Ser du etter bevis? Ingen slike ting i de fleste undersøkelser. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC

Som astrofysiker lever jeg og puster vitenskap. Mye av det jeg leser og hører ligger i vitenskapens språk som for utenforstående kan virke lite mer enn sjargong og søppel. Men ett ord blir sjelden talt eller skrevet ut i vitenskap, og det ordet er "bevis". Faktisk har vitenskap lite å gjøre med å "bevise" noe.

Disse ordene kan ha fått et bekymret uttrykk til å krype over ansiktet ditt, spesielt ettersom media kontinuerlig forteller oss at vitenskapen beviser ting, alvorlige ting med potensielle konsekvenser, som gurkemeie kan tilsynelatende erstatte 14 medisiner, og mer useriøse ting som vitenskap har bevist det mozzarella er den optimale osten til pizza.

Naturligvis har vitenskap bevist disse, og mange andre ting. Ikke så!

Matematikernes vei

Matematikere beviser ting, og dette betyr noe ganske spesifikt. Matematikere legger opp et bestemt sett med grunnregler, kjent som aksiomer, og bestemmer hvilke utsagn som er sanne innenfor rammen.

En av de mest kjente av disse er den eldgamle geometrien til Euclid. Med bare en håndfull regler som definerer et perfekt, flatt rom, har utallige barn i løpet av de siste årtusenene svettet for å bevise Pythagorassitt forhold til rettvinklede trekanter, eller at en rett linje vil krysse en sirkel på det meste på to steder, eller et utall andre utsagn som er sanne innen Euclids regler.

Mens euklidens verden er perfekt, definert av sine rette linjer og sirkler, er ikke universet vi bor i. Geometriske figurer tegnet med papir og blyant er bare en tilnærming til Euclids verden der uttalelser om sannhet er absolutte.

I løpet av de siste hundreårene har vi innsett at geometri er mer komplisert enn Euclids, med matematiske storheter som f.eks. Gauss, Lobachevsky og Riemann noe som gir oss geometrien til buede og skjev overflater.

I dette ikke-euklidisk geometri, vi har et nytt sett med aksiomer og grunnregler, og et nytt sett med uttalelser om absolutt sannhet vi kan bevise.

Disse reglene er ekstremt nyttige for å navigere rundt denne (nesten-) runde planeten. En av Einstein(mange) store prestasjoner var å vise at krumning og krumning av romtiden i seg selv kunne forklare tyngdekraften.

Likevel er den matematiske verdenen til ikke-euklidisk geometri ren og perfekt, og dermed bare en tilnærming til vår rotete verden.

Hva er vitenskap?

Men det er matematikk i naturfag, gråter du. Jeg foreleste nettopp om magnetfelt, linjeintegraler og vektorberegning, og jeg er sikker på at studentene mine lett ville enige om at det er nok matte i naturfag.

Og tilnærmingen er den samme som annen matematikk: definer aksiomene, undersøk konsekvensene.

Einsteins berømte E = mc², hentet fra postulatene om hvordan lovene om elektromagnetisme blir sett av forskjellige observatører, hans spesiell relativitetsteori, er et godt eksempel på dette.

Men slike matematiske bevis er bare en del av historien om vitenskap.

Den viktige biten, den biten som definerer vitenskap, er om slike matematiske lover er en nøyaktig beskrivelse av universet vi ser rundt oss.

For å gjøre dette må vi samle inn data, gjennom observasjoner og eksperimenter av naturfenomener, og deretter sammenligne dem med de matematiske forutsigelsene og lovene. Ordet sentralt i denne bestrebelsen er ”bevis”.

Den vitenskapelige detektiven

Den matematiske siden er ren og ren, mens observasjonene og eksperimentene er begrenset av teknologier og usikkerheter. Sammenligning av de to er pakket sammen i de matematiske feltene statistikk og inferens.

Mange, men ikke alle, er avhengige av en bestemt tilnærming til dette kjent som Bayesisk resonnement å innlemme observasjons- og eksperimentelle bevis i det vi vet og å oppdatere vår tro på en spesiell beskrivelse av universet.

 Den eneste veien er nede for disse eplene. Flickr / Don LaVange, CC BY

Her betyr tro hvor trygg på at du er i en bestemt modell og er en nøyaktig beskrivelse av naturen, basert på hva du vet. Tenk på det litt som oddsen på et bestemt utfall.

Beskrivelsen av tyngdekraften ser ut til å være ganske bra, så det kan være en favoritt at et eple faller fra en gren til bakken.

