A hipotézis valamilyen jelenség vagy probléma magyarázatára tett kísérlet, amely megfigyeléssel vagy kísérletekkel alátámasztható. A tudósoknak hipotéziseket kell felvetniük, mint lehetséges magyarázatokat a megoldani kívánt problémára.”
“Ez az, amit valaki az általa vizsgált valóságról gondol, és amit, mivel bizonytalan, meg kell vizsgálnia.”
Mario Tamayo y Tamayo in Investigación para jóvenes.
A hipotézis az a tétel, hogy egy adott tény egy eddig ismeretlen hatást okoz. Mind az oknak, mind a hatásnak valamilyen logikai kapcsolatban kell állnia egymással, és valamilyen előzményből kell erednie.
Nem minden kutatáshoz szükséges hipotézisek felállítása vagy megfogalmazása. Ha egy kutatási tanulmány nem akar bizonyítani valamit, nincs szükség hipotézisre. Például, ha a vizsgálat egy adott iskolában a serdülők fizikai jellemzőiről szól, akkor leíró kutatásról van szó, és nincs szükség hipotézisre.
A hipotézisek jellemzői
- Tesztelhetőnek kell lennie: a hipotézisnek megfigyelésekkel és/vagy kísérletekkel bizonyíthatónak kell lennie. Bizonyítható például az a kutatás, amely azt feltételezi, hogy a 40 és 60 év közötti férfiaknál a megnövekedett sófogyasztás a vérnyomás emelkedését okozza. Másrészt azt állítani, hogy a Tejútrendszerben lévő fekete lyuk növeli a Nap hőmérsékletét, a jelenlegi műszerekkel és technológiával nehéz bizonyítani.
- Lehet, hogy hamisítható: ez azt jelenti, hogy kísérletekkel elvethető. Egy hipotézis lehet igaz vagy hamis; csak kísérletezéssel, adatgyűjtéssel és elemzéssel tudunk következtetni a hipotézis igazságtartalmára.
- Konkrétnak kell lennie: az általános hipotézisek, mint például “a tojásevés szívbetegséget okoz”, nem érvényesek, mert túl tágak. Ebben az esetben sem a tojás típusa, sem a tojás mennyisége vagy gyakorisága nincs meghatározva, sem a tojásfogyasztás és a betegség kialakulása közötti kapcsolat. Jobb hipotézis lenne a következő: “A 60-70 év közötti embereknél, akik hetente több csirketojást fogyasztanak, nagyobb mértékben emelkedik a vér koleszterinszintje.”
- Objektívnek kell lenniük: a hipotéziseknek a valóság azon aspektusaira kell összpontosítaniuk, amelyeket vizsgálni akarunk; a mi felfogásunk nem lehet a részük. Például egy kutató, aki nagyon szereti a kávét, hajlamos lehet arra a hipotézisre, hogy a kávé javítja az emberiség jólétét, ami nem objektív és nem is konkrét.
A hipotézisek típusai
A hipotéziseknek különböző típusai vannak a különböző nézőpontok szerint. A céltól függően leíró és magyarázó hipotéziseket találunk.
Descriptive hypotheses
A hipotézisek ezen típusai a jelenségek közötti összefüggéseket igyekeznek leírni, nem pedig a jelenségek bekövetkezésének okait. Példák:
- A dohányos nők aránya nőtt az elmúlt évtizedben.
- A dohányosoknál megnő a tüdőproblémák kockázata.
- A nagy mennyiségű sót fogyasztó embereknél magas vérnyomás problémákat okoz.
Magyarázó hipotézis
Amikor arra vagyunk kíváncsiak, hogy miért következnek be események, és mi a magyarázat rájuk, magyarázó hipotéziseket állítunk fel. Példák:
- A nők magasabb stressz-szintje olyan függőséget okozó viselkedéshez vezet, mint a dohányzás.
- A cigarettában lévő vegyületek a tüdősejtek rossz működését okozzák.
- A nátrium-klorid az artériákban lévő izomsejtek összehúzódását okozza.
Null hipotézis és alternatív hipotézis
A nullhipotézis és az alternatív hipotézis kifejezéseket a statisztikai elemzésekben akkor alkalmazzák, amikor a populációk közötti paramétereket kell összehasonlítani. Ebben az esetben a nullhipotézis arra utal, hogy a vizsgált paraméter tekintetében nincs különbség a populációk között, az alternatív hipotézis pedig azt állítja, hogy van különbség.
Érdemes tisztázni, hogy a nullhipotézis nem jelenti azt, hogy téves.
