Tieteellisen tiedon prosessin rakenteen antaa sen metodologia. Mutta mitä tällä pitäisi ymmärtää? Kognition on empiirinen tiedon hankkimismenetelmä, joka on luonnehtinut tieteen kehitystä ainakin 1600-luvulta lähtien. Se edellyttää huolellista havainnointia, mikä merkitsee tarkkaa skeptisyyttä havainnon suhteen, koska kognitiiviset oletukset maailman toiminnasta vaikuttavat siihen, miten henkilö tulkitsee havaintoja.
Tällaisiin havaintoihin perustuen hypoteesien muotoileminen induktion avulla; kokeelliset ja mittauksiin perustuvat hypoteeseista tehtyjen päätelmien testit; ja hypoteesien tarkentaminen (tai eliminoiminen) kokeellisten tulosten perusteella. Nämä ovat tieteellisen menetelmän periaatteet, toisin kuin joukko askeleita, jotka koskevat kaikkia tieteellisiä pyrkimyksiä.
Teoreettinen puoli
Vaikka tieteellistä tietoa on erilaisia ja rakenteita, yleensä on jatkuva prosessi, joka sisältää havaintoja luonnosta. Ihmiset luonnollisestiovat uteliaita, joten he usein kysyvät näkemästään tai kuulemastaan ja keksivät usein ideoita tai hypoteeseja siitä, miksi asiat ovat niin kuin ne ovat. Parhaat hypoteesit johtavat ennusteisiin, jotka voidaan testata monin eri tavoin.
Vakuuttavin hypoteesitestaus tulee huolellisesti kontrolloituihin kokeellisiin tietoihin perustuvasta päättelystä. Riippuen siitä, kuinka lisätestit vastaavat ennusteita, alkuperäistä hypoteesia on ehkä tarkennettava, muutettava, laajennettava tai jopa hylättävä. Jos jokin tietty oletus vahvistuu erittäin hyvin, voidaan kehittää yleinen teoria sekä puitteet teoreettiselle tieteelliselle tiedolle.
Prosessiaalinen (käytännöllinen) näkökohta
Vaikka menetelmät vaihtelevat eri aloilla, ne ovat usein samat eri aloilla. Tieteellisen menetelmän prosessi sisältää hypoteesien (arvausten) tekemisen, ennusteiden johtamisen niistä loogisina seurauksina ja sitten kokeiden tai empiiristen havaintojen tekemisen näihin ennusteisiin perustuen. Hypoteesi on teoria, joka perustuu tietoon, joka on saatu etsiessään vastauksia kysymykseen.
Se voi olla tarkka tai laaja. Sitten tutkijat testaavat oletuksia suorittamalla kokeita tai tutkimuksia. Tieteellisen hypoteesin on oltava falsifioitavissa, mikä tarkoittaa, että on mahdollista määrittää kokeen tai havainnon mahdollinen tulos, joka on ristiriidassa siitä johdettujen ennusteiden kanssa. Muuten hypoteesia ei voida mielekkäästi testata.
Kokeilu
Kokeen tarkoituksena on määrittää, ovatko havainnot johdonmukaisia hypoteesista johdettujen ennusteiden kanssa vai ristiriidassa niiden kanssa. Kokeet voidaan suorittaa missä tahansa, autotallista CERNin suureen hadronitörmäyttimeen. Menetelmän muotoilussa on kuitenkin vaikeuksia. Vaikka tieteellinen menetelmä esitetään usein kiinteänä vaihesarjana, se on enemmänkin joukko yleisiä periaatteita.
Kaikki vaiheet eivät tapahdu jokaisessa tieteellisessä tutkimuksessa (ei samassa laajuudessa), eivätkä ne aina ole samassa järjestyksessä. Jotkut filosofit ja tiedemiehet väittävät, ettei tieteellistä menetelmää ole. Tämä on fyysikko Lee Smolinan ja filosofi Paul Feyerabendin mielipide (kirjassaan Against the Method).
Ongelmia
Tieteellisen tiedon ja kognition rakenteen määräävät suurelta osin sen ongelmat. Tieteen historian ikuiset kiistat koskevat:
- Rationalismi, erityisesti René Descartesin suhteen.