Men jeg har mindre tillit til at elektronene er bittesmå løkker av roterende og gyrerende streng som er foreslått av superstrengteorien, og det kan være tusen til ett langskudd at det vil gi nøyaktige beskrivelser av fremtidige fenomener.

Så vitenskap er som et pågående rettsselskapsdrama, med en kontinuerlig strøm av bevis som blir presentert for juryen. Men det er ingen eneste mistenkte, og nye mistenkte jevnlig rullet inn. I lys av den økende bevisføringen, oppdaterer juryen stadig synet på hvem som er ansvarlig for dataene.

Men ingen dommer om absolutt skyld eller uskyld blir aldri returnert, ettersom bevis kontinuerlig er samlet og flere mistenkte står foran retten. Alt juryen kan gjøre er å bestemme at en mistenkt er mer skyldig enn en annen.

Hva har vitenskap bevist?

Til tross for alle år med å undersøke hvordan universet fungerer, har vitenskapen ikke vist noe.

 Merk stedet der ingenting ble bevist. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND

Hver teoretiske modell er en god beskrivelse av universet rundt oss, i det minste innenfor et visst utvalg av skalaer som det er nyttig.

Men å utforske nye territorier avslører mangler som reduserer vår tro på om en bestemt beskrivelse fortsetter å representere eksperimentene våre nøyaktig, mens vår tro på alternativer kan vokse.

Vil vi til syvende og sist vite sannheten og holde lovene som virkelig styrer kosmos fungerer i våre hender?

Mens vår grad av tro på noen matematiske modeller kan bli sterkere og sterkere, uten en uendelig mengde testing, hvordan kan vi noen gang være sikre på at de er virkelighet?

Jeg tror det er best å overlate det siste ordet til en av de største fysikerne, Richard Feynman, om hva det å være vitenskapsmann handler om:

Jeg har omtrentlige svar og mulig tro i forskjellige grader av sikkerhet om forskjellige ting, men jeg er ikke helt sikker på noe.

{vembed Y = Na-KzVwu6es}

Om forfatteren

Geraint Lewis, professor i astrofysikk, University of Sydney

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

Klimaendring: Hva alle trenger å vite

av Joseph Romm
Den grunnleggende grunnen til hva som vil være det definerende spørsmålet om vår tid, Klimaendring: Hva alle trenger å vite® er en tydelig oversikt over vitenskapen, konfliktene og konsekvensene av vår oppvarmingsplanet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's Livsår Farlig serier og en av Rolling Stones "100-folk som forandrer Amerika" Klima forandringer tilbyr brukervennlige, vitenskapelig strenge svar på de vanskeligste (og ofte politiserte) spørsmålene om hvilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar og nåværende fare for sivilisasjonen.". Tilgjengelig på Amazon

Klimaendring: Vitenskapen om global oppvarming og vår energi Fremtidens andre utgave Utgave

av Jason Smerdon
Denne andre utgaven av Klima forandringer er en tilgjengelig og omfattende guide til vitenskapen bak global oppvarming. Utmerket illustrert, er teksten rettet mot studenter på en rekke nivåer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon gir en bred og informativ introduksjon til vitenskapen som ligger til grund for vår forståelse av klimasystemet og virkningen av menneskelig aktivitet på oppvarmingen av vår planet.Mathez og Smerdon beskriver rollene som atmosfæren og havet spille i vårt klima, introdusere begrepet strålingsbalanse, og forklare klimaendringer som skjedde tidligere. De beskriver også menneskelige aktiviteter som påvirker klimaet, som drivhusgass og aerosolutslipp og avskoging, samt effektene av naturfenomener.  Tilgjengelig på Amazon

Vitenskapen om klimaendring: En hands-on kurs

av Blair Lee, Alina Bachmann
Vitenskapen om klimaendring: En hands-on-kurs bruker tekst og atten hands-on aktiviteter å forklare og lære vitenskapen om global oppvarming og klimaendringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hva som kan gjøres for å bremse eller stoppe graden av global oppvarming og klimaendringer. Denne boken er en komplett, omfattende guide til et viktig miljøemne. Emner som er omtalt i denne boken inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til å varme atmosfæren, drivhusgassene, drivhuseffekten, global oppvarming, den industrielle revolusjonen, forbrenningsreaksjonen, tilbakemeldingsløpene, forholdet mellom vær og klima, klimaendringer, karbon vasker, utryddelse, karbonavtrykk, resirkulering og alternativ energi. Tilgjengelig på Amazon

Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.