1.2: Metoda naukowa

Chemia jest nauką empiryczną. Naukowcy często zadają pytania, aby zrozumieć chemię w życiu codziennym i szukają odpowiedzi na te pytania. Aby to osiągnąć, naukowcy postępują zgodnie z definitywną serią kroków, które razem składają się na metodę naukową. Podejście to polega na dokonywaniu obserwacji, zadawaniu pytań, budowaniu hipotezy, przeprowadzaniu eksperymentów, analizowaniu wyników i formułowaniu wniosków. 

Obserwacja i pytanie

Pierwszym krokiem w metodzie naukowej jest obserwacja zjawiska w świecie fizycznym. Następnie postawiono pytanie, które ma na celu lepsze zrozumienie tego zjawiska. Na przykład pytanie może brzmieć: “Co zamarza szybciej, zwykła woda czy woda z dodatkiem soli?”

Hipoteza

Następnym krokiem jest sformułowanie wyjaśnienia dla danej obserwacji. Ta wstępna interpretacja zestawu obserwacji, która działa jako przewodnik dla zrozumienia obserwowanego zjawiska, nazywana jest hipotezą. Na przykład w przypadku powyższego pytania hipoteza może sugerować, że dodanie soli zmienia temperaturę zamarzania zwykłej wody.

Naukowcy często wykorzystują wcześniejsze badania i literaturę, aby rozpocząć swoje badania i sformułować hipotezę, którą można przetestować za pomocą eksperymentów. Silna hipoteza jest zarówno testowalna, jak i falsyfikowalna. Uważa się, że można ją przetestować, jeśli można udowodnić, że jest słuszna, i falsyfikowalną, jeśli można ją obalić – w takim przypadku naukowiec musi zmodyfikować lub odrzucić hipotezę. 

Eksperymentów 

Trzecim krokiem jest zaprojektowanie i przeprowadzenie eksperymentów w celu sprawdzenia słuszności hipotezy. Eksperymenty to pomiary i obserwacje prowadzone w kontrolowanych warunkach. Niektóre obserwacje i eksperymenty są jakościowe (opisujące, jak zachodzi proces), podczas gdy wiele ma charakter ilościowy (mierzenie lub kwantyfikowanie czegoś o procesie). Aby przetestować hipotezę słonej wody, naukowiec może wziąć dwie szklanki z równą ilością wody w temperaturze pokojowej. Do jednej ze szklanek można dodać łyżkę soli i obie szklanki włożyć do zamrażarki. Stan wody w każdej szklance można obserwować co 15 minut i rejestrować czas potrzebny do całkowitego zamrożenia każdej szklanki wody.  

Projekt eksperymentalny jest krytycznym krokiem w metodzie naukowej. Należy dołożyć starań, aby kontrolować liczbę zmiennych czynników, tak aby można było monitorować wpływ określonego czynnika, o którym mowa. 

Analiza wyników i wnioski

Następnym krokiem jest analiza wyników eksperymentów i stwierdzenie, czy wyniki te potwierdzają hipotezę, czy nie. Jeśli wniosek jest taki, że tak, to hipoteza jest akceptowana i może być poddana dalszym eksperymentom w celu uzyskania odpowiedzi na nowe pytania. Kiedy hipoteza okaże się błędna, można zaproponować nową hipotezę, a proces jest kontynuowany. 

W przykładzie ze słoną wodą wyniki wskazują, że słona woda potrzebuje więcej czasu na zamarzanie niż zwykła woda. Prowadzi to do wniosku, że woda z solą zamarza wolniej niż zwykła woda. Tak więc wyniki potwierdzają hipotezę.

Ten tekst jest adaptacją z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 1.1: Metoda naukowa.