- Induktivismi ja/tai empirismi, kuten Francis Bacon ilmaisi. Keskustelusta tuli erityisen suosittu Isaac Newtonin ja hänen seuraajiensa keskuudessa;
- Hypoteesi-deduktivismi, joka nousi esiin 1800-luvun alussa.
Historia
Termi "tieteellinen menetelmä" tai "tieteellinen tieto" ilmestyi 1800-luvulla, jolloin tieteen institutionaalinen kehitys tapahtui merkittävästi ja ilmaantui terminologia, joka loi selkeät rajat tieteen ja ei-tieteen välille, kuten käsitteet " tiedemies" ja "pseudotiede". 1830- ja 1850-luvuillaNiinä vuosina, jolloin pekonismi oli suosittua, luonnontieteilijät, kuten William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill, osallistuivat keskusteluun "induktiosta" ja "faktoista" ja keskittyivät tiedon tuottamiseen. 1800-luvun lopulla realismi vs. antirealismi -keskusteluja käytiin voimakkaina tieteellisinä teorioina, jotka ylittivät havaittavan sekä tieteellisen tiedon ja kognition rakenteen.
Termi "tieteellinen menetelmä" yleistyi 1900-luvulla, ja se esiintyi sanakirjoissa ja luonnontieteiden oppikirjoissa, vaikka sen merkitys ei ole saavuttanut tieteellistä yksimielisyyttä. Huolimatta kasvusta 1900-luvun puolivälissä, tuon vuosisadan loppuun mennessä lukuisat vaikutusv altaiset tiedefilosofit, kuten Thomas Kuhn ja Paul Feyerabend kyseenalaisti "tieteellisen menetelmän" universaalisuuden ja näin tehdessään korvasivat suurelta osin käsityksen tieteestä homogeenisena. ja universaali menetelmä, jossa käytetään heterogeenista ja paikallista käytäntöä. Erityisesti Paul Feyerabend väitti, että on olemassa tiettyjä yleismaailmallisia tieteen sääntöjä, jotka määräävät tieteellisen tiedon erityispiirteet ja rakenteen.
Koko prosessi sisältää hypoteesien (teorioiden, olettamusten) tekemisen, ennusteiden johtamisen niistä loogisina seurauksina ja sitten näihin ennusteisiin perustuvien kokeiden suorittamisen sen määrittämiseksi, oliko alkuperäinen hypoteesi oikea. Menetelmän tässä muotoilussa on kuitenkin vaikeuksia. Vaikka tieteellinen menetelmä esitetään usein kiinteänä vaihesarjana, nämä toiminnot on parasta nähdä yleisinä periaatteina.
Kaikki vaiheet eivät tapahdu kaikissa tieteissä(ei samassa laajuudessa), eivätkä ne aina suoriteta samassa järjestyksessä. Kuten tiedemies ja filosofi William Whewell (1794–1866) totesi, "kekseliäisyyttä, näkemystä, neroutta" tarvitaan joka vaiheessa. Tieteellisen tiedon rakenne ja tasot muotoiltiin juuri 1800-luvulla.
Kysymysten tärkeys
Kysymys voi viitata tietyn havainnon selittämiseen - "Miksi taivas on sininen" - mutta se voi olla myös avoin - "Kuinka voin kehittää lääkkeen tämän sairauden hoitoon." Tämä vaihe sisältää usein todisteiden etsimisen ja arvioimisen aikaisemmista kokeista, henkilökohtaisista tieteellisistä havainnoista tai väitteistä sekä muiden tutkijoiden työstä. Jos vastaus on jo tiedossa, voidaan esittää toinen näyttöön perustuva kysymys. Kun tieteellistä menetelmää sovelletaan tutkimukseen, hyvän kysymyksen tunnistaminen voi olla erittäin vaikeaa ja vaikuttaa tutkimuksen lopputulokseen.
Hypoteesit
Oletus on teoria, joka perustuu tietoon, joka on saatu muotoilemalla kysymys, joka voi selittää minkä tahansa tietyn käyttäytymisen. Hypoteesi voi olla hyvin spesifinen, kuten Einsteinin ekvivalenssiperiaate tai Francis Crickin "DNA tekee RNA:sta proteiinia", tai se voi olla laaja, kuten tuntemattomat lajit elävät v altamerten tutkimattomissa syvyyksissä.
