Обсуждаем, страница 35, часть 1 - гдз по биологии 10 класс учебник Пасечник, Каменский

Часть 1. Глава 2. Живые системы и их изучение. §3. Уровневая организация живых систем. Проверьте себя - страница 35.

Условие.

Прочитайте текст. Подберите свои примеры научной и ненаучной гипотез. Обоснуйте их с помощью критерия фальсифицируемости Поппера. Предложите свой вариант проверки гипотез.

Как отличить науку от ненауки? Именно этот вопрос задал себе английский философ и учёный Карл Раймунд Поппер (1902—1994) в 1935 г. Впрочем, вопрос о критерии, который провёл бы чёткую границу между научной и всеми остальными видами познания, волновал его достаточно давно. Ещё будучи студентом, Поппер часто задумывался над тем, почему, например, астрофизика считается наукой, а использующая похожие методы (в том числе и математические) астрология — нет.

Учёный долго размышлял над этим и в конце концов понял, в чём разница: научная теория не может быть принципиально неопровержимой. Это открытие легло в основу критерия Поппера о фальсифицируемости научных гипотез, который позволил раз и навсегда отделить науку от «метафизики» (так Поппер называл все способы познания, не относящиеся к научному). Согласно этому критерию, любая гипотеза является научной в том случае, если существует возможность её опровержения путём постановки того или иного эксперимента (даже если такой эксперимент ещё не был поставлен). Это утверждение легко объяснить на примере сравнения двух гипотез. Как вы помните из курса физики, Исаак Ньютон в результате наблюдений и их анализа пришёл к выводу, что большие тела всегда притягивают к себе те, что меньше их (позже из этой гипотезы был выведен закон всемирного тяготения). Его легко проверить экспериментально, например проследить поведение подброшенного вверх мяча не только в различных точках нашей планеты, но даже на Марсе и Луне, куда сейчас этот мяч вполне возможно доставить. И если в каком-нибудь из опытов брошенный вверх мяч не вернётся на поверхность планеты, то в этом случае гипотезу Ньютона следует рассматривать как неверную, потому что будет экспериментально доказан тот факт, что не всегда большое тело притягивает к себе меньшее. Совершенно очевидно, что данный эксперимент представляет собой попытку опровержения вышеупомянутого закона. Так как сейчас космические аппараты могут провести его на поверхности многих космических объектов (и даже без участия человека), то гипотезу Ньютона следует признать научной, а также верной, поскольку поставленное им условие выполняется не только на Земле, но и вообще везде, где существует большое и маленькое тело.

Но ничего подобного нельзя сказать про гипотезу, согласно которой расположение планет в момент рождения человека влияет на формирование его характера, поскольку невозможно поставить такой эксперимент, который опроверг бы это (ибо даже теоретически невозможно представить себе рождение человека в таком месте, которое было бы свободно от влияния любого небесного тела). Значит, эта гипотеза, которой пользуются астрологи, ненаучная.

Резюмируя, можно с уверенностью сказать, что астрофизика — это наука, а астрология — нет, так как гипотезы, с которыми имеет дело астрофизик, соответствуют критерию Поппера, а те, которыми оперирует астролог, не соответствуют. Как видите, критерий фальсифицируемости, действительно, надёжно разделяет науку и ненауку. И хотя он не универсален (есть, например, отдельные положения теории эволюции, которые не проходят отбор по этому критерию, и некоторые метафизические гипотезы, которые проходят), учёные до сих пор используют его в качестве первичной проверки на предмет того, является она научной или нет.

Классическая модель научного метода. Отдельные части научного метода применялись ещё философами Древней Греции. В частности, ими были разработаны правила логики и принципы ведения спора. Однако их целью чаще всего была не столько истина, сколько победа в судебных процессах, где формализм превышал любой другой подход. В XX в. была сформулирована гипотетически-дедуктивная модель научного метода, состоящая из следующих шагов.

Шаг 1. Используйте опыт: Рассмотрите проблему и попытайтесь осмыслить её. Найдите известные ранее объяснения. Если это новая для вас проблема, переходите к шагу 2, если ничего из прежде известного не подходит, изложите его кому-то другому устно или в своих записях.

Шаг 2. Сформулируйте предположение: если это новая для вас проблема, попробуйте сформулировать объяснение, изложите его кому-то другому устно или в своих записях.

Шаг 3. Сделайте выводы из предположения: если оно (шаг 2) истинно, какие из него следствия, выводы, прогнозы можно сделать по правилам логики.

Шаг 4. Проверка: найдите факты, противоречащие каждому из этих выводов, с тем чтобы опровергнуть гипотезу (шаг 2). Имейте в виду: использование выводов (шаг 3) в качестве доказательства гипотезы (шаг 2) является логической ошибкой. Эта ошибка называется «подтверждение следствием». Постарайтесь её избежать!

