Was ist eine wissenschaftliche Hypothese? | Definition der Hypothese

Eine wissenschaftliche Hypothese ist der erste Baustein der wissenschaftlichen Methode. Viele beschreiben sie als eine „fundierte Vermutung“, die auf Vorwissen und Beobachtungen beruht. Das ist zwar richtig, aber die Definition lässt sich noch erweitern. Eine Hypothese beinhaltet auch eine Erklärung, warum die Vermutung richtig sein könnte, so die National Science Teachers Association.

Grundlagen der Hypothese

Eine Hypothese ist ein Lösungsvorschlag für ein unerklärliches Ereignis, das nicht in die derzeitige akzeptierte wissenschaftliche Theorie passt. Der Grundgedanke einer Hypothese ist, dass es kein vorherbestimmtes Ergebnis gibt. Damit eine Hypothese als wissenschaftliche Hypothese bezeichnet werden kann, muss sie durch sorgfältig ausgearbeitete Experimente oder Beobachtungen bestätigt oder widerlegt werden können. Diese Idee wurde Mitte des 20. Jahrhunderts von dem britischen Philosophen Karl Popper entwickelt, so die Encyclopedia Britannica.

Eine Schlüsselfunktion in diesem Schritt der wissenschaftlichen Methode besteht darin, aus den Hypothesen Vorhersagen über die Ergebnisse künftiger Experimente abzuleiten und diese Experimente dann durchzuführen, um festzustellen, ob sie die Vorhersagen bestätigen.

Eine Hypothese wird in der Regel in Form einer Wenn-Dann-Aussage verfasst, so die University of California. Diese Aussage gibt eine Möglichkeit an (wenn) und erklärt, was aufgrund dieser Möglichkeit passieren könnte (dann). Die Aussage kann auch „kann“ enthalten.

Hier sind einige Beispiele für Hypothesenaussagen:

• Wenn Knoblauch Flöhe abwehrt, dann wird ein Hund, der täglich Knoblauch bekommt, keine Flöhe bekommen.
• Das Bakterienwachstum kann durch die Luftfeuchtigkeit beeinflusst werden.
• Wenn Zucker Karies verursacht, dann sind Menschen, die viel Süßigkeiten essen, vielleicht anfälliger für Karies.
• Wenn UV-Licht die Augen schädigen kann, dann ist UV-Licht vielleicht eine Ursache für Blindheit.

Prüfung einer Hypothese

Beachte, dass alle obigen Aussagen überprüfbar sind. Das wichtigste Merkmal einer Hypothese ist, dass etwas getestet werden kann und dass diese Tests reproduzierbar sind, so die Midwestern State University.

Ein Beispiel für eine nicht prüfbare Aussage ist: „Alle Menschen verlieben sich mindestens einmal.“ Die Definition von Liebe ist subjektiv. Außerdem wäre es unmöglich, jeden Menschen über sein Liebesleben zu befragen. Eine nicht überprüfbare Aussage kann jedoch umformuliert werden, um sie überprüfbar zu machen. Zum Beispiel könnte die vorherige Aussage in „Wenn Liebe ein wichtiges Gefühl ist, glauben manche, dass sich jeder Mensch mindestens einmal verlieben sollte.“ geändert werden. Mit dieser Aussage kann der Forscher eine Gruppe von Menschen befragen, um herauszufinden, wie viele glauben, dass man sich mindestens einmal verlieben sollte.

Eine Hypothese wird oft von mehreren Wissenschaftlern untersucht, um die Integrität und Richtigkeit des Experiments zu gewährleisten. Dieser Prozess kann Jahre dauern, und in vielen Fällen kommen Hypothesen in der wissenschaftlichen Methode nicht weiter, da es schwierig ist, genügend Beweise zu sammeln.

