Tre berømte hypoteser og hvordan de blev testet

Coho laks ( Oncorhynchus kisutch ) er fantastiske fisk. Indfødt i det nordvestlige Stillehav, de begynder deres liv i ferskvandsstrømme og flytter derefter til det åbne hav. Men når en Coho -laks når yngle alder, den vender tilbage til vandvejen for dens fødsel, nogle gange rejser 644 kilometer for at komme dertil.

Indtast afdøde Arthur Davis Hasler. Mens han var økolog og biolog ved University of Wisconsin, han var fascineret af spørgsmålet om, hvordan disse skabninger finder deres hjemstrømme. Og i 1960, han brugte en grundlæggende princip om videnskab - hypotesen - for at finde ud af det.

Så hvad er en hypotese? En hypotese er en foreløbig, testbar forklaring på et observeret fænomen i naturen. Hypoteser er snævre i omfang - i modsætning til teorier, som dækker en lang række observerbare fænomener og trækker på mange forskellige bevislinjer. I mellemtiden, en forudsigelse er et resultat, du ville forvente at få, hvis din hypotese eller teori er nøjagtig.

Så tilbage til 1960 og Hasler og de laks. En ubekræftet idé var, at Coho -laks brugte syn til at lokalisere deres hjemstrømme. Hasler satte sig for at teste denne forestilling (eller hypotese). Først, han samlede flere fisk, der allerede var vendt tilbage til deres oprindelige vandløb. Næste, han bindede øjnene for nogle af fangerne - men ikke dem alle - inden han dumpede sin laks i et fjernt stykke vand. Hvis synshypotesen var korrekt, så kunne Hasler forvente, at færre af de bind for øjnene ville vende tilbage til deres hjemløb.

Tingene fungerede ikke på den måde. Fiskene uden bind for øjnene kom tilbage i samme hastighed som deres bind for øjnene. (Andre forsøg viste, at lugt, og ikke syn, er nøglen til artens homing evne.)

Selv om Haslers blindfold -hypotese var modbevist, andre har klaret sig bedre. I dag, vi ser på tre af de mest kendte eksperimenter i historien-og de hypoteser, de testede.

Ivan Pavlov og hans hunde (1903-1935)

Hypotesen :Hvis hunde er modtagelige for betingede svar (savler), derefter en hund, der regelmæssigt udsættes for det samme neutral stimulus (metronom/klokke), før den modtager mad, vil forbinde dette neutral stimulus med at spise. Til sidst, hunden skal begynde at savle med en forudsigelig hastighed, når den støder på den nævnte stimulus - selv før der tilbydes egentlig mad.

Eksperimentet :En nobelprisvinder og åbenhjertig kritiker af sovjetisk kommunisme, Ivan Pavlov er synonymt med menneskets bedste ven. I 1903, den russiskfødte videnskabsmand startede en årtier lang række forsøg med hunde og betingede svar.

Tilbyde en tallerken mad en tallerken mad, og den spyt. I denne sammenhæng, stimulus (maden) udløser automatisk et bestemt svar (savlen). Sidstnævnte er en medfødt, ulært reaktion på førstnævnte.

Derimod, den rytmiske lyd af en metronom eller klokke er en neutral stimulans. Til en hund, støjen har ingen iboende betydning, og hvis dyret aldrig har hørt det før, lyden vil ikke fremkalde en instinktiv reaktion. Men synet af mad vil helt sikkert.

Så da Pavlov og hans laboratorieassistenter spillede lyden af ​​metronomen/klokken før fodring, forskerne betinget testhunde til mentalt at forbinde metronomer/klokker med måltider. På grund af gentagen eksponering, støjen alene begyndte at få hundenes mund til at vandre Før de fik mad.

Ifølge "Ivan Pavlov:A Russian Life in Science" af biograf Daniel P. Todes, Pavlovs store innovation her var hans opdagelse af, at han kunne kvantificere reaktionen af ​​hver pooch ved at måle mængden af ​​spyt, den genererede. Hver hund savlede forudsigeligt med sin egen konsekvente hastighed, da han eller hun stødte på en personlig (og kunstig) madrelateret cue.

Pavlov og hans assistenter brugte betingede svar til at se på andre hypoteser om dyrefysiologi, såvel. I et bemærkelsesværdigt eksperiment, en hund blev testet på sin evne til at fortælle tid. Denne særlige pooch modtog altid mad, når den hørte et metronom -klik med en hastighed på 60 slag i minuttet. Men den fik aldrig mad efter at have lyttet til en langsommere, 40 slag i minuttet. Se og se, Pavlovs dyr begyndte at savle som reaktion på den hurtigere rytme - men ikke den langsommere . Så klart, det kunne fortælle de to rytmiske takter fra hinanden.

