Hypothese

Een hypothese is een poging om een verschijnsel of probleem te verklaren dat kan worden bevestigd door observatie of experimenten. Wetenschappers moeten hypothesen voorstellen als mogelijke verklaringen voor het probleem dat zij willen oplossen.

“Het is wat iemand denkt over de werkelijkheid die hij onderzoekt en die hij, omdat hij er onzeker over is, moet toetsen.”

Mario Tamayo y Tamayo in Investigación para jóvenes.

De hypothese is de stelling dat een gegeven feit een tot nu toe onbekend effect zal veroorzaken. Zowel oorzaak als gevolg moeten op de een of andere logische wijze met elkaar in verband staan, en voortkomen uit een voorgeschiedenis.

Niet alle onderzoek vereist het stellen of formuleren van hypothesen. Wanneer een onderzoek niet tot doel heeft iets te bewijzen, is er geen hypothese nodig. Als het onderzoek bijvoorbeeld gaat over de fysieke kenmerken van adolescenten op een bepaalde school, is het beschrijvend onderzoek, waarbij geen hypothese nodig is.

Karakteristieken van hypothesen

• Moet toetsbaar zijn: een hypothese moet aantoonbaar zijn door waarnemingen en/of experimenten. Zo kan bijvoorbeeld onderzoek worden aangetoond dat een verhoogde zoutinname bij mannen tussen 40 en 60 jaar een verhoging van de bloeddruk veroorzaakt. Anderzijds, zeggen dat het zwarte gat in de Melkweg de temperatuur van de zon verhoogt is moeilijk te bewijzen met de huidige instrumenten en technologie.
• Het kan falsifieerbaar zijn: dit betekent dat het experimenteel kan worden verworpen. Een hypothese kan waar of onwaar zijn; het is door experimenten en het verzamelen en analyseren van gegevens dat we kunnen concluderen over de waarachtigheid van de hypothese.
• Moet specifiek zijn: algemene hypothesen, zoals “eieren eten veroorzaakt hartziekten”, zijn niet geldig omdat ze te breed zijn. In dit geval wordt noch het soort eieren, noch de hoeveelheid of de frequentie gespecificeerd; evenmin wordt een verband gelegd tussen de consumptie van eieren en het ontstaan van de ziekte. Een betere hypothese zou zijn “mensen tussen 60 en 70 jaar die meer kippeneieren per week consumeren, zullen een grotere stijging van het cholesterolgehalte in het bloed hebben”.
• Ze moeten objectief zijn: hypothesen moeten gericht zijn op de aspecten van de werkelijkheid die we willen onderzoeken; onze percepties mogen er geen deel van uitmaken. Zo kan een onderzoeker die erg van koffie houdt, geneigd zijn te veronderstellen dat koffie het welzijn van de mens verbetert, hetgeen objectief noch specifiek is.

Typen hypothesen

Er zijn verschillende typen hypothesen naar gelang van de verschillende gezichtspunten. Afhankelijk van de doelstelling vinden we beschrijvende en verklarende hypothesen.

Descriptieve hypothesen

Dit soort hypothesen tracht de correlatie tussen verschijnselen te beschrijven en niet de redenen waarom ze zich voordoen. Voorbeelden:

1. Het percentage rokende vrouwen is de laatste tien jaar toegenomen.
2. Rokers hebben een verhoogd risico op longproblemen.
3. Mensen die veel zout consumeren hebben problemen met hypertensie.

Verklarende hypothese

Wanneer wij willen weten waarom gebeurtenissen zich voordoen en wat de verklaring ervoor is, stellen wij verklarende hypothesen op. Voorbeelden:

1. Hogere stressniveaus bij vrouwen leiden tot verslavend gedrag zoals roken.
2. Stoffen in sigaretten veroorzaken een slechte werking van longcellen.
3. Natriumchloride veroorzaakt samentrekking van spiercellen in slagaders.

Nulhypothese en alternatieve hypothese

De termen nulhypothese en alternatieve hypothese worden in statistische analyses toegepast wanneer parameters tussen populaties moeten worden vergeleken. In dit geval verwijst de nulhypothese naar het feit dat er geen verschil is tussen de populaties met betrekking tot de beoordeelde parameter, en de alternatieve hypothese stelt dat er wel een verschil is.

