Гипотеза

Гипотеза — это научное предположение, основанное на существующих знаниях и наблюдениях, которое выдвигается для объяснения каких-либо явлений или фактов. Она служит отправной точкой для проведения исследований или экспериментов, целью которых является её подтверждение или опровержение. Гипотезы играют важную роль в научном методе, поскольку способствуют формированию теорий и моделей. При доказательстве гипотезы она может быть принята как теоретическое обоснование до тех пор, пока не появятся новые данные, способные изменить текущее понимание.

Что такое гипотеза

Научная гипотеза — это предположение, которое выдвигается на основе ограниченных доказательств в качестве начальной точки для дальнейшего исследования. Гипотезы формулируются в науке, а также в повседневной жизни, в качестве потенциальных ответов на вопросы и задачи, стоящие перед исследователями и обычными людьми.

Научный метод использует гипотезу как средство для проведения экспериментов и исследований. Исследователь выдвигает ее и затем разрабатывает экспериментальный план или эмпирическое изучение, чтобы проверить её. Гипотеза исследования может быть поддержана или опровергнута его результатами.

Если результаты исследований согласуются с предсказаниями, это может подтолкнуть ученого к дальнейшему изучению. Тем не менее подтвержденная гипотеза не является неопровержимой истиной; это просто указывает на то, что в контексте имеющихся доказательств и при проведении конкретного эксперимента гипотеза оказалась верной. По мере поступления новых данных или разработки новых экспериментальных подходов лучшая гипотеза может быть пересмотрена или заменена.

В отличие от гипотезы, теория в научном смысле представляет собой обширное объяснение, подкрепленное широким спектром доказательств, прошедшее множественные проверки и подтверждения со стороны научного сообщества. Однако, прежде чем предположение может стать теорией, оно должно начаться как гипотеза.

Виды гипотез

Виды гипотез могут варьироваться в зависимости от их сложности, функции, уровня обобщения, исходной информации и методологического подхода. Основная классификация включает следующие типы гипотез:

• Экзистенциальная. Такая гипотеза утверждает существование определенного объекта, явления или связи между переменными в определенных условиях. Другими словами, она предполагает, что что-то существует, происходит или имеет место, и эта гипотеза ожидает проверки на ее истинность. Пример гипотезы этого типа — предположение наличия нового вида бактерий в некоторых почвах на неизученной территории, то есть выдвигается экзистенциальная гипотеза, которую необходимо подтвердить или опровергнуть посредством сбора и анализа образцов.
• Объяснительная. Она предлагает объяснение сложных фактов, наблюдений или явлений путем установления причинно-следственных связей между переменными и предназначена для ответа на вопросы «почему?» и «как?». Например, гипотеза может гласить, что повышенный уровень активности определенного гена у растений влияет на их устойчивость к засухе. Подтверждение или опровержение такой гипотезы требует экспериментального исследования и наблюдения за растениями с разной генетической активностью в условиях дефицита воды.
• Описательная. Она формулируется для описания определенного явления или набора данных без установления причинно-следственной связи. Описательная гипотеза помогает исследователям обобщить наблюдения и подготовить почву для более глубокого изучения явлений. Примером может служить гипотеза о том, что среди определенной популяции животных преобладает определенный паттерн окраски. Чтобы проверить такую гипотезу, нужно будет проанализировать большое количество особей этой популяции.

По широте исследуемого предмета гипотезы бывают:

• Общими. Общие (или универсальные) гипотезы касаются более широких понятий и стараются установить правила или закономерности, применимые к большому классу случаев или ситуаций. Эти гипотезы обычно формулируются с использованием более абстрактных терминов и часто описывают фундаментальные процессы или универсальные свойства систем. Они важны для создания теоретических фундаментов науки и для построения всеобъемлющих теорий, которые могут быть применимы в различных дисциплинах и исследовательских областях. Они предполагают возможность наблюдения однотипных результатов в широком круге условий.
• Частными. Такие гипотезы сфокусированы на конкретных случаях, событиях или явлениях. Они обычно стремятся объяснить или предсказать взаимосвязи и исходы в небольших отдельных системах или для ограниченного числа объектов. Частные гипотезы обладают меньшей степенью обобщения и зачастую возникают в рамках проведения специализированных исследований. Они используются для решения специфических практических задач и служат важным звеном в применении общих теорий на конкретные ситуации.

Кроме того, в науке используется рабочая гипотеза — предварительное предположение, формулируемое на начальном этапе исследовательского процесса для проведения эксперимента или наблюдения. Она играет роль временного руководства и предполагает, как именно могут быть связаны переменные в исследовании, ожидая подтверждения или опровержения по мере сбора дополнительных данных. Рабочая гипотеза часто корректируется и уточняется по ходу научного исследования.