Dommen :Med den rette konditionering - og masser af tålmodighed - kan du få en sulten hund til at reagere på neutrale stimuli ved at salivere på cue på en måde, der er både forudsigelig og videnskabeligt kvantificerbar.

Isaac Newtons strålende prismer (1665)

Hypotesen :Hvis hvidt sollys er en blanding af alle farverne i det synlige spektrum - og disse rejser med forskellige bølgelængder - så vil hver farve brydes i en anden vinkel, når en solstråle passerer gennem et glasprisme.

Eksperimenterne :Farve var et videnskabeligt mysterium, før Isaac Newton kom med. I løbet af sommeren 1665, han begyndte at eksperimentere med glasprismer fra sikkerheden i et mørkt rum i Cambridge, England.

Han skar et 0,63 centimeter cirkulært hul i et af vinduesskodderne, så en enkelt solstråle kan komme ind på stedet. Da Newton holdt et prisme til denne stråle, en aflang plet af flerfarvet lys blev projiceret på den modsatte væg.

Dette indeholdt adskilte lag af rødt, orange, gul, grøn, blå, indigo og violet lys. Fra top til bund, denne plaster var 33,65 centimeter høj, alligevel var den kun 2,6 tommer (6,6 centimeter) på tværs.

Newton udledte, at disse levende farver havde gemt sig i selve sollyset, men prismen bøjede (eller "brydes") dem i forskellige vinkler, som adskilte farverne.

Stadig, han var ikke 100 procent sikker. Så Newton replikerede eksperimentet med en lille ændring. Denne gang, han tog et andet prisme og fik det til at opfange den regnbue-lignende lysstrimmel. Når de brydte farver kom ind i det nye prisme, de rekombinerede til en cirkulær hvid solstråle. Med andre ord, Newton tog en stråle af hvidt lys, delte den i en flok forskellige farver og samlede den derefter igen. Sikke et pænt festtrick!

Dommen :Sollys er virkelig en blanding af alle farverne i regnbuen - og ja, disse kan adskilles individuelt via lysbrydning.

Robert Paines afslørende stjerne (1963-1969)

Hypotesen :Hvis rovdyr begrænser populationerne af de organismer, de angriber, så forventer vi, at byttearterne bliver mere almindelige efter udryddelsen af ​​et større rovdyr.

Eksperimentet :Mød Pisaster ochraceus , også kendt som den lilla havstjerne (eller den lilla søstjerne, hvis du foretrækker det).

Ved hjælp af en forlængelig mave, skabningen lever af muslinger, limpets, spiser, snegle og andre ulykkelige ofre. På nogle sten ved havet (og tidevandsbassiner) langs kysten i staten Washington, denne søstjerne er toppen af ​​rovdyret.

Dyret gjorde Robert Paine til en videnskabelig berømthed. En erhvervsøkolog, Paine var fascineret af de miljømæssige roller, som de bedste rovdyr har. I juni 1963, han startede et ambitiøst eksperiment langs delstaten Washington's Mukkaw Bay. I årevis, Paine holdt en stenet sektion af denne kystlinje helt uden søstjerner.

Det var hårdt arbejde. Paine måtte regelmæssigt lirke egensindige havstjerner fra "sit" udspring - nogle gange med et koben. Så ville han smide dem i havet.

Inden forsøget, Paine observerede 15 forskellige dyrearter og alger, der boede i det område, han besluttede at teste. I juni 1964 - et år efter at hans søstjerne blev renset - var tallet faldet til otte.

Ukontrolleret af lilla havstjerner, stangfiskbestanden skød i vejret. Efterfølgende, disse blev erstattet af californiske muslinger, som kom til at dominere terrænet. Ved at forankre sig til sten i stort antal, muslingerne skar andre livsformer ud. Det gjorde udfaldet ubeboelig for de fleste tidligere beboere:Selv svampe, anemoner og alger - organismer, der Pisaster ochraceus spiser ikke - blev stort set smidt ud.

Alle disse arter fortsatte med at trives på et andet stykke kystlinje, som Paine lod urørt. Senere eksperimenter overbeviste ham om det Pisaster ochraceus er en "keystone -art, "en skabning, der udøver uforholdsmæssig indflydelse på sit miljø. Fjern elimineringsstenen, og hele systemet bliver forvirret.

Dommen :Apex -rovdyr påvirker ikke kun de dyr, de jager. Fjernelse af en top rovdyr sætter gang i en kædereaktion, der fundamentalt kan transformere et helt økosystem.

I modsætning til hvad mange tror, Pavlov brugte næsten aldrig klokker i sine hundeksperimenter. I stedet, han foretrak metronomer, summer, harmonier og elektriske stød.