If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Վերահսկվող փորձեր

Ինչպես են գիտնականները փորձեր իրականացնում և դիտարկումներ կատարում՝ վարկածի ստուգման համար:

Ներածություն

Կենսաբանները, ինչպես նաև այլ գիտնականներ կիրառում են գիտական մեթոդը, որպեսզի հարցեր առաջադրեն բնական աշխարհի մասին։ Գիտական մեթոդը սկսվում է հետազոտությունից, որը գիտնականին ստիպում է հարց տալ։ Հետո նա առաջ է քաշում վարկած՝ ստուգելի բացատրություն, որը պատասխանում է հարցին։
Վարկածն անվերապահորեն ճիշտ չէ: Փոխարենը, այն «լավագույն ենթադրությունն» է, և գիտնականը պետք է ստուգի գործնականում դրա ճշությունը: Գիտնականները վարկածները ստուգում են ենթադրություններ անելով. եթե Ա վարկածը ճիշտ է, ապա Բ ենթադրությունը պետք է լինի ճիշտ: Այնուհետև նրանք փորձեր կամ դիտարկումներ են անում՝ տեսնելու, թե արդյոք ճիշտ են իրենց ենթադրությունները։ Եթե ենթադրությունը ճիշտ է, ապա վարկածը հիմնավորվում է, եթե ոչ, ապա, հավանաբար, նոր վարկած առաջադրելու ժամանակն է:

Ինչպե՞ս են ստուգվում վարկածները

Հնարավորության դեպքում գիտնականները իրենց վարկածները ստուգում են վերահսկվող փորձերի միջոցով: Վերահսկվող փորձը գիտական թեստ է, որն իրականացվում է վերահսկվող պայմաններում, երբ միաժամանակ փոխվում է միայն մեկ (կամ մի քանի) գործոն, մինչդեռ մյուս բոլոր գործոնները մնում են անփոփոխ: Հաջորդ բաժնում մենք ավելի մանրամասն կուսումնասիրենք վերահսկվող փորձերը։
Որոշ դեպքերում վարկածը վերահսկվող փորձով ստուգելը նպատակահարմար չէ (գործնական կամ էթիկական պատճառներով): Այդ դեպքում գիտնականը կարող է ստուգել վարկածը նմուշների վերաբերյալ կանխատեսումներ անելով, որոնք պետք է տեսանելի լինեն բնության մեջ, եթե վարկածը ճիշտ է: Այնուհետև նա կարող է հավաքել տվյալներ՝ տեսնելու, թե արդյոք այդ օրինաչափությունն իսկապես առկա է:

Վերահսկվող փորձեր

Որո՞նք են վերահսկվող փորձի հիմնական բաղադրիչները: Դա պարզելու համար դիտարկենք մի պարզ (նույնիսկ անհեթեթ) օրինակ:
Ենթադրենք՝ ես որոշել եմ իմ խոհանոցում՝ պատուհանի մոտ, լոբու ծիլեր աճեցնել: Ես դնում եմ լոբու սերմերը հողով լցված ծաղկամանի մեջ, տեղադրում այն պատուհանագոգին և սպասում, մինչև սերմերը ծիլ տան: Սակայն մի քանի շաբաթ անց ես դեռ չեմ տեսնում ծիլեր: Ինչո՞ւ: Պարզվում է՝ մոռացել եմ ջրել սերմերը: Հետևաբար, ես ենթադրում եմ, որ դրանք չեն ծլում ջրի բացակայության պատճառով:
Իմ վարկածը ստուգելու համար ես կատարում եմ վերահսկվող փորձ։ Այս փորձում ես վերցնում եմ երկու միանման ծաղկաման: Երկուսն էլ պարունակում են լոբու տասական սերմ՝ տնկված նույն տեսակի հողի մեջ և դրված նույն պատուհանագոգին: Իրականում ծաղկամանների միջև կա միայն մեկ տարբերություն:
  • Մի ծաղկամանի սերմերը ջրվել են ամեն օր կեսօրին։
  • Մյուս ծաղկամանի սերմերն ընդհանրապես չեն ջրվել։
Մեկ շաբաթ անց ջրվող ծաղկամանի տասը սերմերից ինը ծիլ են տվել, սակայն չոր ծաղկամանի սերմերից ոչ մեկը չի ծլել: Երևում է, որ «սերմերը ջրի կարիք ունեն» վարկածը ճիշտ է:
Ե՛կ տեսնենք, թե ինչպես է այս պարզ օրինակը ցույց տալիս վերահսկվող փորձի մասերը:
Մաս 1․ Երկու միանման ծաղկամաններ են պատրաստված: Լոբու 10-ական սերմ է դրված յուրաքանչյուր ծաղկամանի մեջ: Ծաղկամանները տեղադրված են պատուհանի մոտ:
Մաս 2․ Մի ծաղկամանը (փորձարարական խումբ) ջրվել է։ Մյուսը (ստուգիչ խումբ) չի ջրվել։ Անկախ փոփոխականը տրված ջրի քանակն է։
Մաս 3․ Փորձարարական (ջրված) ծաղկամանում 10-ից 9 սերմը ծլել է։ Ստուգիչ (չջրված) ծաղկամանում 10-ից ոչ մի սերմ չի ծլել։ Ծլած սերմերի բաժինը կախյալ փոփոխականն է։

