Hüpotees: definitsioon, testimine ja tähendus teaduses

Hüpotees on mingi sündmuse või probleemi kavandatav seletus. Teadusliku hüpoteesi puhul nõuab teaduslik meetod, et seda saaks testida.

Kardinal Bellarmine andis tuntud näite sõna vanema tähenduse kohta, kui ta 17. sajandi alguses hoiatas Galileit, et ta ei tohi Maa liikumist käsitleda reaalsusena, vaid üksnes hüpoteesina.

Tänapäeval viitab hüpotees ideele, mida tuleb testida. Hüpotees vajab uurija poolt rohkem tööd, et seda kontrollida. Testitud hüpotees, mis töötab, võib muutuda teooria osaks või saada ise teooriaks. Testimine peaks olema katse tõestada, et hüpotees on vale. See tähendab, et peaks olema võimalus hüpoteesi vähemalt põhimõtteliselt falsifitseerida.

Inimesed nimetavad hüpoteesi sageli "haritud arvamiseks".

"Kui ei ole selge, millise loodusseaduse alla mingi mõju või mõju klass kuulub, püüame seda lünka täita oletuse abil. Sellistele oletustele on antud nimetus oletused või hüpoteesid". Hans Christian Ørsted (1811)

"Üldiselt otsime uut seadust järgmise protsessi kaudu. Kõigepealt arvame seda ära. ..."

Eksperimenteerijad võivad enne probleemi lahendamist testida ja tagasi lükata mitu hüpoteesi.

Tööhüpotees on lihtsalt ligikaudne hüpotees, mis on esialgu heaks kiidetud edasiste uuringute alusena. Loodetakse, et teooria luuakse, isegi kui hüpotees lõpuks ebaõnnestub.

Teaduses on hüpoteesid eriti olulised. Mitmed filosoofid on öelnud, et ilma hüpoteesideta ei saaks olla teadust. Viimastel aastatel on teadusfilosoofid püüdnud integreerida erinevaid lähenemisviise hüpoteeside testimisele ja teaduslikku meetodit üldiselt, et moodustada terviklikum süsteem. Küsimus on selles, et hüpoteesid on pakutud ideed, mida seejärel katsetatakse katsete või vaatlustega.

Mis on hea hüpotees?

Hea teaduslik hüpotees on selgelt sõnastatud ja kontrollitav. See tähendab, et:

See on täpne: hüpotees kirjeldab selgelt muutujaid ja oodatud seost nende vahel.
See on testitav: olemas on katsed või vaatlused, mis võivad hüpoteesi toetada või ümber lükata.
See on falsifitseeritav: peab olema võimalik mõelda olukord, mis hüpoteesi eitaks.
See on reprodutseeritav: teised uurijad peaksid saama sama metoodika järgi tulemusi kontrollida.

Hüpoteesi tüübid ja terminoloogia

Nullhüpotees (H0) on tavaliselt see, mida testitakse vastu — väide, et mingit efekti või seost ei ole. Alternatiivne hüpotees (H1) on väide, et efekt või seos eksisteerib. Statistilises testimises püüame sageli näidata, et H0 on vastuolus andmetega piisava tõendusmaterjali korral.

Hüpoteesid võivad olla suunalised (näiteks "ravim X vähendab keskmist vererõhku") või mitte-suunalised ("ravim X muudab vererõhku").

Kuidas hüpoteesi testitakse

Hüpoteesi testimisel mõeldakse läbi, kuidas muutujaid mõõta (operationaliseerimine), kuhu kogutakse andmeid ja millist statistilist analüüsi kasutatakse. Tavapärased sammud:

Selge hüpoteesi sõnastamine (H0 ja H1).
Uuringu disain — eksperimentaalne (kontroll- ja eksperimentaalrühmad) või vaatlusuuring.
Andmete kogumine ja mõõtmise usaldusväärsuse tagamine.
Analüüs — näiteks t-testid, regressioonid või muud sobivad statistilised testid.
Tulemuste tõlgendamine ja järelduste tegemine, arvestades võimalikke vigu.

Olulised mõisted statistikas

P-väärtus: andmete korraldus, kui H0 on tõene; seda kasutatakse otsustusreegli osana, kuid ei anna tõestuse suurust iseenesest.
Signifikanstase (α): valik, millest suurema tõenäosuse korral H0 hülgatakse (nt 0,05).
Tüübid I ja II vead: I-tüüpi viga — H0 hülgamine, kui see tegelikult kehtib; II-tüüpi viga — H0 mitte-hülgamine, kui tegelikult kehtib H1.
Reproduktiivsus: otsustav tegur teaduse usaldusväärsuses — tulemusi tuleb iseseisvalt korrata.