Tilastollinen hypoteesi on oletus tietystä tilastojoukosta. Väestö voi olla esimerkiksi ihmisiä, joilla on jokin tietty sairaus. Teoria voisi olla, että uusi lääke parantaa taudin joillakin näistä ihmisistä. Ehdot ovat yleensätilastollisiin hypoteeseihin liittyvät nollahypoteesit ja vaihtoehtoiset hypoteesit.
Nulla - oletus, että tilastollinen hypoteesi on väärä. Esimerkiksi, että uusi lääke ei tee mitään ja mikä tahansa huume johtuu onnettomuudesta. Tutkijat haluavat yleensä osoittaa, että nolla-arvaus on väärä.
Vaihtoehtoinen hypoteesi on toivottu tulos, että lääke toimii paremmin kuin sattuma. Viimeinen huomio: tieteellisen teorian on oltava falsifioitavissa, mikä tarkoittaa, että on mahdollista määrittää kokeen mahdollinen tulos, joka on ristiriidassa hypoteesista johdettujen ennusteiden kanssa; muuten sitä ei voida tarkoituksenmukaisesti varmistaa.
Teorian muodostuminen
Tässä vaiheessa määritetään hypoteesin loogiset vaikutukset. Sitten valitaan yksi tai useampi ennuste lisätestausta varten. Mitä epätodennäköisemmin ennustus pitää paikkansa pelkän sattuman johdosta, sitä vakuuttavampi se on, jos se toteutuu. Todisteet ovat myös vahvempia, jos vastausta ennusteeseen ei vielä tiedetä harhan vaikutuksen vuoksi (katso myös viesti).
Ihannetapauksessa ennusteen tulisi myös erottaa hypoteesi todennäköisistä vaihtoehdoista. Jos kaksi oletusta tekevät saman ennusteen, ennusteen täyttäminen ei ole todiste yhdestä tai toisesta. (Nämä väitteet todisteiden suhteellisesta vahvuudesta voidaan johtaa matemaattisesti Bayesin lauseen avulla.)
Hypoteesin testaus
Tämä on tutkimus siitä, käyttäytyykö todellinen maailma ennustetulla tavallahypoteesi. Tiedemiehet (ja muut) testaavat oletuksia tekemällä kokeita. Tavoitteena on selvittää, ovatko todellisen maailman havainnot johdonmukaisia vai ristiriidassa hypoteesista johdettujen ennusteiden kanssa. Jos he ovat samaa mieltä, luottamus teoriaan kasvaa. Muuten se pienenee. Sopimus ei takaa, että hypoteesi on totta; tulevat kokeet voivat paljastaa ongelmia.
Karl Popper neuvoi tutkijoita yrittämään väärentää olettamuksia, eli etsimään ja testaamaan niitä kokeita, jotka vaikuttavat kaikkein kyseenalaisimmista. Suuri määrä onnistuneita vahvistuksia ei ole ratkaiseva, jos ne ovat peräisin kokeista, joilla vältetään riski.
Kokeilu
Kokeet tulisi suunnitella siten, että mahdolliset virheet minimoidaan, erityisesti käyttämällä asianmukaisia tieteellisiä kontrolleja. Esimerkiksi huumehoitotestit tehdään yleensä kaksoissokkotesteinä. Tutkittava, joka voi tietämättään näyttää muille, mitkä näytteet ovat haluttuja testilääkkeitä ja mitkä lumelääkettä, ei tiedä mitkä niistä. Tällaiset vihjeet voivat vaikuttaa koehenkilöiden reaktioihin, mikä määrittää tietyn kokeen rakenteen. Nämä tutkimusmuodot ovat tärkein osa oppimisprosessia. Ne ovat mielenkiintoisia myös sen (tieteellisen tiedon) rakenteen, tasojen ja muodon tutkimisen kann alta.
Lisäksi kokeen epäonnistuminen ei välttämättä tarkoita, että hypoteesi on väärä. Tutkimus riippuu aina useista teorioista. Esimerkiksi, että testilaitteet toimivat kunnolla jaepäonnistuminen voi johtua jonkin sitä tukevan hypoteesin epäonnistumisesta. Arvelut ja kokeet ovat olennainen osa tieteellisen tiedon rakennetta (ja muotoa).
