AstronomieAntwoorden
Wetenschap

1. Wetenschap Is Een Manier

Wetenschap is een manier om onzekerheid te verkleinen, door meer te weten te komen over de wereld (en het Heelal) om je heen. Soms wordt ook de kennis die op wetenschappelijke manier verzameld is zelf wetenschap genoemd.

De wetenschap beschrijft de wereld met theorieën. In het dagelijkse leven is iets een theorie als er weinig of geen bewijs voor is. In de wetenschap is een theorie een verklaring voor hoe iets werkt, of daar nu weinig of veel of geen bewijs voor is. Met een theorie kun je voorspellingen doen. Als een theorie goed is, dan kun je er goede voorspellingen mee doen.

2. Hoe Overtuig Je Een Wetenschapper?

Stel, je hebt een theorie over het weer. Hoe kun je zelfs wetenschappers overtuigen dat die theorie klopt? Dat is eenvoudig, als de theorie echt klopt. Gebruik je theorie om een groot aantal weersvoorspellingen te doen die duidelijk en precies zijn, over dingen die nauwkeurig gemeten kunnen worden (zoals de temperatuur en de luchtdruk en de hoeveelheid regenwater die valt in een bepaald gebied op een bepaalde dag). Schrijf de theorie en de voorspellingen op en maak ze ruim van tevoren bekend waar veel mensen ze kunnen lezen, in een uitgave waar de datum op staat. Nodig iedereen uit om zelf te kijken en te meten of de voorspellingen uitkomen. Als de voorspellingen niet uitkomen, dan is je theorie blijkbaar toch niet goed, en dan moet je hem verwerpen. Als de voorspellingen wel uitkomen, dan lijkt de theorie goed te zijn, en dan zou er vanuit de wetenschap interesse voor moeten komen (als die er niet al was).

Op deze manier kun je niet vals spelen. Iedereen kan zien dat je de voorspellingen van tevoren deed en niet achteraf. Iedereen kan zelf kijken of de voorspellingen uitkomen, zonder dat jij daar invloed op hebt. Iedereen kan met jouw theorie nieuwe voorspellingen doen en kijken of die ook uitkomen. En als er iemand beweert dat hij en niet jij die fantastische theorie verzonnen had, dan kun je naar de uitgave met jouw naam en de datum erop wijzen die veel mensen al vooraf gezien hebben.

In de wetenschap wordt eigenlijk dezelfde methode gebruikt om te bepalen welke theorieën de wereld het beste beschrijven.

3. Zekerheid Betekent Kunnen Voorspellen

Meer zekerheid hebben over een onderwerp betekent dat je beter kunt voorspellen wat er mee zal gebeuren. Hoe beter je voorspellingen zijn, hoe meer zekerheid je hebt.

Metingen van iets dat je wilt kunnen voorspellen (zoals de buitentemperatuur) tonen altijd een zekere spreiding rond een gemiddelde waarde. Als je eenmaal bepaald hebt wat de gemiddelde meetwaarde en de spreiding zijn, dan kun je voorspellen dat de meetwaarde in de toekomst gelijk zal zijn aan het gemiddelde, met een mogelijke afwijking die kleiner zal zijn dan de eerder gemeten spreiding. Die voorspelling heeft een goede kans om uit te komen, maar is niet zo nuttig.

Ik voorspel dat de maximum temperatuur waar jij bent het komende jaar elke dag tussen de −200 en de +100 graden Celsius zal liggen en dat er elke dag tussen de 0 millimeter en 20 meter regen zal vallen. Ik heb er veel vertrouwen in dat ik met deze voorspelling 100 procent succes zal hebben. Toch zal ik met deze foutloze voorspelkunst geen baan bij het KNMI of KMI krijgen, want mijn voorspellingen sluiten niets uit voor de toekomst dat in het verleden wel eens voorgekomen is. Uit zo'n voorspelling kun je niet afleiden of je morgen je winterjas nodig hebt of je paraplu of dat je je planten extra water moet geven.

Een voorspelling is pas nuttig als hij een groot deel van de natuurlijke spreiding uitsluit (voor de toestand en periode waarover de voorspelling gaat).

4. Patronen

Om goed te kunnen voorspellen moet je leren welke aanwijzingen het belangrijkste zijn. Deze kun je alleen vinden door veel voorbeelden van het onderwerp te bekijken (dus veel metingen te doen) en patronen te zoeken in het gedrag.

Als je een patroon herkent in het gedrag van het onderwerp, dan kun je aannemen dat dat patroon het belangrijkste deel van je onderwerp beschrijft. Een wetenschapper noemt dat patroon dan een model of theorie voor het onderwerp.

5. Voorspellingen

Je kunt zien hoe goed een theorie is door te kijken hoeveel van de voorspellingen die je met die theorie maakt uitkomen en hoeveel niet.

Meestal kun je meer dan één patroon zien, en meer dan één theorie verzinnen, die dan vaak elk een andere uitkomst voorspellen. Aan welke voorspelling niet uit komt kun je zien welke theorie fout is.

