假设

科学探究与测量

jiǎ shè

假设是对某一观察现象的可检验的、暂定的解释,它提出一个变量如何影响另一个变量。

Visualization

Definition

假设是对某个科学问题的一个可以用实验检验的可能答案,它基于你已经知道的知识,而不是胡乱猜测。它提出自变量与因变量之间的一种关系,通常写成“如果……那么……因为……”的形式,并且必须足够具体,使得实验有可能证明它是错的。在正式的实验设计中,它与零假设(无效应)配对,探究的目的就是利用对照、足够的试次以及考虑测量不确定度的分析来区分这两者。一个在许多研究中反复经受检验而成立的假设可能有助于形成理论,但它本身永远不会变成理论。

Example

“如果我给豆苗更多的水,那么它会长得更高,因为植物生长需要水。”“如果斜面角度从 $10^\circ$ 增加到 $30^\circ$,那么小车到达底端的时间会减少,因为更陡的斜面使重力沿斜面方向的分量更大。”为了检验溶解的盐是否会升高水的沸点,一个小组对 $0$、$1$、$2$ 和 $3\ \text{mol/L}$ 的溶液各测量三次,得到的平均值分别为 $100.0$、$100.5$、$101.0$ 和 $101.5^\circ\text{C}$,极差为 $0.2^\circ\text{C}$,离散程度小到足以否定零假设。

Key Insight

假设不是一个你希望它正确的猜测,而是一个你愿意证明它错误的主张。数据可以支持它或不支持它,但永远不能一劳永逸地证明它为真,而一个清楚的反例就足以把它送回去修改。假设的力量在于它禁止了什么:一个与所有可能结果都相符的陈述无法被检验,因此无论听起来多么合理,它都不是科学的。