Coho lax ( Oncorhynchus kisutch ) är fantastiska fiskar. Ursprungliga till Stilla havet nordväst, de börjar sina liv i sötvattenströmmar och flyttar sedan till det öppna havet. Men när en Coho -lax når avelsålder, den kommer att återvända till vattenvägen för sin födelse, ibland åker 644 kilometer för att komma dit.

Ange avlidne Arthur Davis Hasler. Medan ekolog och biolog vid University of Wisconsin, han var fascinerad av frågan om hur dessa varelser hittar sina hemströmmar. Och 1960, han använde en grundläggande princip om vetenskap - hypotesen - för att ta reda på det.

Så vad är en hypotes? En hypotes är en preliminär, testbar förklaring till ett observerat fenomen i naturen. Hypoteser är smala - till skillnad från teorier, som täcker ett brett spektrum av observerbara fenomen och drar från många olika bevislinjer. Under tiden, en förutsägelse är ett resultat du förväntar dig att få om din hypotes eller teori är korrekt.

Så tillbaka till 1960 och Hasler och de där laxarna. En okänd idé var att Coho lax använde syn för att lokalisera sina hemströmmar. Hasler bestämde sig för att testa denna uppfattning (eller hypotes). Först, han avrundade flera fiskar som redan hade återvänt till sina infödda bäckar. Nästa, han blindade några av fångarna - men inte alla - innan han dumpade sin lax i en avlägsen vattensträcka. Om synhypotesen var korrekt, då kunde Hasler förvänta sig att färre av de ögonbindlade fiskarna skulle återvända till sina hemströmmar.

Saker gick inte så. Fisken utan ögonbindel kom tillbaka i samma takt som deras ögonbindel. (Andra experiment visade att lukten, och inte syn, är nyckeln till artens homingförmåga.)

Även om Haslers ögonbindelhypotes var motbevisad, andra har klarat sig bättre. I dag, vi tittar på tre av de mest kända experimenten i historien-och de hypoteser de testade.

Ivan Pavlov och hans hundar (1903-1935)

Hypotesen :Om hundar är mottagliga för villkorade svar (dreglar), sedan en hund som regelbundet utsätts för detsamma neutral stimulans (metronom/klocka) innan den får mat kommer att associera detta neutral stimulans med att äta. Så småningom, hunden bör börja dregla i en förutsägbar takt när den stöter på stimulansen - även innan någon faktisk mat erbjuds.

Experimentet :En Nobelpristagare och frispråkig kritiker av sovjetkommunismen, Ivan Pavlov är synonymt med människans bästa vän. År 1903, den ryskfödda forskaren startade en decennier lång rad experiment med hundar och konditionerade svar.

Erbjud en tallrik mat till en hungrig hund så saliverar den. I detta sammanhang, stimulansen (maten) utlöser automatiskt ett visst svar (dreglingen). Det senare är en medfödd, oinlärd reaktion på den förra.

Däremot, det rytmiska ljudet av en metronom eller klocka är en neutral stimulans. Till en hund, bullret har ingen inneboende betydelse och om djuret aldrig har hört det förut, ljudet kommer inte att framkalla en instinktiv reaktion. Men synen på mat kommer säkert att göra det.

Så när Pavlov och hans labbassistenter spelade ljudet av metronomen/klockan innan matningssessioner, forskarna betingad testhundar för att mentalt koppla metronomer/klockor till måltider. På grund av upprepad exponering, bullret ensam började få hundarnas mun att vattna innan de fick mat.

Enligt "Ivan Pavlov:A Russian Life in Science" av biografen Daniel P. Todes, Pavlovs stora innovation här var hans upptäckt att han kunde kvantifiera varje poochs reaktion genom att mäta mängden saliv den genererade. Varje hund dreglade förutsägbart i sin egen konsekventa takt när han eller hon stötte på en personlig (och konstgjord) matrelaterad ledtråd.

Pavlov och hans assistenter använde konditionerade svar för att titta på andra hypoteser om djurfysiologi, också. I ett anmärkningsvärt experiment, en hund testades på dess förmåga att berätta tid. Denna speciella pooch fick alltid mat när den hörde ett metronomklick med en hastighet av 60 slag per minut. Men den fick aldrig mat efter att ha lyssnat på en långsammare, Slag på 40 slag per minut. Ser man på, Pavlovs djur började saliva som svar på den snabbare rytmen - men inte den långsammare . Så klart, det skulle kunna skilja de två rytmiska slagen från varandra.

