Рис. 7. Эксперимент Менделя с горохом – схема наследования при дигибридном скрещивании
Желание объяснить причину наблюдаемого явления, найти закономерности, которым оно подчиняется, побуждает учёных выдвигать предположения о природе явления, о его причинах или о законах, по которым оно происходит, – гипотезы.
В переводе с греческого «гипотеза» означает «предположение». Для проверки гипотезы исследователь проводит эксперимент. Если эксперимент подтверждает гипотезу, то она принимается, если нет – она считается ложной и отбрасывается. В любом случае эксперимент является критерием истинности исходного знания.
Примером проверочного эксперимента могут служить опыты, доказавшие неправомерность представлений о мировом эфире. Гипотеза о существовании особой всепроникающей среды, заполняющей пустоты между атомами и ответственной за распространение света, появилась ещё в античные времена и была сформулирована в 1618 г. Р. Декартом (1596–1650). В дальнейшем она совершенствовалась, достигнув своего апогея к концу XIX в. Тогда предполагали, что эфир увлекается движущимися телами. Например, при движении Земли сквозь эфир возникает эфирный ветер. Если это так, то скорость света должна зависеть от скорости движения Земли и направления распространения света. Результаты опытов А. А. Майкельсона (1852–1931) и Э. У. Морли (1839–1923) в 1887 г. показали, что скорость света от этих факторов не зависит. Так, эксперимент учёных, изначально ставившийся с целью подтвердить гипотезу о существовании мирового эфира, опроверг её.
С другой стороны, ни одно знание не может считаться истинным до тех пор, пока оно не будет подтверждено соответствующими экспериментальными данными и не найдёт своего практического применения. Опыты Румфорда по сверлению пушечных стволов (1798) заставили учёных усомниться в существовании теплорода.
Таким образом, эксперимент является источником знаний и критерием их истинности.
О сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог изобретатель.
Великий Леонардо да Винчи (1452–1519) говорил, что науки, которые не родились из эксперимента, этой основы всех познаний, бесполезны и полны заблуждений.
Кроме наблюдения и эксперимента в познании окружающего мира, большую роль играет моделирование.
Мы уже говорили, что одна из главных целей наблюдения – поиск закономерностей в результатах экспериментов. Однако некоторые наблюдения неудобно или невозможно проводить непосредственно в природе, тогда используют модель. В моделях копируются только самые важные признаки и свойства объекта и опускаются не существенные для изучения детали.