Hogyan kell hipotézist felállítani
A hipotézis olyan feltételezés, amely tesztelhető és/vagy vizsgálható. Mint ilyet, a lehető legegyszerűbben, állításként vagy tételként kell kifejezni. Egyesek inkább a “ha A jelen van, akkor B történik” formátumban fejezik ki a hipotéziseket.
Mikor hipotézisünk van, tudnunk kell, hogy “mi mit eredményez”, azaz mi az ok és mi a hatás. A hipotézis feltételezi, hogy az X tény Y hatást vált ki. Ezeket a tényeket nevezzük változóknak.
Például a “60-70 éveseknél, akik hetente több csirketojást fogyasztanak, a vér koleszterinszintje nagyobb mértékben emelkedik” hipotézisben a változók a tojásfogyasztás és a vér koleszterinszint.
Minden hipotézisben az ok és okozat közötti kapcsolatot világosan meg kell határozni, és legalább két ténynek kapcsolatban kell lennie egymással.
Egy problémára egynél több hipotézis is lehet. Ha például egy országban a serdülők nagyobb testmagasságának okát akarjuk vizsgálni, hipotéziseket állíthatunk fel az étrend minőségéről és/vagy mennyiségéről, a szülők genetikájáról vagy a fiatalok fizikai aktivitásáról.
Hipotézisek megfogalmazásának nehézségei
- Az elméleti keret ismeretének hiánya: a hipotézisek az elméleti keret megalkotása után születnek, nem előtte.
- A hipotézisek tesztelésére rendelkezésre álló technikák ismeretlensége: ha nem tudjuk, hogyan lehet igaznak vagy hamisnak bizonyítani egy hipotézist, akkor nehéz azt helyesen megfogalmazni.
A hipotézis jelentősége
- A kutatás irányultsága és útmutatása: a hipotézis meghatározza, hogy a kutatásnak milyen irányt kell vennie.
- Tények közötti kapcsolat: a hipotézis adja az első vázlatot arról, hogy a vizsgált tények hogyan kapcsolódhatnak egymáshoz, és miért fordulnak elő.
- Kapcsolat az elmélet és a valóság között: a hipotézis kapcsolatot teremt a valóságban látottak és a valóság elméleti magyarázata között.
- A logika és a kreativitás ösztönzése: számos hipotézis a logikai szempontok alapján új ötleteket bevezető tudósok kreativitásának gyümölcse.
Hipotézisek megfogalmazásának nehézségei
- Az elméleti keret ismeretének hiánya: a hipotézisek az elméleti keret megalkotása után születnek, nem előtte.
- A hipotézisek tesztelésére rendelkezésre álló technikák ismeretlensége: ha nem tudjuk, hogyan lehet igaznak vagy hamisnak bizonyítani egy hipotézist, akkor nehéz azt helyesen megfogalmazni.
A hipotézis jelentősége
- A kutatás irányultsága és útmutatása: a hipotézis meghatározza, hogy a kutatásnak milyen irányt kell vennie.
- Tények közötti kapcsolat: a hipotézis adja az első vázlatot arról, hogy a vizsgált tények hogyan kapcsolódhatnak egymáshoz, és miért fordulnak elő.
- Kapcsolat az elmélet és a valóság között: a hipotézis kapcsolatot teremt a valóságban látottak és a valóság elméleti magyarázata között.
- A logika és a kreativitás ösztönzése: számos hipotézis a logikai szempontok alapján új ötleteket bevezető tudósok kreativitásának gyümölcse.
Vö. még: Mi a tudomány
Példák hipotézisekre
Itt néhány példa a tudományos hipotézisekre.
Cukrozott italok és rák
A cukrozott italok fogyasztásának növekedése az elmúlt évtizedekben, valamint ezek hatása az anyagcsere-betegségekre jól ismert. Egy franciaországi, populáción alapuló vizsgálatban felvetették, hogy ez a növekedés az onkológiai betegségekkel is összefügghet. A kutatáshoz jobban illeszkedő hipotézis a következő lenne:
A cukorral édesített italok fokozott fogyasztása növeli a rák valamilyen formájának kialakulásának kockázatát.
Ebben az esetben a hipotézis leíró jellegű, mivel nem próbálta bizonyítani, hogy a cukor miért segítheti elő a rák kialakulását. Ebben a tanulmányban 101 257, 18 év feletti résztvevőt választottak ki, akiket aszerint osztályoztak, hogy 5%-nál több cukrot tartalmazó italokat fogyasztottak-e. 5 év elteltével elemezték a cukorfogyasztásra és a rák előfordulására vonatkozó adatokat.