Falsifitseeritus ja hüpoteeside roll teaduses

Filosoof Karl Popperi järgi peab teaduslik hüpotees olema falsifitseeritav: teadus edeneb hüpoteeside esitatest ja nende katsetamisest ning vigade elimineerimisest. Seetõttu ei piisa hüpoteesist, mis ei anna ette mingeid olukordi, kus see võiks osutuda valeks.

Kui hüpoteesid on korduvalt testitud ja jäänud kehtima, võivad need kujuneda osaks laiemast teooriast, mis seletab suuremat nähtuste hulka. Teooriad seevastu seavad uusi hüpoteese.

Praktilised näited ja probleemid

Lihtne näide: hüpotees "taim X kasvab kiiremini päikesevalguses kui pimedas" on testitav — mõõdetakse taimede kasvu erinevates tingimustes ja võrreldakse tulemusi. Kui andmed näitavad selget erinevust, toetab see hüpoteesi; vastupidine tulemus võtab selle tagasi.

Levinud probleemid hüpoteeside testimisel:

Kinnitusharjumus: uurijad võivad otsida vaid andmeid, mis toetavad nende hüpoteesi.
Andmete hammasratastamine (p-hacking): mitmete testide tegemine ja ainult sobivate tulemuste avaldamine võib viia vale järelduseni.
Publikatsioonikalduvus: negatiivsed või ebaõnnestunud testid jäävad tihti avaldamata, moonutades ülevaadet tõest.

Tööhüpotees ja hüpoteeside järjestikune testimine

Tööhüpotees on tihke praktiline lähtepunkt — see võib olla ajutine ja suunata esialgseid katseid. Uurimisel testitakse sageli mitut vastandlikku hüpoteesi järjest, et probleemistaimel põhjalikum arusaam saada. See protsess on osa katse-mudeli tsüklist, kus hüpoteese parendatakse, kombineeritakse või hülgatakse.

Kokkuvõte

Hüpotees on teaduse alustükk: see pakub seletust või ootust, mida saab kontrollida katsete ja vaatlustega. Hea hüpotees on selge, testitav ja falsifitseeritav. Hüpoteeside esitamine ja range testimine, koos läbipaistvuse ja reprodutseeritavusega, on see, mis võimaldab teadusel edasi areneda ja ehitada usaldusväärseid teooriaid.

Statistika

Statistikas räägitakse korrelatsioonist: korrelatsioon on see, kui tihedalt on kaks sündmust või nähtust omavahel seotud. Väidet (või hüpoteesi), et kaks sündmust on omavahel seotud, ei saa testida samamoodi, nagu testitakse loodusseadust. Näide oleks näiteks, kas mingi ravim on efektiivne mingi haiguse raviks. Isegi kui on olemas tugev korrelatsioon, mis näitab, et see on nii, siis mõned proovid ei vastaks ikkagi hüpoteesile.

Statistilistes testides on kaks hüpoteesi, mida nimetatakse nullhüpoteesiks ja alternatiivhüpoteesiks. Nullhüpotees väidab, et nähtuste vahel puudub seos. Alternatiivhüpotees väidab, et mingi seos on olemas. Alternatiivhüpotees võib olla mitmel kujul. See võib olla kahepoolne (näiteks: on olemas mingi mõju, veel teadmata suunas) või ühepoolne (oletatava seose suund, kas positiivne või negatiivne, on eelnevalt kindlaks määratud).

Seotud leheküljed

Falsifitseeritavus
Loogika
Mõtteeksperiment

Küsimused ja vastused

K: Mis on hüpotees?

V: Hüpotees on mingi sündmuse või probleemi väljapakutud seletus.

K: Millal kasutatakse teaduslikku hüpoteesi?

V: Teaduslikku hüpoteesi kasutatakse siis, kui teaduslik meetod nõuab, et seda saaks testida.

K: Mida nõuab teaduslik meetod teadusliku hüpoteesi puhul?

V: Teaduslik meetod nõuab, et teaduslikku hüpoteesi saaks testida.

K: Kuidas testida teaduslikku hüpoteesi?

V: Teadusliku hüpoteesi kontrollimise konkreetne viis sõltub uuritava sündmuse või probleemi olemusest ning võib hõlmata eksperimente, vaatlusi, simulatsioone või muid uurimismeetodeid.

K: Kas teadusliku hüpoteesi testimiseks on ainult üks viis?

V: Ei, teadusliku hüpoteesi testimiseks on mitu võimalust, mis sõltuvad uuritava sündmuse või probleemi olemusest.

K: Millised tõendid toetavad hüpoteese?

V: Hüpoteese toetavate tõendite hulka kuuluvad eksperimentide, vaatluste, simulatsioonide ja muude uurimismeetodite andmed.

K: Kas kõik hüpoteesid tunnistatakse tõeks?

V: Ei, kõiki hüpoteese ei aktsepteerita tõena; neid tuleb testida ja tõenditega toetada, et neid saaks aktsepteerida kui sündmuse või probleemi kehtivaid seletusi.