科学方法/科学入门
现代科学已细分为众多相互独立的分支，以至于几乎无法想象它们之间存在关联。然而，尽管主题各不相同，所有科学学科都通过使用一种共同的方法，即科学方法，联系在一起。科学方法主要是一种哲学练习，用于完善人类知识。
不同的学科可能以略微不同的方式运用通用的科学方法，但主要原则是一样的
- 可验证性
- 任何结果都应该是可证实的。任何人都应该能够（经过适当的培训和设备）复制和验证任何科学结果。
- 可预测性
- 任何科学理论都应该使我们能够预测未来事件。这些预测的精确度是衡量理论强度的指标。
- 可证伪性
- 可证伪性是科学和科学哲学中的一个重要概念。为了使一个断言具有可证伪性，它必须在逻辑上能够进行观察或物理实验，以证明该断言是错误的。重要的是要注意，“可证伪性”并不意味着错误。一些哲学家和科学家，最著名的卡尔·波普尔，断言，如果不能做出可能与之矛盾的观察，那么任何经验假设、命题或理论都不能被认为是科学的。请注意，如果一个断言是可证伪的，那么它的否定可能是不可证伪的，反之亦然。例如，“上帝存在”是不可证伪的，而它的否定“上帝不存在”是可证伪的。任何科学理论都必须有其被认为无效的标准。如果预测和验证完全失败，则必须放弃该理论。
- 公平性
- 数据需要作为一个整体或代表性样本进行分析。我们不能选择保留哪些数据，丢弃哪些数据。同样，我们不能将注意力集中在证明或反驳特定假设的数据上，而必须考虑所有数据，即使它使假设失效。
我们将在接下来的章节中详细介绍，但科学方法的基本步骤如下
- 观察自然现象
- 对现象提出假设
- 检验假设
假设经检验后，如果它是正确的，我们可以努力找到更多证据，或者我们可以找到反证。如果假设是错误的，我们就会创建一个新的假设，然后再次尝试。
这里需要注意的是，科学过程是永无止境的。任何结果都不被认为是完美的，我们也从未停止寻找证据。
艾萨克·牛顿，一位杰出的物理学家，发展了许多运动和力学的定律，我们今天仍在使用这些定律。在很长一段时间里，牛顿定律被认为是绝对事实。许多年后，一位名叫阿尔伯特·爱因斯坦的物理学家注意到，在某些情况下，牛顿定律是错误的。特别是在考虑的物体以接近光速的速度运动的情况下。爱因斯坦帮助创造了一种新的理论，即相对论，它修正了这些错误。尽管爱因斯坦是一位杰出的科学家，但现代物理学家仍在发展新的理论，因为爱因斯坦的理论中存在一些小错误。每一代新的物理学家都在帮助减少前几代人的错误。
完整的科学方法，通常被称为
- 定义问题
- 收集数据和观察结果
- 形成假设
- 进行实验并收集数据
- 解释数据并得出结论
请注意，第一步是定义问题。换句话说，如果我们不知道问题是什么，我们就不能寻找答案。一旦我们有了问题，我们就需要观察情况并收集相关数据。我们需要收集所有数据，而不仅仅是有选择地获取数据来支持特定假设，或使分析更简单。
一旦我们有了数据，我们就可以分析它来确定假设。在许多情况下，假设是数据点之间的数学关系。但是，在使用科学方法时，在任何时候都不必使用数学。一旦我们有了假设，我们就需要检验它。检验是一个复杂的过程，将成为本书第二部分的重点。我们从测试中收集数据，并试图将这些数据拟合到我们的假设中。此时，我们需要问，假设是正确还是错误？或者，如果它不是完全错误也不是完全正确，我们需要问这个假设是否比之前的假设更好？如果这个假设不太正确，我们可以修改它，然后再次进行测试。
一旦我们完成了测试并验证了我们的假设，我们需要从中得出结论。我们的假设在更大的图景中意味着什么？我们可以在数据之间发现哪些关系？这个假设会导致哪些进一步的问题？要证明这个假设是错误的需要什么？