Jälkimmäinen voidaan tehdä yliopiston laboratoriossa, keittiön pöydällä, merenpohjassa, Marsilla (jollakin työkoneella) ja muualla. Tähtitieteilijät tekevät testejä etsiessään planeettoja kaukaisten tähtien ympäriltä. Lopuksi useimmat yksittäiset kokeet käsittelevät hyvin erityisiä aiheita käytännön syistä. Tämän seurauksena näyttöä laajemmista aiheista kertyy yleensä vähitellen, kuten tieteellisen tiedon metodologian rakenne edellyttää.
Tulosten kerääminen ja opiskelu
Tässä prosessissa määritetään, mitä kokeen tulokset osoittavat, ja päätetään, miten edetä. Teorian ennusteita verrataan nollahypoteesin ennusteisiin sen määrittämiseksi, kuka osaa parhaiten selittää tiedot. Tapauksissa, joissa koe toistetaan monta kertaa, voidaan tarvita tilastollinen analyysi, kuten khin neliö-testi.
Jos todisteet kumoavat oletuksen, vaaditaan uusi; Jos koe vahvistaa hypoteesin, mutta tiedot eivät ole riittävän vahvoja korkeaan luotettavuuteen, on testattava muita ennusteita. Kun todisteet tukevat teoriaa vahvasti, voidaan esittää uusi kysymys, joka antaa syvemmän ymmärryksen samasta aiheesta. Tämä määrittää myös tieteellisen tiedon rakenteen, menetelmät ja muodot.
Todisteita muilta tutkijoilta ja kokemuksia useinmukana missä tahansa prosessin vaiheessa. Kokeen monimutkaisuudesta riippuen voi kestää useita iteraatioita, jotta saadaan kerättyä tarpeeksi todisteita ja sitten vastata kysymykseen luottavaisesti tai luoda useita vastauksia hyvin tarkkoihin kysymyksiin ja vastata sitten yhteen laajempaan kysymykseen. Tämä kysymysten esittämistapa määrittää tieteellisen tiedon rakenteen ja muodot.
Jos koetta ei voida toistaa samojen tulosten saamiseksi, se tarkoittaa, että alkuperäiset tiedot ovat saattaneet olla väärät. Tämän seurauksena yksi koe suoritetaan yleensä useita kertoja, varsinkin kun on kontrolloimattomia muuttujia tai muita viitteitä kokeellisesta virheestä. Merkittäviä tai odottamattomia tuloksia varten muut tutkijat voivat myös yrittää toistaa niitä itselleen, varsinkin jos se on tärkeää heidän oman työnsä kann alta.
Ulkoinen tieteellinen arviointi, auditointi, asiantuntemus ja muut menettelyt
Mihin tieteellisen tiedon rakenteen, sen menetelmien ja muotojen auktoriteetti perustuu? Ensinnäkin asiantuntijoiden mielipiteen perusteella. Sen muodostavat asiantuntijat, jotka yleensä antavat arvostelunsa nimettömänä, arvioimalla kokeen. Jotkin aikakauslehdet vaativat, että kokeilija toimittaa luettelot mahdollisista arvioijista, varsinkin jos ala on erittäin erikoistunut.
Vertaisarviointi ei vahvista tulosten oikeellisuutta, vain sitä, että arvioijan mielestä itse kokeet olivat päteviä (kokeen tekijän antaman kuvauksen perusteella). Jos työ on vertaisarvioitu, mikä saattaa joskus vaatia uusia kokeilujaarvostelijat, se julkaistaan asianmukaisessa tieteellisessä lehdessä. Tulokset julkaiseva aikakauslehti kertoo työn koetun laadun.
Datan tallentaminen ja jakaminen
Tutkijat ovat yleensä varovaisia tallentaessaan tietojaan, minkä vaativat Ludwik Fleck (1896–1961) ja muut. Vaikka niitä ei tavallisesti vaadita, heitä voidaan pyytää toimittamaan raportteja muille tutkijoille, jotka haluavat toistaa alkuperäiset tulokset (tai osia alkuperäisistä tuloksistaan), ja ne voivat ulottua kaikkien kokeellisten näytteiden vaihtoon, joita voi olla vaikea saada.