Popeye és a spenót
Akik nem ismerik a Popeye, a tengerész című rajzfilmet, ő egy tengerész volt, akinek az volt a különleges tulajdonsága, hogy erősebb lett, ha spenótot evett. A spenót valóban rendelkezik olyan vegyületekkel, amelyek kísérleti patkányok és egerek esetében javítják az állatok fizikai aktivitását.
Egy németországi kutatócsoport azt feltételezte, hogy:
A spenótban lévő vegyület, amely az állatoknál működik, az embereknél is javítja a fizikai aktivitást.
A hipotézist úgy tesztelték, hogy 22 sportolónak tíz héten keresztül adták a szóban forgó vegyületet, és összehasonlították őket 24 másik sportolóval, akik kontrollként szolgáltak. A tíz hét végén az izomtömeg növekedését és a fizikai teljesítmény javulását figyelték meg, ami bizonyította, hogy a hipotézis helyes volt.
A csigák szuperragasztója
Láttuk, hogyan tudnak a csigák durva, lejtős, sőt a talajjal párhuzamos talajon mozogni anélkül, hogy leesnének. Ez az alapjukon termelődő nyálkának köszönhető. Dél-koreai és amerikai kutatók azt feltételezték, hogy:
A csiganyálka tulajdonságaival rendelkező anyag erős, reverzibilis ragasztóanyagként fog működni.
Ezért feltaláltak egy metakrilát alapú polimer hidrogélrendszert, amely reverzibilis szuperragasztóként működik.
Vö. még: Problémafelvetés.
Az emberiség számára fontos hipotézisek
Valószínűleg milliónyi tudományos hipotézis létezik, hiszen az ember ősidők óta igyekszik megmagyarázni az általa megfigyelt jelenségeket. Íme néhány példa a tudományos hipotézisekre, és arra, hogyan támasztották alá őket.
Az endoszimbiózis hipotézis
Lynn Sagan 1966-ban azt javasolta, hogy az eukarióta sejtek fotoszintetikus és légzőképes prokarióták közötti endoszimbiózisból keletkeztek egy túlnyomórészt aerob környezetben. Így egy aerob prokarióta (protomitokondrium) került egy anaerob heterotróf mikroorganizmus citoplazmájába.
A hipotézis alátámasztása a mitokondriumok és kloroplasztiszok, az eukarióta sejtek saját DNS-sel rendelkező organellumainak sajátos tulajdonságain alapul.
Platektonika
Alfred Wegener (1880-1930) német tudós 1912-ben javasolta a kontinentális lemezek mozgásának fogalmát. Wegener azt feltételezte, hogy évmilliókkal ezelőtt a mai kontinensek egyetlen nagy kontinenssé (Pangea) egyesültek, amely aztán az egyes szárazföldeket a ma ismert kontinensekké bontotta szét.
A hipotézis alapját az Európa és Afrika partjainak megfelelő amerikai partvonalak és az e kontinensek között talált hasonló fosszíliák adták. Ennek a hipotézisnek a helyességét az 1960-as években bizonyították.
ZIKA-vírus és mikrokefália
A mikrokefália olyan neurológiai állapot, amikor a csecsemő agya nem fejlődik ki teljesen, ami miatt a fej a normálisnál kisebbnek tűnik. Brazíliában 2015 novembere és 2016 júniusa között több mint 8000 esetet jelentettek, ami a probléma riasztó növekedését jelenti.
Ezzel egy időben a Zika-vírus okozta fertőzések is megnövekedtek. Ez a vírus ugyanabba a családba tartozik, mint a sárgalázvírus (Flaviviridae), és szúnyogok terjesztik az emberre. A Zika-vírussal fertőzöttek 20-25%-ánál a megfázáshoz vagy influenzához hasonló tünetek jelentkeznek.
A kezdeti hipotézis szerint a Zika-vírussal fertőzött terhes nők magzatai fokozottan ki vannak téve a mikrokefália kockázatának. Egy 2016-os esettanulmány eredményei azt mutatták, hogy 32 mikrokefáliás újszülött közül 13-nak volt nyoma a vírusfertőzésre, szemben 62 kontroll újszülöttel, akik nem voltak fertőzöttek, ami bizonyítja a Zika és a mikrokefália közötti összefüggést.
Riemann-hipotézis
A prímszámoknak az a tulajdonságuk, hogy nem fejezhetők ki két kisebb szám szorzataként. Azt, hogy ezek a prímszámok mikor jelennek meg a természetes számok között, nehéz meghatározni. G,F.B. Riemann (1826-1866) német matematikus azonban javasolt egy egyenletet, a Zéta Riemann-függvényt, amely közelíti a prímszámok gyakoriságát.
Vö. még Elméleti keret.
Elméleti keret.