Hypothese

Eine Hypothese ( Plural : Hypothesen ) ist eine vorgeschlagene Erklärung für ein Phänomen . Eine wissenschaftliche Hypothese muss auf Beobachtungen basieren und eine überprüfbare und reproduzierbare Vorhersage über die Realität treffen . Der Prozess beginnt mit einer fundierten Vermutung. Wird eine Hypothese wiederholt unabhängig voneinander experimentell bestätigt , wird sie zu einer wissenschaftlichen Theorie . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Umgangssprachlich werden die Begriffe Hypothese und Theorie oft synonym verwendet, was im wissenschaftlichen Kontext jedoch nicht korrekt ist.

Eine Arbeitshypothese ist eine vorläufig akzeptierte Hypothese, die dazu dient, den Forschungsfortschritt zu fördern . Arbeitshypothesen werden häufig verworfen und oft in dem Bewusstsein (und mit dem Hinweis ) aufgestellt, dass sie unvollständig und somit falsch sind, mit dem Ziel, die Forschung zumindest teilweise in die richtige Richtung zu lenken, insbesondere wenn Wissenschaftler bei einem Problem feststecken und Ideen sammeln .

In der formalen Logik ist eine Hypothese die Prämisse einer Aussage . Beispielsweise bezeichnet in der Aussage „Wenn P , dann Q “ die Aussage P die Hypothese (oder Prämisse) der Konklusion Q. Hypothese P ist die Annahme in einer (möglicherweise kontrafaktischen ) „ Was wäre wenn “-Frage. Das Adjektiv „hypothetisch“ (die Natur einer Hypothese besitzend oder als unmittelbare Folge einer Hypothese angenommen) kann sich auf jede der oben genannten Bedeutungen des Begriffs „Hypothese“ beziehen.

In der Antike bezeichnete „Hypothese“ eine Zusammenfassung der Handlung eines klassischen Dramas . Das englische Wort „ hypothesis“ stammt vom altgriechischen Wort ὑπόθεσις ( hypothesis ), dessen wörtliche oder etymologische Bedeutung „unter etwas stellen“ oder „darunterlegen“ ist und das daher im erweiterten Sprachgebrauch viele weitere Bedeutungen, darunter „Vermutung“, hat. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

In Platons Menon (86e–87b) analysiert Sokrates die Tugend mit einer Methode , die seiner Aussage nach von Mathematikern verwendet wird, ^{[ 6 ]} nämlich der „Untersuchung von einer Hypothese aus“. ^{[ 7 ]} In diesem Sinne bezeichnet „Hypothese“ eine kluge Idee, eine Abkürzung oder einen praktischen mathematischen Ansatz, der umständliche Berechnungen vereinfacht . ^{[ 8 ]} Kardinal Robert Bellarmin gab ein berühmtes Beispiel für diesen Sprachgebrauch in der Warnung an Galilei im frühen 17. Jahrhundert: Er dürfe die Bewegung der Erde nicht als Realität, sondern lediglich als Hypothese betrachten. ^{[ 9 ]}

Im allgemeinen Sprachgebrauch des 21. Jahrhunderts bezeichnet eine Hypothese eine vorläufige Idee, deren Wert überprüft werden muss. Für eine fundierte Bewertung muss der Verfasser einer Hypothese die Details operational definieren. Die Bestätigung oder Widerlegung einer Hypothese erfordert weitere Forschungsarbeit. Eine bestätigte Hypothese kann schließlich Teil einer Theorie werden oder sich mitunter sogar selbst zu einer Theorie entwickeln. Wissenschaftliche Hypothesen haben üblicherweise die Form eines mathematischen Modells . ^{[ 10 ]} Manchmal, aber nicht immer, lassen sie sich auch als Existenzaussagen formulieren , die besagen, dass ein bestimmter Fall des untersuchten Phänomens bestimmte charakteristische Merkmale aufweist. Kausale Erklärungen, die allgemeiner als universelle Aussagen formuliert sind , besagen, dass jeder Fall des Phänomens ein bestimmtes Merkmal besitzt.

Im unternehmerischen Kontext dient eine Hypothese dazu, vorläufige Vorstellungen über die Eigenschaften von Produkten oder Geschäftsmodellen zu formulieren. Die formulierte Hypothese wird anschließend evaluiert, wobei durch ein auf Verifizierbarkeit oder Falsifizierbarkeit ausgerichtetes Experiment bewiesen wird, ob sie „wahr“ oder „falsch“ ist . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Jede sinnvolle Hypothese ermöglicht Vorhersagen durch logisches Denken (einschließlich deduktiven Denkens ). Sie kann den Ausgang eines Experiments im Labor oder die Beobachtung eines Naturphänomens vorhersagen . Die Vorhersage kann auch statistische Methoden einbeziehen und sich ausschließlich auf Wahrscheinlichkeiten beziehen. Karl Popper argumentierte, wie auch andere, dass eine Hypothese falsifizierbar sein muss und dass eine Aussage oder Theorie nicht als wissenschaftlich gelten kann, wenn sie nicht die Möglichkeit einer Widerlegung zulässt. Andere Wissenschaftsphilosophen haben das Kriterium der Falsifizierbarkeit abgelehnt oder es durch andere Kriterien wie Verifizierbarkeit (z. B. Verifikationismus ) oder Kohärenz (z. B. Bestätigungsholismus ) ergänzt. Die wissenschaftliche Methode beinhaltet Experimente, um die Fähigkeit einer Hypothese zu testen, die untersuchte Frage adäquat zu beantworten. Im Gegensatz dazu wirft unkontrollierte Beobachtung in der Wissenschaft weniger wahrscheinlich ungeklärte Probleme oder offene Fragen auf als die Formulierung eines entscheidenden Experiments zum Test der Hypothese. Auch ein Gedankenexperiment kann zum Testen der Hypothese herangezogen werden.