De ene voorspelling is de andere niet. Met een duidelijke en preciese voorspelling krijg je sneller in de gaten of een theorie fout is dan met een vage of weinig uitsluitende voorspelling, dus is een duidelijke en preciese voorspelling meer waard.

Om te bewijzen dat een theorie fout is (dus geen goede beschrijving geeft van het onderwerp) hoef je maar één geval te vinden waarvoor de theorie verkeerde voorspellingen geeft. Om te bewijzen dat een theorie goed is moet je laten zien dat het in alle gevallen goed is. Het is dus eenvoudiger om te bewijzen dat een theorie fout is dan dat een theorie goed is. En dat een voorspelling uitkomt betekent niet altijd dat de theorie goed is.

Een theorie kan nooit alles in het Heelal omvatten tot in de kleinste details. De zaken of details die niet in het theorie zitten maar wel in het Heelal kunnen er voor zorgen dat een voorspelling niet uit komt hoewel de theorie goed is (afgezien van de ontbrekende details). Dat een voorspelling niet uitkomt betekent niet altijd dat de theorie fout is.

Als uit een theorie geen voorspellingen gehaald kunnen worden waarvan na te gaan is of ze uitkomen, dan is die theorie wetenschappelijk niet interessant. Wetenschappers zeggen dat een theorie falsifieerbaar moet zijn.

Als de theorie duidelijk en precies is, dan kunnen de voorspellingen dat ook zijn. Wetenschappers beschrijven een theorie vaak met wiskundige formules, omdat die heel duidelijk en precies zijn.

6. Metingen

Een meting is nooit oneindig precies. Een wetenschapper moet bij elke meting een schatting voor de onzekerheid van de meting geven, waaruit te berekenen is wat de kans is dat de meting een fout van een zekere grootte bevat. Een wetenschappelijke meting wordt vaak geschreven als een waarde plus of min een onzekerheid, bijvoorbeeld 6,3 ± 0,2 voor een waarde die waarschijnlijk tussen de 6,1 en de 6,5 ligt.

Een theorie is meestal gebaseerd op gemeten dingen, die elk niet helemaal precies bekend zijn. Voorspellingen uit zo'n theorie zijn daarom ook niet helemaal precies.

Als een meting vergeleken wordt met een voorspelling uit een theorie dan is er door de onnauwkeurigheid in de meting en door de onnauwkeurigheid in de voorspelling een kans dat de theorie fout beoordeeld wordt, dat het ten onrechte verworpen wordt als het goed is, of ten onrechte niet verworpen wordt als het fout is.

Je kunt uitrekenen hoe waarschijnlijk het is dat de theorie fout is, gegeven de metingen en hun onnauwkeurigheden. In de praktijk wordt vaak een grens van 5 procent aangehouden. Als de kans dat de theorie fout is groter is dan 5 procent, dan wordt de theorie verworpen.

Als je meer zekerheid wilt over de theorie, dan moet je gewoon meer voorspellingen en metingen doen. Als de theorie fout is, dan wordt de kans dat je daar achter komt groter naarmate je meer metingen doet en vergelijkt met de voorspellingen van de theorie. Andersom wordt je vertrouwen in een theorie groter naarmate hij meer goede voorspellingen levert.

7. Een Netwerk van Theorieën

Een goede theorie is een samenvatting van kennis. Met de goede theorie en een paar beginwaarden (de massa's, en de posities en snelheden op één moment) kun je bijvoorbeeld de posities van de planeten voor duizenden jaren in het verleden en de toekomst met grote nauwkeurigheid uitrekenen. De theorie en de beginwaarden vatten eigenlijk al die posities samen.

Zo heeft de wetenschap een heel netwerk van theorieën opgeleverd over verschillende onderdelen van de wereld. Al die theorieën moeten bij elkaar passen.

Ook in een verzameling van goede theorieën kun je soms nog patronen zien, en daarmee kun je dan weer een nieuwe theorie maken, die nog meer kennis samenvat. Zo is er bijvoorbeeld de Wet van Behoud van Energie, die zegt dat energie (op een bepaalde manier gedefinieerd) niet verloren kan gaan en niet zomaar erbij kan komen. In de wetenschap is een wet een theorie waar zoveel bewijs voor is dat er niet meer aan getwijfeld wordt. De Wet van Behoud van Energie speelt in heel veel toestanden een rol, en legt veel beperkingen op aan wat mogelijk is.

De beperkingen die een wetenschappelijke wet oplegt zijn van een andere soort dan de beperkingen die een juridische wet oplegt. Een juridische wet zegt wat er (volgens de wetgever) niet mag gebeuren, maar een wetenschappelijke wet zegt wat er niet kan gebeuren. Juridische wetten kunnen veranderd of overtreden worden, maar natuurkundige wetten niet (als ze kloppen).

talen: [en] [nl]

//aa.quae.nl/nl/wetenschap.html;
Laatst vernieuwd: 2023-12-17