Klassikko
Klassinen tieteellisen tiedon malli on peräisin Aristoteleelta, joka erotti likimääräisen ja eksaktin ajattelun muodot, hahmotteli deduktiivisen ja induktiivisen päättelyn kolmikantajärjestelmän ja harkitsi myös monimutkaisia vaihtoehtoja, kuten päättelyä tieteellisen tiedon rakenteesta., sen menetelmät ja muodot.
Hypoteettinen-deduktiivinen malli
Tämä malli tai menetelmä on ehdotettu kuvaus tieteellisestä menetelmästä. Tässä hypoteesin ennusteet ovat keskeisiä: jos oletat, että teoria on oikea, mitkä ovat seuraukset?
Jos lisäempiiriset tutkimukset eivät osoita, että nämä ennusteet ovat yhdenmukaisia havaitun maailman kanssa, voimme päätellä, että olettamus on väärä.
Pragmaattinen malli
On aika puhua tieteellisen tiedon rakenteen ja menetelmien filosofiasta. Charles Sanders Pierce (1839–1914) luonnehtiitutkimus (tutkimus) ei ole totuuden tavoittelua sinänsä, vaan kamppailua päästäkseen eroon ärsyttävistä, hillitsevistä epäilyistä, joita yllätykset, erimielisyydet ja niin edelleen synnyttävät. Hänen päätelmänsä on edelleen ajankohtainen. Pohjimmiltaan hän muotoili tieteellisen tiedon rakenteen ja logiikan.
Pearce uskoi, että hidas, epäröivä lähestymistapa kokeiluun voi olla vaarallista käytännön asioissa ja että tieteellinen menetelmä sopi parhaiten teoreettiseen tutkimukseen. Mitä puolestaan ei pitäisi imeä muihin menetelmiin ja käytännön tarkoituksiin. Järjen "ensimmäinen sääntö" on, että oppiakseen on pyrittävä oppimaan ja sen seurauksena ymmärtämään tieteellisen tiedon rakenne, sen menetelmät ja muodot.
Edut
Keskityen selitysten luomiseen Peirce kuvaili oppimaansa termiä koordinoivana kolmenlaisia päätelmiä tarkoituksenmukaisessa syklissä, joka keskittyy epäilyksen ratkaisemiseen:
- Selitys. Hypoteesin epämääräinen alustava mutta deduktiivinen analyysi, jotta sen osat saadaan mahdollisimman selkeiksi, kuten tieteellisen tiedon menetelmän käsite ja rakenne edellyttää.
- Mielenosoitus. Deduktiivinen päättely, euklidinen menettely. Hypoteesin seurausten päättäminen eksplisiittisesti ennusteiksi, testauksen induktiolle löydettävistä todisteista. Tutkiva tai tarvittaessa teoreettinen.
- Induktio. Induktiosäännön pitkän aikavälin sovellettavuus johdetaan periaatteesta (olettaen, että päättely yleensä on)että todellinen on vain lopullisen lausunnon kohde, johon riittävä tutkimus voi johtaa; mihin tällainen prosessi koskaan johtaakaan, ei ole todellista. Jatkuvaa testausta tai havainnointia sisältävä induktio noudattaa menetelmää, joka riittävällä konservaatiolla vähentää virheensä alle minkä tahansa enn alta määrätyn asteen.
Tieteellinen menetelmä on ylivertainen siinä mielessä, että se on erityisesti suunniteltu saavuttamaan (lopulta) turvallisimmat uskomukset, joihin menestyneimmät käytännöt voivat perustua.
Alkaen ajatuksesta, että ihmiset eivät etsi totuutta sinänsä, vaan sen sijaan että hillitsisivät ärsyttäviä, pidättelemään epäilyksiä, Pierce osoitti, kuinka kamppailun kautta jotkut voivat totella totuutta rehellisyyden nimissä. uskoa, etsiä totuuden oppaana mahdolliselle harjoitukselle. Hän muotoili tieteellisen tiedon analyyttisen rakenteen, sen menetelmät ja muodot.