Het is de moeite waard te verduidelijken dat de nulhypothese niet betekent dat deze fout is.

Hoe maak je een hypothese

Een hypothese is een vermoeden dat kan worden getest en/of onderzocht. Als zodanig moet het worden uitgedrukt als een verklaring of stelling op een zo eenvoudig mogelijke manier. Sommigen geven er de voorkeur aan hypothesen uit te drukken in het formaat “als A aanwezig is, dan gebeurt B”.

Wanneer wij een hypothese hebben, moeten wij weten “wat produceert wat”, dat wil zeggen, wat is de oorzaak en wat is het gevolg. De hypothese gaat ervan uit dat feit X effect Y veroorzaakt. Deze feiten kennen we als variabelen.

Bij voorbeeld, in de hypothese “mensen van 60-70 jaar die meer kippeneieren per week consumeren, zullen een grotere stijging van het cholesterolgehalte in het bloed hebben”, zijn de variabelen eierconsumptie en cholesterolgehalte in het bloed.

In elke hypothese moet het verband tussen oorzaak en gevolg duidelijk worden aangegeven en moeten ten minste twee feiten met elkaar in verband worden gebracht.

Er kan meer dan één hypothese voor een probleem zijn. Als men bijvoorbeeld wil nagaan wat de oorzaak is van de grotere lengte van adolescenten in een land, kan men hypothesen opstellen over de kwaliteit en/of de kwantiteit van de voeding, de genetica van de ouders of de lichaamsbeweging van de jongeren.

Moeilijkheden bij het formuleren van hypothesen

• Onbekendheid met het theoretisch kader: hypothesen ontstaan nadat het theoretisch kader is vastgesteld, niet ervoor.
• Onwetendheid van de beschikbare technieken om hypothesen te toetsen: als men niet weet hoe een hypothese waar of onwaar kan worden aangetoond, is het moeilijk deze juist te formuleren.

Belang van de hypothese

• Oriëntatie en sturing van het onderzoek: de hypothese geeft de richting aan waarin het onderzoek moet gaan.
• Verband tussen feiten: de hypothese geeft een eerste schets van de wijze waarop de onderzochte feiten met elkaar in verband kunnen worden gebracht en waarom zij zich voordoen.
• Verband tussen theorie en werkelijkheid: de hypothese legt het verband tussen wat wij in de werkelijkheid zien en de theoretische verklaring van de werkelijkheid.
• Stimulering van logica en creativiteit: vele hypothesen zijn de vrucht geweest van de creativiteit van wetenschappers die op basis van logische aspecten nieuwe ideeën inbrengen.

Zie ook Wat is wetenschap

Voorbeelden van hypothesen

Hier volgen enkele voorbeelden van wetenschappelijke hypothesen.

Zoete dranken en kanker

De toename van de consumptie van suikerhoudende dranken in de afgelopen decennia en de invloed daarvan op stofwisselingsziekten is algemeen bekend. In een bevolkingsonderzoek in Frankrijk werd gesuggereerd dat deze toename ook verband zou kunnen houden met oncologische ziekten. De hypothese die meer in overeenstemming is met dit onderzoek zou zijn:

Intensievere consumptie van met suiker gezoete dranken verhoogt het risico op het ontwikkelen van een of andere vorm van kanker.

In dit geval is de hypothese beschrijvend van aard, aangezien niet is getracht aan te tonen waarom suiker kanker zou kunnen bevorderen. In deze studie werden 101.257 deelnemers ouder dan 18 jaar geselecteerd en ingedeeld volgens hun consumptie van dranken met meer dan 5% suiker. Na 5 jaar werden de gegevens over de suikerconsumptie en het optreden van kanker geanalyseerd.

Popeye en spinazie

Voor wie niet vertrouwd is met de tekenfilm Popeye the sailor, was hij een matroos wiens bijzondere eigenschap was sterker te worden wanneer hij spinazie at. Spinazie bevat namelijk verbindingen die bij experimentele ratten en muizen de lichamelijke activiteit bij deze dieren verbeteren.

Een groep onderzoekers in Duitsland stelde de hypothese dat:

De verbinding in spinazie die bij dieren werkt, verbetert ook de lichamelijke activiteit bij mensen.