Тайна светящегося червя. Современные учёные практически никогда не используют в своей работе только один метод исследования — они пользуются максимально возможным для них набором методик. Хорошей иллюстрацией этого правила может послужить выполненная в 2014 г. работа отечественных учёных из Института биофизики СО РАН и Института биоорганической химии им. академиков Шемякина и Овчинникова РАН, в ходе которой была установлена формула люциферина — низкомолекулярного соединения, вызывающего свечение у почвенного червя фридериция хелиота (Fridericia heliota).

Началось всё с того, что исследователи из Института биофизики заметили любопытное свечение, которое возникало на их следах во время прогулок по ночному лесу. Понаблюдав за этим феноменом, они выяснили, что это свечение генерирует микроскопический почвенный червь фридериция хелиота (рис. 16). После этого исследователи собрали некоторое количество этих животных и выделили из них светящееся вещество, которое оказалось пигментом люциферином. Это вещество при окислении с помощью кислорода в присутствии фермента люциферазы способно испускать квант света. Такие пигменты часто встречаются у разных светящихся животных (например, жуков-светлячков), однако они всегда имеют разную структуру и, соответственно, разные формулы. Химическая формула данного вещества была неизвестна учёным, и они решили её выяснить с помощью коллег из Института биоорганической химии. Сотрудники этого института сначала изучили люциферин при помощи ЯМР-спектрографа — прибора, измеряющего магнитные колебания, испускаемые ядрами атомов вещества. Таким образом они установили, из каких именно атомов состоит вещество и как они располагаются в молекуле. На основе этих данных при помощи компьютера были построены вероятные модели люциферина, и оказалось, что искомый пигмент может иметь четыре варианта строения. Учёные синтезировали все эти варианты, после чего окислили каждое получившееся вещество с помощью люциферазы фридериции. В результате только одно из синтезированных веществ при окислении испускало квант света. Это и был тот самый люциферин, структуру которого пытались выяснить исследователи.

Так, используя различные методы, учёные смогли открыть и описать неизвестный прежде науке светящийся пигмент. Этот люциферин оказался восьмым светящимся веществом (из существующих нескольких десятков разновидностей), структуру которого на данный момент удалось определить.

Решение.

Решение2.

Решение 3.

1. Научная гипотеза: Все во́роны чёрные.

Обоснование: Эта гипотеза фальсифицируема, так как для её опровержения достаточно найти хотя бы одного ворона другого цвета (например, белого альбиноса). Таким образом, существует потенциальная возможность её экспериментального опровержения.

Вариант проверки: Провести систематические наблюдения за популяциями воронов в разных частях мира, целенаправленно ища особей с нечёрным оперением. Обнаружение ворона другого цвета опровергнет гипотезу.

Ненаучная гипотеза: Существуют невидимые добрые духи, которые тайно помогают людям в трудные минуты.

Обоснование: Эта гипотеза нефальсифицируема. Невозможно поставить эксперимент, который мог бы её опровергнуть. Любое событие, как удачное, так и неудачное, можно объяснить либо помощью духов, либо их невмешательством. Отсутствие прямых доказательств их существования объясняется их «невидимостью» и «тайным» характером помощи.

Вариант проверки: Проверку провести невозможно, так как не существует способа зафиксировать или опровергнуть деятельность таких сущностей.

Шаг 1. Опыт и известные объяснения.

Учёные заметили свечение в ночном лесу и установили, что его источником является почвенный червь Fridericia heliota. Из предыдущего опыта было известно, что подобное свечение у живых организмов (биолюминесценция) вызывается особыми веществами — люциферинами. Однако химическая структура люциферина у разных видов различна, и для данного червя она была неизвестна.

Шаг 2. Формулировка предположения (гипотезы).

С помощью ЯМР-спектрографа был определён атомный состав люциферина. На основе этих данных компьютер смоделировал четыре наиболее вероятных варианта химической структуры молекулы. Гипотеза заключалась в том, что истинная структура люциферина червя соответствует одному из этих четырёх вариантов.

Шаг 3. Выводы из предположения.

Если гипотеза верна, то из этого следует, что при проведении химической реакции окисления в присутствии специального фермента (люциферазы), выделенного из того же червя, светиться будет только одно из четырёх синтезированных веществ — то, которое имеет правильную структуру. Остальные три вещества свечение испускать не будут.

Шаг 4. Проверка.

Учёные синтезировали в лаборатории все четыре варианта молекулы. Затем каждое из них было смешано с ферментом люциферазой для запуска реакции окисления. В ходе эксперимента было зафиксировано, что свет испускало только одно из четырёх веществ. Таким образом, гипотезы относительно трёх вариантов были опровергнуты (фальсифицированы), а гипотеза о правильной структуре единственного засветившегося вещества была подтверждена.