Часто нам кажется одно, а, на самом деле, происходит другое.
Нарисуем 2 отрезка равной длины.
Сейчас они кажутся одинаковыми. И, в реальности, таковыми являются. На концах отрезков нарисуем углы, направленные в противоположные стороны.
Какой из отрезков теперь кажется длиннее?
Второй стал казаться длиннее. Произошёл обман зрения.
При изучении природы, часто нельзя верить своим глазам. Научные методы позволяют исключить условия, при которых можно получить ложные данные.
Первым научным методом является наблюдение. Наблюдение – это исследование явления без создания специальных условий.
Им пользовались ещё античные мыслители. Они просто смотрели вокруг и размышляли. Например, видели, как падает камень и перо, и делали выводы – тяжёлые предметы падают быстрее лёгких.
Мы сейчас знаем, что это не так. Очевидно, одного лишь наблюдения недостаточно, чтобы понять явление природы.
Следующим методом является гипотеза. Простыми словами, гипотеза – это научное предположение.
Например, после наблюдения за тем, что камень падает быстрее пера, можно предположить, что все тяжёлые предметы всегда падают быстрее лёгких. Это и будет называться гипотезой.
Гипотеза может быть подтверждена или опровергнута. Для этого проводится эксперимент.
Эксперимент – это исследование явления в специально созданных условиях.
В нашем случае, в качестве эксперимента, можем взять 2 одинаковых листа бумаги и отпустим их на одинаковой высоте.
Они будут падать одинаково медленно.
А теперь создадим для эксперимента специальные условия. Сомнём один из листов в комок.
Вес листа после смятия, разумеется, не изменился.
Снова отпустим листы на одинаковой высоте.
Лист бумаги, свёрнутый в комок, падает быстрее несвёрнутого листа.
Это был эксперимент. За экспериментом должен следовать вывод, который будет объяснять результаты эксперимента. Этот вывод также будет являться предположением, то есть гипотезой.
После нашего эксперимента, можем выдвинуть следующую гипотезу: что-то влияет на скорость падения бумаги, возможно воздух.
И чтобы проверить очередную гипотезу, потребуется очередной эксперимент. Теперь изучим падение предметов, исключив влияние воздуха.
Возьмём большой сосуд и выкачаем из него воздух. Поместим в него на одинаковую высоту наши листы бумаги из предыдущего эксперимента – один в развёрнутом виде, другой смятый в комок.
Отпустим их и увидим, что они упадут на дно сосуда одновременно.
На основании подобных экспериментов, делается вывод, который можно назвать физическим законом.
В данном случае, мы приходим к закону свободного падения: все тела падают под действием силы тяжести одинаково.
Итак, научные методы состоят из наблюдения, гипотезы и эксперимента. Они следуют друг за другом до тех пор, пока не удастся вывести закон.
Этот процесс можно проиллюстрировать винтовой линией. Внизу незнание. Вверху знание. И мы постепенно двигаемся вверх.
Сначала происходит наблюдение, затем гипотеза, потом эксперимент. Затем виток повторяется. На основании многих подобных витков приходят к закону.
На основании законов, строится теория, то есть количественное описание физических явлений.
Но даже после этого, процесс познания не заканчивается. Чем больше мы узнаём, тем больше находится областей, в которых текущие теории не работают. И приходится строить новые. Например, при скоростя́х, близких к скорости света, классическая механика перестаёт работать. Для устранения этого пробела, пришлось создавать теорию относительности.
У процесса построения новых теорий нет конца. Он идёт сейчас и продолжится в будущем.