Bei der Formulierung einer Hypothese darf der Forscher das Ergebnis eines Tests nicht kennen oder sicherstellen, dass dieser Gegenstand weiterer Untersuchungen ist. Nur in solchen Fällen erhöht das Experiment, der Test oder die Studie potenziell die Wahrscheinlichkeit, die Richtigkeit einer Hypothese nachzuweisen. ^{[ 13 ] : S. 17, 49–50.} Kennt der Forscher das Ergebnis bereits, gilt dies als „Konsequenz“ – und der Forscher sollte dies bereits bei der Formulierung der Hypothese berücksichtigt haben. Können die Vorhersagen nicht durch Beobachtung oder Erfahrung überprüft werden , muss die Hypothese durch Beobachtungen anderer getestet werden. Beispielsweise könnte eine neue Technologie oder Theorie die Durchführung der notwendigen Experimente ermöglichen.

Ein Lösungsversuch für ein Problem wird üblicherweise als Hypothese – oder oft auch als „ fundierte Vermutung “ ^{[ 14 ] [ 2 ] –} bezeichnet , da er auf Grundlage der vorliegenden Evidenz einen Lösungsvorschlag liefert. Einige Wissenschaftler lehnen den Begriff „fundierte Vermutung“ jedoch als unzutreffend ab. Experimentatoren testen und verwerfen mitunter mehrere Hypothesen, bevor sie das Problem lösen.

Laut Schick und Vaughn ^{[ 15 ]} können Forscher, die alternative Hypothesen abwägen, Folgendes berücksichtigen:

• Testbarkeit (vergleiche Falsifizierbarkeit wie oben beschrieben)
• Sparsamkeit (wie bei der Anwendung von „ Ockhams Rasiermesser “, das von der Annahme übermäßiger Anzahl von Entitäten abrät )
• Anwendungsbereich – die offensichtliche Anwendbarkeit der Hypothese auf mehrere bekannte Phänomene
• Fruchtbarkeit – die Aussicht, dass die Hypothese in Zukunft weitere Phänomene erklären kann
• Konservatismus – der Grad der Übereinstimmung mit bestehenden, anerkannten Wissenssystemen.

Eine Arbeitshypothese ist eine Hypothese, die vorläufig als Grundlage für weitere Forschung akzeptiert wird ^{[ 16 ],} in der Hoffnung, dass sich daraus eine tragfähige Theorie entwickeln lässt, selbst wenn sich die Hypothese letztendlich als falsch erweist. ^{[ 17 ]} Wie alle Hypothesen wird auch eine Arbeitshypothese als Formulierung von Erwartungen formuliert, die mit dem explorativen Forschungsziel empirischer Untersuchungen verknüpft werden kann. Arbeitshypothesen dienen häufig als konzeptioneller Rahmen in der qualitativen Forschung. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

Die vorläufige Natur von Arbeitshypothesen macht sie zu einem nützlichen Organisationsinstrument in der angewandten Forschung. Hier dienen sie als hilfreicher Leitfaden zur Bearbeitung von Problemen, die sich noch in der Entstehungsphase befinden. ^{[ 20 ]}

In den letzten Jahren haben Wissenschaftsphilosophen versucht, die verschiedenen Ansätze zur Hypothesenprüfung und die wissenschaftliche Methode im Allgemeinen zu einem umfassenderen System zu integrieren, das die jeweiligen Anliegen der einzelnen Ansätze vereint. Insbesondere Imre Lakatos und Paul Feyerabend , Karl Poppers Kollege bzw. Schüler, haben neuartige Versuche einer solchen Synthese unternommen.