Требования к гипотезам

Чтобы понять, что такое научная гипотеза и какое значение она имеет в исследованиях, необходимо знать основные требования, выдвигаемые к ней. Основные критерии научности гипотезы: 

• Фальсифицируемость. Гипотеза представляет собой утверждение, которое можно опровергнуть на основе наблюдений или экспериментальных данных. Должны существовать четкие условия эксперимента, которые, если не будут выполнены, приведут к отвержению гипотезы. Важно, чтобы исследователь мог четко указать, какие результаты будут свидетельствовать против гипотезы.
• Согласованность с известными данными. Гипотеза не противоречит установленным законам и проверенным фактам. Она логично интегрирована в текущую базу знаний, обосновывается предыдущими исследованиями и теориями. Требуется, чтобы новые предположения коррелировали с уже известной информацией, дополняя и открывая новые направления мышления.
• Конкретность. Гипотеза четко обозначает ожидаемые связи между переменными и достаточно подробна для того, чтобы направлять процесс сбора данных. Она должна описывать наблюдаемые явления специфически и точно, чтобы исключить двусмысленность. Это позволяет четко определить методы анализа и интерпретации данных.
• Простота. К гипотезе применим принцип «бритвы Оккама» — среди объяснений одного и того же явления следует предпочесть более простое. Корректно составленная гипотеза избегает ненужной сложности и не включает больше переменных, чем необходимо для объяснения данного феномена. Простота обеспечивает более легкую проверку и понимание гипотезы.
• Плодотворность. Хорошая гипотеза не только предполагает возможность непосредственной проверки, но и предвещает новые открытия и вопросы. Она открывает горизонты для дальнейших исследований, предоставляя возможность для теоретического расширения или применения в различных областях. Гипотеза, которая ведет к новым знаниям и пониманию, ценится в научном сообществе.
• Эмпирическая основа. Гипотеза должна быть обоснована эмпирически, т.е. на основе данных, полученных из наблюдений или экспериментов. Идеально, если у исследователя уже есть предварительные сведения, поддерживающие предположение, или отчеты о подобных наблюдениях. Это дает основание для формулирования гипотезы и подробного планирования исследования для ее проверки.

Как сформулировать гипотезу

Правильное формулирование гипотезы помогает исследователям создать обоснованное и проверяемое научное предположение. В общем виде этот процесс включает следующие этапы:

1. Выявление проблемы. Перед тем как написать гипотезу, необходимо сформулировать исследуемый вопрос. Он должен быть актуальным и содержать в себе пробел в существующих знаниях, которые заполнит планируемое исследование. Нужно рассмотреть все аспекты проблемы и то, как она проявляет себя в наблюдаемых данных или теории. А также определить, на какие конкретные вопросы необходимо ответить в рамках исследования.
2. Предварительное изучение материала. Оно заключается в анализе существующей научной литературы, связанной с исследуемой проблемой. Изучение предметной области позволяет установить, какие исследования уже были проведены, и выявить теоретические основы для гипотезы. Необходимо обратить внимание на любые закономерности, аномалии или противоречия в данных, которые могут указывать на потенциальные направления для гипотезы. 
3. Формулировка исследовательского вопроса. Необходимо «упаковать» общую проблему в конкретный исследовательский вопрос, который будет направлять гипотезу. Он должен быть четким, точным и сосредоточенным на одном аспекте проблемы. Вопрос допускает возможность эмпирической проверки и в то же время остается достаточно открытым для исследований. Излишне общие или слишком узкие вопросы могут затруднить формулирование работоспособной гипотезы.
4. Построение гипотетических предположений. На основе проведенного анализа литературы и исследовательского вопроса нужно сформулировать начальные предположения таким образом, чтобы они могли быть проверены с помощью сбора данных и анализа. Они должны представлять собой возможные ответы или объяснения, нацеленные на исследуемую проблему. Такие предположения опираются на имеющиеся теоретические и эмпирические данные, но также допускают новаторские идеи.
5. Определение переменных. Необходимо уточнить переменные, которые вы будете исследовать, и определить, какие из них будут независимыми, а какие — зависимыми. Первые — это те, которыми манипулирует исследователь, они предполагаются как причинные. Зависимые переменные — это те, которые должны реагировать на изменения независимых переменных. Такое разделение позволяет понять взаимосвязь между различными аспектами исследования и облегчает построение логической структуры гипотезы.
6. Формулировка гипотезы. С учетом предположений и определения переменных, сформулируйте вашу гипотезу в виде утверждения. Гипотеза должна четко выражать предполагаемую взаимосвязь между независимыми и зависимыми переменными, а также быть достаточно конкретной для проверки и обладать потенциалом быть опровергнутой, это признак научной надежности. Формулировка гипотезы должна прямо вытекать из исследовательского вопроса и подготовленных предположений.
7. Проверка и корректировка гипотезы. Сформулированная гипотеза должна быть логичной, проверяемой и внутренне непротиворечивой. Исследователю рекомендуется обсудить ее с коллегами или наставниками для получения обратной связи и возможной корректировки. Ему необходимо подтвердить, что она не противоречит известным фактам и логически подтверждается имеющимися данными. Гипотеза является основой для дальнейших экспериментальных исследований, поэтому ее стоит тщательно продумать и, возможно, несколько раз откорректировать перед началом работы.

Таким образом, построение гипотезы — это обязательный этап любого научного исследования. Оно также используется и в более прикладных областях, таких как IT. Например, при проведении тестирования программного продукта разработчик или тестировщик сначала строит предположение, как будет работать его приложение, а затем проверяет, соответствует ли реальный результат ожиданиям.