Ստուգիչ և փորձարարական խմբեր

Այս փորձում երկու խումբ կա, որոնք միանման պայմաններում են, բացառությամբ նրա, որ մեկը մշակվում է (ջուր է ստանում), իսկ մյուսը՝ ոչ։ Այն խումբը, որը փորձի ընթացքում մշակվում է (այստեղ՝ ծաղկամանը, որն ամեն օր ջրել ենք), կոչվում է փորձարարական խումբ, իսկ մյուսը, որը չի մշակվել (այստեղ՝ չոր ծաղկամանը), կոչվում է ստուգիչ խումբ։ Ստուգիչ խումբը հիմք է տալիս՝ տեսնելու մշակման արդյունավետությունը։

Անկախ և կախյալ փոփոխականներ

Այն գործոնը, որով իրարից տարբերվում են ստուգիչ և փորձարարական խմբերը (այս դեպքում՝ ջրի քանակը), կոչվում է անկախ փոփոխական։ Այս փոփոխականն անկախ է, որովհետև այն կախված չէ փորձի ընթացքից։ Փոխարենը, դա այն պայմանն է, որն ընտրում կամ կիրառում է փորձը կատարողը։
Ընդհակառակը՝ կախյալ փոփոխականը փորձի ընթացքում ստացված պատասխան հակազդեցությունն է, որը չափելով՝ տեսնում ենք մշակման արդյունքը։ Այս դեպքում լոբու ծլած սերմերի քանակը կախյալ փոփոխականն է։ Կախյալ փոփոխականը (ծլած սերմերի քանակը) կախված է անկախ փոփոխականից (ջրի քանակից), այլ ոչ թե հակառակը։
Փորձնական տվյալները (եզակի՝ տվյալ) փորձի ընթացքում կատարված դիտարկումներն են։ Այս դեպքում մեր ստացած տվյալները մեկ շաբաթվա ընթացքում յուրաքանչյուր ծաղկամանում ծլած սերմերի քանակներն են։

Փոփոխականություն և կրկնություն

Ջրված լոբու տասը սերմերից միայն ինն են աճել։ Ի՞նչ է կատարվել տասներորդի հետ։ Այդ սերմը կարող էր մահացած լինել, առողջ չլինել կամ դանդաղ աճել։ Հատկապես կենսաբանության մեջ (որն ուսումնասիրում է բարդ կենդանի օրգանիզմները) փորձի համար օգտագործվող նյութը (այստեղ՝ լոբու սերմերը) հաճախ կարող է տարբեր փոփոխություններ (շեղումներ) ունենալ, որոնք փորձարկողը չի կարող տեսնել։
Այս հնարավոր շեղումների պատճառով կենսաբանական փորձերը պետք է կատարվեն մեծաքանակ նմուշների համար և մի քանի անգամ կրկնվեն։ Նմուշների թիվը փորձարկվող առանձնյակների քանակն է, այս դեպքում՝ լոբու 10-ական սերմերը յուրաքանչյուր խմբում։ Շատ նմուշներ ունենալը և փորձի բազմակի կրկնությունը նվազեցնում են սխալ եզրակացություն անելու հավանականությունը պատահական շեղումների պատճառով։
Կենսաբաններն ու այլ գիտնականներ օգտագործում են նաև վիճակագրական թեստեր, որպեսզի զանազանեն իրական տարբերությունները պատահական շեղումներով պայմանավորված տարբերություններից (օրինակ, երբ համեմատում են փորձարարական և ստուգիչ խմբերը)։

Վերահսկվող փորձի ուսումնասիրություն․ CO2 և մարջանի գունաթափումը

Որպես վերահսկվող փորձի առավել իրական օրինակ՝ ուսումնասիրենք մարջանի գունաթափման վերջին հետազոտությունը։ Սովորաբար մարջանների մեջ բնակվում են փոքր լուսասինթետիկ օրգանիզմներ։ Գունաթափումը տեղի է ունենում այն ժամանակ, երբ այդ օրգանիզմները միջավայրային սթրեսի պատճառով մարջանից դուրս են գալիս։ Ստորև բերված նկարի սկզբնամասում երևում է գունաթափված մարջանը, իսկ հետնամասում՝ առողջ կորալը։
Նկարի առաջնամասում երևում է գունաթափված՝ սպիտակ մարջանը, իսկ հետնամասում երևում է առողջ՝ դարչնագույն մարջանը։
Գունաթափման պատճառի շատ հետազոտություններ կենտրոնացվել են ջրի ջերմաստիճանի վրա1։ Սակայն ավստրալացի հետազոտողների մի խումբ ենթադրում էր, որ այլ գործոններ ևս կարող են կարևոր լինել։ Նրանք հատկապես փորձարկեցին այն վարկածը, որ CO2-ի բարձր մակարդակը, որն օվկիանոսի ջուրն ավելի թթվային է դարձնում, նույնպես կարող է նպաստել գունաթափմանը2:
Իսկ դու՞ ինչ փորձ կիրականցնեիր այս վարկածը ստուգելու համար։ Մտածի՛ր այդ մասին:
  • Որո՞նք կլինեին քո ստուգիչ և փորձարարական խմբերը
  • Որո՞նք կլինեին քո անկախ և կախյալ փոփոխականները
  • Ի՞նչ արդյունքներ կկանխատեսեիր յուրաքանչյուր խմբի համար։
Փորձեցի՞ր։