„Als Feldbiologe ist mein Lieblingsteil der wissenschaftlichen Methode das Sammeln von Daten im Feld“, sagte Jaime Tanner, Professor für Biologie am Marlboro College, gegenüber Live Science. „Aber was wirklich Spaß macht, ist das Wissen, dass man versucht, eine interessante Frage zu beantworten. Deshalb ist der erste Schritt, Fragen zu identifizieren und mögliche Antworten (Hypothesen) zu entwickeln, auch sehr wichtig und ein kreativer Prozess. Wenn man dann die Daten gesammelt hat, analysiert man sie, um zu sehen, ob die Hypothese bestätigt wird oder nicht.“

Eine Nullhypothese ist die Bezeichnung für eine Hypothese, die möglicherweise falsch ist oder keine Wirkung hat. Oft untersucht der Wissenschaftler während eines Tests einen anderen Zweig der Idee, der funktionieren könnte, was als Alternativhypothese bezeichnet wird, so die University of California, Berkeley.

Bei einem Test kann der Wissenschaftler versuchen, nur die Nullhypothese zu beweisen oder zu widerlegen oder sowohl die Null- als auch die Alternativhypothese zu testen. Wenn eine Hypothese eine bestimmte Richtung vorgibt, wird sie als einseitige Hypothese bezeichnet. Dies bedeutet, dass der Wissenschaftler davon ausgeht, dass das Ergebnis entweder mit oder ohne Wirkung sein wird. Wenn eine Hypothese ohne Vorhersage des Ergebnisses erstellt wird, spricht man von einer zweiseitigen Hypothese, da es zwei mögliche Ergebnisse gibt. Das Ergebnis könnte mit oder ohne Wirkung sein, aber bis der Test abgeschlossen ist, gibt es keine Möglichkeit zu wissen, welches Ergebnis es sein wird, so das Web Center for Social Research Methods.

Während des Tests kann ein Wissenschaftler auf zwei Arten von Fehlern stoßen. Ein Fehler vom Typ I liegt vor, wenn die Nullhypothese abgelehnt wird, obwohl sie wahr ist. Ein Fehler vom Typ II tritt auf, wenn die Nullhypothese nicht verworfen wird, obwohl sie falsch ist, so die University of California, Berkeley.

Nach der Analyse der Ergebnisse kann eine Hypothese verworfen oder modifiziert werden, aber es kann nie bewiesen werden, dass sie in 100 Prozent der Fälle richtig ist. Die Relativitätstheorie zum Beispiel wurde viele Male getestet, so dass sie allgemein als wahr akzeptiert wird, aber es könnte einen Fall geben, der noch nicht aufgetreten ist, in dem sie nicht wahr ist. Ein Wissenschaftler kann zum Beispiel die Hypothese aufstellen, dass eine bestimmte Tomatensorte rot ist. Bei seinen Untersuchungen stellt der Wissenschaftler dann fest, dass jede Tomate dieser Sorte rot ist. Obwohl seine Ergebnisse seine Hypothese bestätigen, kann es irgendwo auf der Welt eine Tomate dieser Art geben, die nicht rot ist. Seine Hypothese ist also wahr, aber sie trifft vielleicht nicht in 100 Prozent der Fälle zu.

Die Entwicklung einer Hypothese

Die meisten formalen Hypothesen bestehen aus Konzepten, die miteinander verbunden werden können und deren Beziehungen geprüft werden können. Eine Gruppe von Hypothesen wird zu einem konzeptionellen Rahmen zusammengefügt. Wenn genügend Daten und Beweise gesammelt werden, um eine Hypothese zu stützen, wird sie zu einer Arbeitshypothese, die ein Meilenstein auf dem Weg zur Theorie ist. Obwohl Hypothesen und Theorien oft verwechselt werden, sind Theorien das Ergebnis einer geprüften Hypothese. Während Hypothesen Ideen sind, erklären Theorien die Ergebnisse der Prüfung dieser Ideen.

„Theorien sind die Art und Weise, wie wir dem, was wir in der natürlichen Welt beobachten, einen Sinn geben. Theorien sind Strukturen von Ideen, die Fakten erklären und interpretieren“, so Tanner.