער אוקאם, הידוע גם בשם עקרון הכפירה, הקרוי על שם הפילוסוף מימי הביניים וויליאם מאוקאם (1287—1347). כלל זה קובע כי כל שאר הדברים שווים, יש להעדיף את ההסבר הפשוט ביותר. אין בכך כדי לרמוז שהסבר מדעי מדויק יהיה פשוט, או שההסברים הפשוטים ביותר הם הנכונים, רק שכדי להיות שימושי, מודל מדעי לא צריך להיות מורכב יותר מהנדרש. שקול שני מודלים לתופעה מסוימת, האחד הכולל מלאכים והשני שלא. איננו צריכים לשקול ברצינות את המודל המעורר מלאכים אלא אם כן נוכל לפקח במדויק על נוכחותם של מלאכים ואם כן, האם הם מעורבים באופן פעיל בתהליך שיש להסביר. למה? מכיוון שמלאכים, אם הם קיימים, מרמזים על גורמים מורכבים יותר שעושים הסבר טבעי פשוט. לדוגמה, נצטרך להסביר ממה עשויים מלאכים, כיצד מקורם וכיצד הם מתערבים או מתקשרים עם העולם הפיזי, כלומר כיצד הם גורמים לחומר לעשות דברים. האם הם מצייתים לחוקי התרמודינמיקה או לא? באילו תנאים הם מתערבים? האם ההתערבויות שלהם עקביות או קפריזיות? בהנחה שמודל חלופי וחסר מלאכים מדויק או יותר בתיאור התופעות, הבחירה המדעית תהיה המודל חסר המלאכים. לחסנות (חוסר נכונות קיצונית להוציא כסף או להשתמש במשאבים) יש את ההשפעה המעשית שהיא מאפשרת לנו להגביל את החשיבה שלנו למודל המינימלי הדרוש כדי להסביר תופעות ספציפיות. התוצאה המפתיעה, המומחשת היטב בשיחתו של מורי גל-מאן, היא שחוקים פשוטים, אם כי לעתים קרובות מנוגדים לאינטואיטיביים, יכולים להסביר חלק ניכר מהיקום בדיוק מדהים. ¹⁷ מודל שאינו מצליח לתאר ולחזות במדויק את העולם הנצפה חייב להיות חסר משהו והוא שגוי באופן חלקי או מלא.

מודלים מדעיים משתנים, מורחבים או מוחלפים ללא הרף על מנת להסביר יותר ויותר תופעות בצורה מדויקת יותר ויותר. זוהי הנחה מרומזת של המדע שניתן להבין את היקום במונחים מדעיים, וחזקה זו אושרה שוב ושוב אך בשום פנים ואופן לא הוכחה.

מודל שאושר שוב ושוב ומכסה תצפיות רבות ושונות ידוע כתיאוריה - לפחות זו משמעות המילה בהקשר מדעי קפדני. ראוי לציין כי לעתים קרובות נעשה שימוש לרעה במילה תיאוריה, אפילו על ידי מדענים שאפשר לצפות מהם לדעת טוב יותר. אם ישנן מספר "תיאוריות" להסביר תופעה מסוימת, נכון יותר לומר כי i) אלה אינן למעשה תיאוריות, במובן המדעי, אלא מודלים עובדים או ספקולציות פשוטות, וכי ii) אחת או יותר, ואולי כל המודלים הללו אינם נכונים או לא שלמים. תיאוריה מדעית היא מערכת רעיונות מיוחדת מאוד המסבירה, באופן עקבי מבחינה לוגית, נתמך אמפירי ומנבא מגוון רחב של תופעות. יתר על כן, הוא נבדק שוב ושוב על ידי מספר אנשים ואמצעים ביקורתיים ואובייקטיביים - כלומר אנשים שאין להם עניין בתוצאה - ומצא כי הוא מספק תיאורים מדויקים של התופעה שהיא מתיימרת להסביר. זה לא ספקולציות סרק. אם אתה סקרן, אתה יכול לספור כמה פעמים נעשה שימוש לרעה במילה תיאוריה, לפחות במובן המדעי, בשיעורים השונים שלך.

"כוח המשיכה מסביר את תנועותיהם של כוכבי הלכת, אך הוא אינו יכול להסביר מי מניע את כוכבי הלכת." - אייזק ניוטון

עם זאת, תיאוריות אינן סטטיות. תצפיות חדשות או מדויקות יותר שתיאוריה אינה יכולה להסביר יניעו בהכרח את התיקון או ההחלפה של התיאוריה. כאשר זה קורה, התיאוריה החדשה מסבירה את התצפיות החדשות כמו גם את כל מה שהוסבר על ידי התיאוריה הישנה יותר. קחו למשל את כוח המשיכה. חוק הכבידה של אייזק ניוטון, מתאר כיצד אובייקטים מתנהגים וניתן לבצע תחזיות מדויקות ביותר כיצד אובייקטים מתנהגים באמצעות הכללים שלה. עם זאת, לניוטון לא באמת הייתה תיאוריה של כוח המשיכה, כלומר הסבר נטורליסטי מדוע כוח המשיכה קיים ומדוע הוא מתנהג כפי שהוא מתנהג. הוא הסתמך, למעשה, על הסבר על טבעי. ¹⁸ כאשר הוכח כי חוק הכבידה של ניוטון נכשל במצבים ספציפיים, כגון כאשר אובייקט נמצא בסמיכות לאובייקט מסיבי, כמו השמש, היה צורך בכללים והסברים חדשים. תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין לא רק מנבאת בצורה מדויקת יותר את התנהגותן של מערכות אלה, אלא גם סיפקה הסבר נטורליסטי למקור כוח הכבידה. ¹⁹ אז האם תורת היחסות הכללית נכונה? לא בהכרח, וזו הסיבה שמדענים ממשיכים לבדוק את תחזיותיה במצבים קיצוניים יותר ויותר.

הפניות

¹⁷ יופי, אמת ו... פיזיקה?

¹⁸ רוצה לקרוא ביוגרפיה מעניינת של ניוטון, בדוק את "אייזק ניוטון" מאת ג'יימס גליק

¹⁹ סרטון טוב על יחסיות כללית

תורמים וייחוסים

• Template:ContribKlymkowsky