なぜ科学実験では原理検証に「剥離仮説」が求められるのでしょうか?

Sherry Hernandez
Sherry Hernandez
PhD in Physics, applying first principles to problem-solving.

この質問はとても面白いですね。日常生活の例を使って説明すると、より分かりやすくなるかもしれません。

想像してみてください。あなたは「イースト菌を入れれば、パンは必ずふわふわになるのか?」という疑問を解明したいと思っています。

これは素晴らしい仮説ですね。しかし、もしあなたがパンを作る際に、イースト菌もベーキングパウダーも両方入れ、強力粉を使い、さらに生地を30分間力強くこねた結果、焼き上がったパンが本当にふわふわだったとします。

ここで問題が生じます。パンがふわふわになったのは、イースト菌のせいなのか、ベーキングパウダーのせいなのか、小麦粉の種類なのか、それともあなたの生地をこねる技術のせいなのか?あなたには特定できません。

なぜなら、あなたは「パンをふわふわにする可能性のある」いくつかの仮説(イースト菌、ベーキングパウダー、小麦粉、生地をこねる作業)を混ぜてしまったからです。

そして、「仮説の分離」が行うのは、これらの要素を一つずつ切り離すことです。

「イースト菌」というこの核心的な原理を検証するために、厳密な料理人(あるいは科学者)は次のようにするでしょう。

  1. 全く同じ生地を2つ用意します:同じ小麦粉、同じ水、同じ温度で、同じ時間こねます。「イースト菌」以外のすべての条件が完全に同じであることを確認します。
  2. 片方にはイースト菌を入れ(実験群)もう片方には入れません(対照群)
  3. そして、それらを全く同じ環境で発酵させ、焼きます。

最終的に、イースト菌を入れたパンがふわふわになり、入れなかった方が固いままだった場合、あなたは非常に自信を持って結論を出すことができます。**「はい、イースト菌こそがパンをふわふわにする決定的な要因である」**と。

ご覧の通り、この過程で私たちは「ベーキングパウダーでもふわふわになる」「強力粉が重要だ」といった他の仮説(変数)をすべて「剥離」し、「イースト菌」という一つの変数だけが作用するようにしました。

なぜこんなに手間をかける必要があるのでしょうか?

なぜなら、科学が追求するのは、確定的で唯一の因果関係を見つけることだからです。私たちは「何が効果的か」だけでなく、「なぜ効果的なのか」、そして「本当にそれが作用しているのか」を知りたいのです。他の仮説を剥離しなければ、あなたが得る結果は単なる偶然かもしれませんし、あるいは複合的な効果かもしれません。真の「第一原理」が何であるか、あなたは全く分かりません。

簡単に言えば、これは「変数を制御する」という考え方であり、自分自身を欺いていないことを確認するためです。純粋な環境を作り出すことで、検証したい原理に単独で「作用」させ、それが本当にあなたが想像するような効果があるのかどうかを確認します。このようにして導き出された結論こそが、最も信頼性が高く、真実に近いものなのです。