De hypothese werd getest door 22 atleten gedurende tien weken aan te vullen met de verbinding in kwestie, en zij werden vergeleken met 24 andere atleten die als controles fungeerden. Aan het eind van de tien weken werd een toename van de spiermassa en een verbetering van de fysieke prestaties waargenomen, wat bewijst dat de hypothese juist was.

De superlijm van slakken

We hebben gezien hoe slakken zich over ruwe, schuine en zelfs evenwijdig aan de grond kunnen voortbewegen zonder eraf te vallen. Dit is te danken aan het slijm dat ze aan hun basis produceren. Onderzoekers in Zuid-Korea en de VS veronderstelden dat:

Het creëren van een materiaal met de eigenschappen van slakkenslijm zal fungeren als een sterke, omkeerbare kleefstof.

Dus vonden zij een op methacrylaat gebaseerd polymeer-hydrogel-systeem uit dat fungeert als een omkeerbare superkleefstof.

Zie ook Probleemstelling.

Hypothesen van belang voor de mensheid

Er zijn waarschijnlijk miljoenen wetenschappelijke hypothesen, want sinds de oudheid heeft de mens getracht de verschijnselen die hij heeft waargenomen te verklaren. Hier volgen enkele voorbeelden van wetenschappelijke hypothesen en hoe zij werden bevestigd.

De endosymbiotische hypothese

Lynn Sagan stelde in 1966 voor dat eukaryote cellen ontstonden uit endosymbiose tussen prokaryoten met fotosynthese- en ademhalingscapaciteit in een overwegend aërobe omgeving. Aldus is een aërobe prokaryoot (protomitochondrion) het cytoplasma binnengedrongen van een anaëroob heterotroof micro-organisme.

De bevestiging van deze hypothese is gebaseerd op de bijzondere kenmerken van mitochondriën en chloroplasten, organellen van eukaryotische cellen die hun eigen DNA bezitten.

Plaattektoniek

In 1912 stelde de Duitse wetenschapper Alfred Wegener (1880-1930) het concept van de continentale plaatbeweging voor. Wegener suggereerde dat miljoenen jaren geleden de huidige continenten werden verenigd tot één groot continent (Pangaea), dat vervolgens uiteenbrak per landmassa tot de continenten die we nu kennen.

De basis voor deze hypothese lag in de kustlijnen van Amerika die overeenkomen met de kusten van Europa en Afrika en in de gelijksoortige fossielen die tussen deze continenten werden gevonden. Het bewijs dat deze hypothese juist was, werd in de jaren zestig geleverd.

ZIKA-virus en microcefalie

Microcefalie is een neurologische aandoening waarbij de hersenen van een baby zich niet volledig ontwikkelen, waardoor het hoofdje kleiner lijkt dan normaal. In Brazilië werden tussen november 2015 en juni 2016 meer dan 8.000 gevallen gemeld, wat een alarmerende toename van dit probleem betekent.

Op hetzelfde moment namen ook de infecties met het Zika-virus toe. Dit virus behoort tot dezelfde familie als het gele-koortsvirus (Flaviviridae) en wordt op de mens overgedragen door muggen. Van degenen die met het Zika-virus zijn besmet, ontwikkelt 20-25% symptomen die lijken op die van een gewone verkoudheid of griep.

De aanvankelijke hypothese suggereerde dat de foetussen van zwangere vrouwen die met het Zika-virus zijn besmet, een verhoogd risico op microcefalie zouden kunnen lopen. Resultaten van een case-controlstudie uit 2016 toonden aan dat 13 van 32 pasgeborenen met microcefalie bewijs hadden van infectie met het virus, vergeleken met 62 controle pasgeborenen die vrij waren van infectie, wat de associatie tussen Zika en microcefalie aantoont.

Riemann’s hypothese

Prime getallen hebben de eigenschap dat ze niet kunnen worden uitgedrukt als het product van twee kleinere getallen. Wanneer deze priemgetallen voorkomen onder de natuurlijke getallen is moeilijk te bepalen. De Duitse wiskundige G,F.B. Riemann (1826-1866) stelde echter een vergelijking voor, genaamd de Zeta Riemann-functie, die de frequentie van priemgetallen benadert.

Zie ook Theoretisch kader.

Theoretisch kader.