科学方法是所有严谨的科学研究的支柱。科学方法是帮助推进科学研究进展、加深对科学知识理解的一系列技巧和原理,从古希腊哲学家一直到今天的科学家,无人不在为科学方法做着多多少少的贡献,来发展并修饰科学方法。虽然对于科学方法的应用有不少争议和反对意见,其基础步骤都很容易理解。科学方法不仅对科学研究是无价之宝,对解决我们生活中的问题也是极其有用的工具。 ## 步骤 ### 1 观察。 好奇心是知识的源泉。观察的过程有时候被称为“问题定义的过程”,这个过程是很简单的。你可能会观察到一些不能用现有知识解释的现象,或者看到能用现有理论解释的现象,但是你觉得有另一种解释。因此你的脑海里会产生一个问题,来寻求该现象的解释:这种现象,到底是怎么产生的呢? ### 2 调查和问题相关的现有知识。 假设你发现汽车开不动了,你就可以问:为什么开不了了?或许你对汽车有点了解,你就可以进一步了解解决问题的办法。你也可以查说明书,或在网上找相关问题的答案。如果你是个科学家,想要探明奇特现象的原理,你可以翻翻科学杂志,上面会有一些其他科学家完成的研究报告。尽量多读一些和问题相关的读物,因为很可能你所不了解的,别人已经回答好了。你也可能能找到帮助你构建假说的资料。 ### 3 构建假说。 假说是对现象的疑似解释。但是假说比猜想要更进一步,因为假说是根据现有知识,透彻了解相关现象的过程,假说实际上是个知识含量高的猜想。你的假说需要假定一个因果关系,比如“我的车开不动,是因为汽油没了。”你需要提出一种能解释现象的可能原因,然后可以通过验证假设来做出更远的预测。你可以给车加油,试试“没油了”的假设是否成立。如果成立,你也可以假设加了油以后,汽车就可以发动。以描述事实形式的口吻,说出假设,是真正类于假说的形式。如果有一些还是说不懂,就用“如果”、“则”的说法:如果我开不了车,则是因为汽油没了。 ### 4 验证假说。 设计个实验,看看是否验证或驳斥假说。实验需要分离现象和可能原因。还击话说,你需要设计“可控”实验。回到我们的汽车问题,我们可以通过加油,来验证假说是否成立,但是如果给汽车加油,同时改变燃料过滤器,我们就不知道是油不够的问题,还是燃料过滤器的问题。更复杂的问题中,可能有成千上百的疑似原因,在一次实验中几乎是不能完全分离开来的。 记录要做好。实验需要可重复性,即做一次实验之后,别人也可以按照你的同样流程来做,并得到一样的结论。因此做好实验中所有事项的记录是极为重要的。保存所有数据也是至关重要的。今天已经有一些档案室收集科学实验中的原始数据资料。如果其他科学家需要了解你的实验,他们可以联系档案室,问你要你的实验数据。提供给他们所有实验细节,是非常重要的。 ### 5 分析结果,得出结论。 假说的验证就是收集数据,从数据验证或反驳假说内容的过程。如果汽车在加油以后开动了,则分析过程特别简单——你的假说被验证了。不过如果碰上更复杂的实验,在没有花时间研究数据前,是没有办法验证假说的。另外,无论数据是否能验证假说,你都要查找一下其他变量,即所谓的“潜在变量”、“外生变量”等等。这些变量可能会影响实验的结果。假设加油了以后,汽车开动了,但是同时气候变化了,温度升高了,原来是零度以下的温度,现在零度以上了。那你是否能确定,汽车能启动,不是由于汽油解冻造成的呢?你可能会发现自己的测试结果还不能得出结论。也许汽车在加油以后开了几秒钟,之后又抛锚了。 ### 6 报告发现。 科学家一般会在科学杂志或会议论文中报告他们的研究结果。他们不止报告实验结果,还会说明研究方法和假说验证中出现的问题。报告你的发现,可以让别人基于你的研究成果,更上一层楼,得出更大的发现。 ### 7 做进一步的测试。 如果数据不能验证假说的真与假,则需要换一个假说来证明。而这个方法的好处是,之前的研究已经提供了一些很有价值的研究信息,可以让你做出新的假设。即使验证了一个假设,还需要更进一步的研究,来确保研究具有可复制性,而不是偶尔出现的结果。这个研究一般是其他科学家进行的,但是你也可以亲自做深一步的验证。