Konzepte in Hempels deduktiv-nomologischem Modell spielen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung und Überprüfung von Hypothesen. Die meisten formalen Hypothesen verknüpfen Konzepte, indem sie die erwarteten Beziehungen zwischen Aussagen spezifizieren . Werden mehrere Hypothesen zusammengefasst, bilden sie eine Art konzeptuelles Gerüst . Ist ein konzeptuelles Gerüst komplex und beinhaltet es Kausalität oder Erklärungen, wird es allgemein als Theorie bezeichnet. Laut dem bekannten Wissenschaftsphilosophen Carl Gustav Hempel

Eine adäquate empirische Interpretation macht ein theoretisches System zu einer überprüfbaren Theorie: Die Hypothese, deren Bestandteile interpretiert wurden, kann anhand beobachtbarer Phänomene überprüft werden. Häufig handelt es sich bei den interpretierten Hypothesen um abgeleitete Hypothesen der Theorie; ihre Bestätigung oder Widerlegung durch empirische Daten stärkt oder schwächt dann unmittelbar auch die ursprünglichen Hypothesen, von denen sie abgeleitet wurden. ^{[ 21 ] : 36}

Hempel bietet eine hilfreiche Metapher, die das Verhältnis zwischen einem konzeptionellen Rahmen und dem beobachteten und gegebenenfalls überprüften Rahmen (interpretierter Rahmen) beschreibt. „Das gesamte System schwebt gewissermaßen über der Beobachtungsebene und ist durch Interpretationsregeln an ihr verankert. Diese Regeln lassen sich als Fäden betrachten, die nicht Teil des Netzwerks sind, sondern bestimmte Punkte des Netzwerks mit spezifischen Orten in der Beobachtungsebene verknüpfen. Dank dieser interpretativen Verbindungen kann das Netzwerk als wissenschaftliche Theorie fungieren.“ ^{[ 21 ] : 36} Hypothesen mit in der Beobachtungsebene verankerten Konzepten können nun überprüft werden. In der wissenschaftlichen Praxis sind die Prozesse der Formulierung einer theoretischen Struktur und ihrer Interpretation nicht immer klar voneinander getrennt, da die beabsichtigte Interpretation in der Regel die Arbeit des Theoretikers leitet. ^{[ 21 ] : 33} Es ist jedoch möglich und sogar wünschenswert, die beiden Schritte konzeptionell zu trennen, um eine logische Klärung zu gewährleisten. ^{[ 21 ] : 33}

When a possible correlation or similar relation between phenomena is investigated, such as whether a proposed remedy is effective in treating a disease, the hypothesis that a relation exists cannot be examined the same way one might examine a proposed new law of nature. In such an investigation, if the tested remedy shows no effect in a few cases, these do not necessarily falsify the hypothesis. Instead, statistical tests are used to determine how likely it is that the overall effect would be observed if the hypothesized relation does not exist. If that likelihood is sufficiently small (e.g., less than 1%), the existence of a relation may be assumed. Otherwise, any observed effect may be due to pure chance.

In statistical hypothesis testing, two hypotheses are compared. These are called the null hypothesis and the alternative hypothesis. The null hypothesis is the hypothesis that states that there is no relation between the phenomena whose relation is under investigation, or at least not of the form given by the alternative hypothesis. The alternative hypothesis, as the name suggests, is the alternative to the null hypothesis: it states that there is some kind of relation. The alternative hypothesis may take several forms, depending on the nature of the hypothesized relation; in particular, it can be two-sided (for example: there is some effect, in a yet unknown direction) or one-sided (the direction of the hypothesized relation, positive or negative, is fixed in advance).^[22]

Conventional significance levels for testing hypotheses (acceptable probabilities of wrongly rejecting a true null hypothesis) are .10, .05, and .01. The significance level for deciding whether the null hypothesis is rejected and the alternative hypothesis is accepted must be determined in advance, before the observations are collected or inspected. If these criteria are determined later, when the data to be tested are already known, the test is invalid.^[23]

The above procedure is actually dependent on the number of the participants (units or sample size) that are included in the study. For instance, to avoid having the sample size be too small to reject a null hypothesis, it is recommended that one specify a sufficient sample size from the beginning. It is advisable to define a small, medium and large effect size for each of a number of important statistical tests which are used to test the hypotheses.^[24]

Mount Hypothesis in Antarctica is named in appreciation of the role of hypotheses in scientific research.

Several hypotheses have been put forth, in different subject areas:

• Astronomical hypotheses
• Authorship debates
• Biologische Hypothesen
• Dokumentarische Hypothese
• Hypothetische Dokumente
• Hypothetische Einschlagereignisse
• Hypothetische Gesetze
• Sprachtheorien und Hypothesen
• Meteorologische Hypothesen
• Hypothetische Objekte
• Ursprungshypothesen ethnischer Gruppen
• Hypothetische Prozesse
• Hypothetisches Raumschiff
• Statistische Hypothesenprüfung
• Hypothetische Technologie

• Popper, Karl R. (1959), „ Die Logik der wissenschaftlichen Entdeckung “, Physics Today , 12 (11): 53, Bibcode : 1959PhT....12k..53P , doi : 10.1063/1.30605771934, 1959.

• Die Wörterbuchdefinition von Hypothese im Wiktionary
• Lernmaterialien zum Thema Hypothesen bei Wikiversity
• Medien zum Thema Hypothesen auf Wikimedia Commons
• „Wie Wissenschaft funktioniert“ , Understanding Science vom Museum für Paläontologie der University of California.