Domen :Med rätt konditionering - och massor av tålamod - kan du få en hungrig hund att reagera på neutrala stimuli genom att salivera på ett sätt som är både förutsägbart och vetenskapligt kvantifierbart.

Isaac Newtons strålande prismor (1665)

Hypotesen :Om vitt solljus är en blandning av alla färger i det synliga spektrumet - och dessa färdas med olika våglängder - kommer varje färg att brytas i en annan vinkel när en solstråle passerar genom ett glasprisma.

Experimenten :Färg var ett vetenskapligt mysterium innan Isaac Newton följde med. Under sommaren 1665, han började experimentera med glasprismor från säkerheten i ett mörkt rum i Cambridge, England.

Han skar ett 0,63 centimeter cirkulärt hål i ett av fönsterluckorna, så att en enda stråle av solljus kan komma in på platsen. När Newton höll ett prisma mot denna stråle, en avlång fläck av mångfärgat ljus projicerades på den motsatta väggen.

Detta innehöll segregerade lager av rött, orange, gul, grön, blå, indigo och violett ljus. Från topp till tå, denna lapp var 33,65 centimeter lång, men det var bara 2,6 tum (6,6 centimeter) tvärs.

Newton drog slutsatsen att dessa livfulla färger hade gömt sig i själva solljuset, men prisma böjde (eller "brytades") dem i olika vinklar, som skilde ut färgerna.

Fortfarande, han var inte 100 procent säker. Så Newton replikerade experimentet med en liten förändring. Den här gången, han tog ett andra prisma och fick det att fånga upp den regnbågliknande ljusfläcken. När de brytade färgerna kom in i det nya prisma, de rekombinerades till en cirkulär vit solstråle. Med andra ord, Newton tog en stråle av vitt ljus, delade den i ett gäng olika färger för att sedan sätta ihop den igen. Vilket snyggt festtrick!

Domen :Solsken är verkligen en blandning av alla färger i regnbågen - och ja, dessa kan separeras individuellt via ljusbrytning.

Robert Paines avslöjande sjöstjärna (1963-1969)

Hypotesen :Om rovdjur begränsar populationerna av de organismer de angriper, då skulle vi förvänta oss att bytesarten blir vanligare efter utrotningen av en stor rovdjur.

Experimentet :Träffa Pisaster ochraceus , även känd som den lila havsstjärnan (eller den lila sjöstjärnan om du föredrar det).

Med hjälp av en utdragbar mage, varelsen lever av musslor, limpets, nosklämma, sniglar och andra olyckliga offer. På några stenar vid havet (och tidvattenpooler) längs kusten i delstaten Washington, denna sjöstjärna är spetsens rovdjur.

Djuret gjorde Robert Paine till en vetenskaplig kändis. En ekolog av yrket, Paine fascinerades av miljörollerna hos de bästa rovdjuren. I juni 1963, han startade ett ambitiöst experiment längs Mukkaw Bay i delstaten Washington. I åratal i rad, Paine höll en stenig del av denna strandlinje helt utan sjöstjärnor.

Det var hårt arbete. Paine var tvungen att regelbundet bända bort egensinniga havsstjärnor utanför "sitt" utslag - ibland med en kofot. Sedan skulle han kasta dem i havet.

Innan experimentet, Paine observerade 15 olika djur- och algerarter som bodde i området han bestämde sig för att testa. I juni 1964 - ett år efter att hans sjöstjärna rensades ut - hade det antalet sjunkit till åtta.

Okontrollerad av lila havsstjärnor, barnakspopulationen sköt i höjden. Senare, dessa ersattes av kaliforniska musslor, som kom att dominera terrängen. Genom att förankra sig i stenar i stort antal, musslorna skurit ut andra livsformer. Det gjorde utkanten obeboelig för de flesta tidigare invånare:Även svampar, anemoner och alger - organismer som Pisaster ochraceus äter inte - blev till stor del vräkta.

Alla dessa arter fortsatte att trivas på en annan strandlinje som Paine lämnade orörd. Senare experiment övertygade honom om det Pisaster ochraceus är en "keystone -art, "en varelse som utövar oproportionerligt inflytande över sin omgivning. Eliminera nyckelstenen och hela systemet blir förvirrat.

Domen :Apex -rovdjur påverkar inte bara djuren som de jagar. Att ta bort ett topprovdjur sätter igång en kedjereaktion som kan förändra ett helt ekosystem i grunden.

Tvärtemot vad många tror, Pavlov använde nästan aldrig klockor i sina hundförsök. Istället, han föredrog metronomer, surrare, harmonier och elektriska stötar.