Վարկածի ստուգումը ոչ փորձնական եղանակով

Որոշ վարկածներ չեն կարող ստուգվել վերահսկվող փորձերով էթիկայի կամ գործնական պատճառներով։ Օրինակ՝ վիրուսային վարակի մասին վարկածը չի կարող փորձարկվել՝ առողջ մարդկանց 2 խմբի բաժանելով և մի խմբին վարակելով։ Առողջ մարդկանց վարակելն ապահով կամ բարոյական չէ։ Նույն կերպ, տեղատարափներն ուսումնասիրող բնապահպանները չեն կարող ստիպել, որ անձրև տեղա մայրցամաքի մի մասում, իսկ մյուս մասը մնա չոր՝ որպես ստուգիչ։
Նման դեպքերում կենսաբանները կարող են օգտագործել վարկածների ստուգման ոչ փորձնական եղանակներ։ Վարկածը ոչ փորձնական եղանակով ստուգելիս հետազոտողը կանխատեսում է օրինաչափություններ, որոնք պիտի տեսանելի լինեն բնության մեջ, եթե վարկածը ճիշտ է։ Այնուհետև հետազոտողը հավաքում և վերլուծում է տվյալները, որպեսզի տեսնի՝ արդյոք այդ օրինաչափություններն իսկապես առկա են։

Դեպքի ուսումնասիրություն: Մարջանի գունաթափումը և ջերմաստիճանը

Հետազոտությունների վրա հիմնված վարկածի ստուգման լավ օրինակը գալիս է մարջանի գունաթափման վաղ ուսումնասիրություններից։ Ինչպես նշվեց, գունաթափումն այն է, երբ մարջանները կորցնում են իրենց ներսում ապրող լուսասինթետիկ միկրոօրգանիզմներին, ինչի պատճառով էլ սպիտակում են։ Հետազոտողները ենթադրեցին, որ ջրի բարձր ջերմաստիճանը կարող է նպաստել գունաթափմանը։ Նրանք ստուգեցին այդ վարկածը փոքր մասշտաբներով՝ օգտագործելով ավազաններում3,4 մեկուսացած մարջանի կտորներ։
Սակայն բնապահպաններն ամենաշատը ցանկանում էին ստուգել ջրի ջերմաստիճանի ազդեցությունը մարջանների տարբեր տեսակների գունաթափման վրա իրենց բնական միջավայրում։ Այս մեծ հարցին հնարավոր չէ պատասխանել փորձի միջոցով, քանի որ մարջանային խութերի ջրի ջերմաստիճանն արհեստականորեն փոփոխելը բարոյական չէ (կամ նույնիսկ հնարավոր չէ)։
Արհեստական գունավորված քարտեզ, որը տարբեր գույներով ցույց է տալիս երկրագնդի ծովերի մակերևութային ջրերի ջերմաստիճանները։ Մուգ երանգները ներկայացնում են ավելի տաք ջերմաստիճանները հիմնականում հասարակածին մոտ վայրերում, իսկ ավելի բաց երանգները ներկայացնում են ավելի սառը ջերմաստիճանները հիմնականում բևեռների մոտ։
Փոխարենը, ջրի ջերմաստիճանի բարձրացման պատճառով բնական գունաթափման վարկածը ստուգելու համար հետազոտողների խումբը գրեց համակարգչային մի ծրագիր, որը կարող էր կանխատեսել գունաթափման երևույթները որոշակի խութի համար, երբ ջրի ջերմաստիճանը այդ մարջանի բնակության տարածքում բարձրանար ամսական միջինից 1 C կամ ավելի1։
Համակարգչային այդ ծրագիրը կարող էր կանխատեսել գունաթափման երևույթները շաբաթներ կամ նույնիսկ ամիսներ շուտ՝ նախքան դրանք իսկապես կգրանցվեին՝ ներառյալ նաև Մեծ արգելախութում 1998 թ․1 տեղի ունեցած ահռելի գունաթափումը։ Այն փաստը, որ ջերմաստիճանի վրա հիմնված սարքը կարողանում է կանխատեսել գունաթափումներ, ապացուցեց այն վարկածը, որ ջրի բարձր ջերմաստիճանն առաջացնում է մարջանային խութերի գունաթափում։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: