Hypotéza je pokus o vysvětlení nějakého jevu nebo problému, který lze potvrdit pozorováním nebo experimentem. Vědci musí navrhovat hypotézy jako možná vysvětlení problému, který chtějí řešit.
„Je to to, co si někdo myslí o skutečnosti, kterou zkoumá, a protože si tím není jistý, musí to ověřit.“
Mario Tamayo y Tamayo v Investigación para jóvenes.
Hypotéza je tvrzení, že daná skutečnost způsobí dosud neznámý účinek. Příčina i následek spolu musí nějakým logickým způsobem souviset a vyplývat z předchozí historie.
Ne každý výzkum vyžaduje vyslovení nebo formulaci hypotéz. Pokud se výzkumná studie nesnaží něco dokázat, není zapotřebí žádná hypotéza. Například pokud se studie týká fyzických charakteristik dospívajících v určité škole, jedná se o deskriptivní výzkum bez potřeby hypotézy.
Charakteristika hypotéz
- Musí být testovatelná: hypotéza musí být prokazatelná pozorováním a/nebo experimentem. Například lze prokázat výzkum, který předpokládá, že zvýšený příjem soli u mužů ve věku 40 až 60 let způsobuje zvýšení krevního tlaku. Na druhou stranu tvrzení, že černá díra v Mléčné dráze zvyšuje sluneční teplotu, je se současnými přístroji a technologiemi těžko prokazatelné.
- Může být falzifikovatelné: to znamená, že ho lze experimentálně odmítnout. Hypotéza může být pravdivá nebo nepravdivá; teprve na základě experimentů, sběru a analýzy dat můžeme dospět k závěru o pravdivosti hypotézy.
- Musí být konkrétní: obecné hypotézy, jako například „konzumace vajec způsobuje srdeční choroby“, jsou neplatné, protože jsou příliš široké. V tomto případě není uveden ani druh vajec, ani jejich množství či četnost, ani vztah mezi konzumací vajec a vznikem onemocnění. Lepší hypotéza by byla „u lidí mezi 60 a 70 lety, kteří konzumují více slepičích vajec týdně, se více zvýší hladina cholesterolu v krvi“.
- Musí být objektivní: hypotézy musí být zaměřeny na ty aspekty reality, které chceme zkoumat; naše vnímání by nemělo být jejich součástí. Například výzkumník, který má velmi rád kávu, může být v pokušení vyslovit hypotézu, že káva zlepšuje blahobyt lidstva, což není ani objektivní, ani konkrétní.
Typy hypotéz
Existují různé typy hypotéz podle různých hledisek. V závislosti na cíli se setkáváme s deskriptivními a explanačními hypotézami.
Deskriptivní hypotézy
Tyto typy hypotéz se snaží popsat korelaci mezi jevy, nikoliv důvody, proč k nim dochází. Příklady:
- V posledním desetiletí se zvýšil podíl kuřaček.
- Kuřáci mají zvýšené riziko plicních problémů.
- Lidé, kteří konzumují velké množství soli, mají problémy s hypertenzí.
Vysvětlující hypotéza
Když nás zajímá, proč k událostem dochází a jaké je jejich vysvětlení, klademe vysvětlující hypotézy. Příklady:
- Vyšší hladina stresu u žen vede k návykovému chování, jako je kouření.
- Sloučeniny v cigaretách způsobují poruchy plicních buněk.
- Chlorid sodný způsobuje stahování svalových buněk v tepnách.
Nulová hypotéza a alternativní hypotéza
Termíny nulová hypotéza a alternativní hypotéza se používají ve statistických analýzách, když se mají porovnávat parametry mezi populacemi. V tomto případě se nulová hypotéza vztahuje ke skutečnosti, že mezi populacemi neexistuje rozdíl s ohledem na hodnocený parametr, a alternativní hypotéza říká, že rozdíl existuje.
Je vhodné objasnit, že nulová hypotéza neznamená, že je chybná.
Jak vytvořit hypotézu
Hypotéza je domněnka, kterou lze testovat a/nebo zkoumat. Jako takový by měl být vyjádřen co nejjednodušším způsobem jako výrok nebo tvrzení. Někteří dávají přednost vyjadřování hypotéz ve formátu „je-li přítomno A, pak se stane B“.
Když máme hypotézu, musíme vědět, „co způsobuje co“, tj. co je příčinou a co je následkem. Hypotéza předpokládá, že skutečnost X vyvolává účinek Y. Tyto skutečnosti označujeme jako proměnné.
Například v hypotéze „u lidí ve věku 60-70 let, kteří konzumují více kuřecích vajec týdně, se více zvýší hladina cholesterolu v krvi“ jsou proměnnými spotřeba vajec a hladina cholesterolu v krvi.
V každé hypotéze musí být jasně vyjádřen vztah mezi příčinou a následkem a musí spolu souviset alespoň dvě skutečnosti.
K určitému problému může existovat více než jedna hypotéza. Chceme-li například zkoumat příčinu větší výšky dospívajících v dané zemi, můžeme vyslovit hypotézu o kvalitě a/nebo kvantitě stravy, genetice rodičů nebo fyzické aktivitě mladých lidí.
Problémy při formulování hypotéz
- Neznalost teoretického rámce: hypotézy vznikají až po stanovení teoretického rámce, nikoliv před ním.
- Neznalost dostupných technik testování hypotéz: pokud nevíme, jak prokázat pravdivost či nepravdivost hypotézy, je obtížné ji správně vyslovit.
Důležitost hypotézy
- Orientace a vedení výzkumu: hypotéza určuje směr, kterým by se měl výzkum ubírat.
- Vztah mezi fakty: hypotéza poskytuje první nástin toho, jak spolu zkoumané skutečnosti mohou souviset a proč k nim dochází.
- Spojení mezi teorií a realitou: hypotéza vytváří spojení mezi tím, co vidíme ve skutečnosti, a teoretickým vysvětlením reality.
- Stimulace logiky a kreativity: mnoho hypotéz bylo plodem kreativity vědců, kteří zaváděli nové myšlenky založené na logických aspektech.
Viz také Co je to věda
Příklady hypotéz
Zde je uvedeno několik příkladů vědeckých hypotéz.
Slazené nápoje a rakovina
Nárůst spotřeby sladkých nápojů v posledních desetiletích a jejich vliv na metabolická onemocnění je dobře znám. V populační studii ve Francii bylo naznačeno, že tento nárůst může souviset i s onkologickými onemocněními. Hypotéza, která by více odpovídala tomuto výzkumu, by zněla:
Zvýšená konzumace nápojů slazených cukrem zvyšuje riziko vzniku některé z forem rakoviny.
V tomto případě má hypotéza popisný charakter, protože se nesnažila prokázat, proč cukr může podporovat vznik rakoviny. V této studii bylo vybráno 101 257 účastníků starších 18 let, kteří byli rozděleni podle spotřeby nápojů obsahujících více než 5 % cukru. Po pěti letech byly analyzovány údaje o konzumaci cukru a výskytu rakoviny.
Popeye a špenát
Pro ty z vás, kteří neznají kreslený film Pepek námořník, byl námořník, jehož zvláštní vlastností bylo, že když jedl špenát, zesílil. Špenát totiž obsahuje sloučeniny, které u pokusných potkanů a myší zlepšují fyzickou aktivitu těchto zvířat.
Skupina vědců v Německu vyslovila hypotézu, že:
Sloučenina ve špenátu, která funguje u zvířat, zlepšuje fyzickou aktivitu i u lidí.
Hypotéza byla testována tak, že 22 sportovců dostávalo po dobu deseti týdnů dotyčnou sloučeninu a byli porovnáváni s 24 dalšími sportovci, kteří sloužili jako kontrola. Na konci deseti týdnů byl pozorován nárůst svalové hmoty a zlepšení fyzické výkonnosti, což dokazuje, že hypotéza byla správná.
Superlepidlo hlemýžďů
Viděli jsme, jak se hlemýždi mohou pohybovat po nerovném, šikmém a dokonce i rovnoběžném povrchu, aniž by spadli. Je to díky hlenu, který produkují ve své spodní části. Vědci z Jižní Koreje a USA předpokládali, že:
Vytvoření materiálu s vlastnostmi hlemýždího slizu bude fungovat jako silné, reverzibilní lepidlo.
Vynalezli tedy polymerní hydrogelový systém na bázi metakrylátu, který funguje jako reverzibilní superlepidlo.
Viz také Problémové tvrzení.
Hypotézy důležité pro lidstvo
Existují pravděpodobně miliony vědeckých hypotéz, neboť člověk se od pradávna snažil vysvětlit jevy, které pozoroval. Zde je několik příkladů vědeckých hypotéz a jejich potvrzení.
Endosymbiotická hypotéza
Lynn Sagan v roce 1966 navrhl, že eukaryotické buňky vznikly endosymbiózou mezi prokaryoty s fotosyntetickou a respirační schopností v převážně aerobním prostředí. Do cytoplazmy anaerobního heterotrofního mikroorganismu se tak dostal aerobní prokaryot (protomitochondrie).
Potvrzení této hypotézy vychází ze zvláštních vlastností mitochondrií a chloroplastů, organel eukaryotických buněk, které mají vlastní DNA.
Desková tektonika
V roce 1912 navrhl německý vědec Alfred Wegener (1880-1930) koncept pohybu kontinentálních desek. Wegener předpokládal, že před miliony let se dnešní kontinenty spojily do jednoho velkého kontinentu (Pangea), který se pak rozpadl na jednotlivé pevniny, jež známe dnes.
Základem této hypotézy byly pobřežní linie Ameriky odpovídající pobřežím Evropy a Afriky a podobné fosilie nalezené mezi těmito kontinenty. Důkaz, že tato hypotéza byla správná, byl prokázán v 60. letech 20. století.
Virus ZIKA a mikrocefalie
Mikrocefalie je neurologický stav, kdy se mozek dítěte plně nevyvíjí, což způsobuje, že hlava vypadá menší než normálně. V Brazílii bylo od listopadu 2015 do června 2016 hlášeno více než 8 000 případů, což představuje alarmující nárůst tohoto problému.
Přibližně ve stejné době došlo také k nárůstu infekcí virem Zika. Tento virus patří do stejné čeledi jako virus žluté zimnice (Flaviviridae) a na člověka ho přenášejí komáři. U 20-25 % nakažených virem Zika se objevují příznaky podobné běžnému nachlazení nebo chřipce.
Původní hypotéza předpokládala, že u plodů těhotných žen nakažených virem Zika může být zvýšené riziko mikrocefalie. Výsledky studie případů a kontrol z roku 2016 ukázaly, že u 13 z 32 novorozenců s mikrocefalií byla prokázána infekce virem ve srovnání s 62 kontrolními novorozenci, kteří infekci neprodělali, což dokazuje souvislost mezi virem Zika a mikrocefalií.
Riemannova hypotéza
Prvotní čísla mají tu vlastnost, že je nelze vyjádřit jako součin dvou menších čísel. Kdy se tato prvočísla objeví mezi přirozenými čísly, je obtížné určit. Německý matematik G,F.B. Riemann (1826-1866) však navrhl rovnici zvanou Zeta Riemannova funkce, která aproximuje četnost prvočísel.
Viz také Teoretický rámec.
Teoretický rámec.