Strukturo procesa znanstvenega spoznanja daje njegova metodologija. Toda kaj je treba s tem razumeti? Spoznanje je empirična metoda pridobivanja znanja, ki je značilna za razvoj znanosti vsaj od 17. stoletja. Vključuje natančno opazovanje, kar pomeni strog skepticizem glede tega, kar se opazuje, glede na to, da kognitivne predpostavke o tem, kako deluje svet, vplivajo na to, kako oseba interpretira zaznavanje.
Vključuje oblikovanje hipotez z indukcijo, ki temelji na takih opazovanjih; eksperimentalni in meritveni testi sklepov, pridobljenih iz hipotez; in izpopolnjevanje (ali odprava) hipotez na podlagi eksperimentalnih rezultatov. To so načela znanstvene metode, v nasprotju z nizom korakov, ki veljajo za vsa znanstvena prizadevanja.
Teoretični vidik
Čeprav obstajajo različne vrste in strukture znanstvenega znanja, na splošno obstaja stalen proces, ki vključuje opazovanja o naravnem svetu. Ljudje naravnoso radovedni, zato pogosto postavljajo vprašanja o tem, kaj vidijo ali slišijo, in pogosto pridejo z idejami ali hipotezami o tem, zakaj so stvari takšne, kot so. Najboljše hipoteze vodijo do napovedi, ki jih je mogoče preizkusiti na različne načine.
Najbolj prepričljivo testiranje hipotez izhaja iz sklepanja, ki temelji na skrbno nadzorovanih eksperimentalnih podatkih. Glede na to, kako se dodatni testi ujemajo z napovedmi, bo morda treba prvotno hipotezo izboljšati, spremeniti, razširiti ali celo zavrniti. Če je določena predpostavka zelo dobro potrjena, se lahko razvije splošna teorija, pa tudi okvir za teoretično znanstveno znanje.
Proceduralni (praktični) vidik
Čeprav se postopki od enega študijskega področja do drugega razlikujejo, so pogosto enaki za različna področja. Proces znanstvene metode vključuje izdelavo hipotez (ugibanj), izpeljavo napovedi iz njih kot logičnih posledic in nato izvajanje eksperimentov ali empiričnih opazovanj na podlagi teh napovedi. Hipoteza je teorija, ki temelji na znanju, pridobljenem pri iskanju odgovorov na vprašanje.
Lahko je specifičen ali širok. Znanstveniki nato preizkušajo domneve z izvajanjem poskusov ali študij. Znanstvena hipoteza mora biti ponarejena, kar pomeni, da je mogoče določiti možen izid eksperimenta ali opazovanja, ki je v nasprotju z napovedmi, ki izhajajo iz nje. V nasprotnem primeru hipoteze ni mogoče smiselno preizkusiti.
Poskusi
Namen eksperimenta je ugotoviti, ali so opažanja skladna z ali v nasprotju z napovedmi, ki izhajajo iz hipoteze. Eksperimenti se lahko izvajajo kjerkoli, od garaže do CERN-ovega velikega hadronskega trkalnika. Vendar pa obstajajo težave pri oblikovanju metode. Čeprav je znanstvena metoda pogosto predstavljena kot fiksno zaporedje korakov, je bolj skupek splošnih načel.
V vseh znanstvenih študijah se ne izvajajo vsi koraki (ne v enakem obsegu) in niso vedno v istem vrstnem redu. Nekateri filozofi in znanstveniki trdijo, da znanstvene metode ni. Tako menita fizik Lee Smolina in filozof Paul Feyerabend (v njegovi knjigi Proti metodi).
Probleme
Strukturo znanstvenega znanja in spoznanja v veliki meri določajo njegovi problemi. Večletni spori v zgodovini znanosti zadevajo:
- Racionalizem, zlasti glede Renéja Descartesa.
- Induktivizem in/ali empirizem, kot se je izrazil Francis Bacon. Razprava je postala še posebej priljubljena pri Isaacu Newtonu in njegovih privržencih;
- Hipoteza-deduktivizem, ki je prišel v ospredje v začetku 19. stoletja.
Zgodovina
Izraz "znanstvena metoda" ali "znanstveno znanje" se je pojavil v 19. stoletju, ko je prišlo do pomembnega institucionalnega razvoja znanosti in se je pojavila terminologija, ki je vzpostavila jasne meje med znanostjo in neznanostjo, kot so koncepti " znanstvenik" in "psevdoznanost". V 1830-ih in 1850-ih letihV letih, ko je bil baconizem priljubljen, so naravoslovci, kot so William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill, sodelovali v razpravah o »indukciji« in »dejstvih« ter se osredotočali na to, kako pridobiti znanje. V poznem 19. stoletju so bile razprave o realizmu proti antirealizmu močne znanstvene teorije, ki so presegle opazno, pa tudi strukturo znanstvenega znanja in spoznanja.
Izraz "znanstvena metoda" je postal razširjen v dvajsetem stoletju in se je pojavil v slovarjih in naravoslovnih učbenikih, čeprav njegov pomen ni dosegel znanstvenega konsenza. Kljub rasti sredi dvajsetega stoletja so do konca tega stoletja številni vplivni filozofi znanosti, kot sta Thomas Kuhn in Paul Feyerabend, postavili pod vprašaj univerzalnost "znanstvene metode" in s tem v veliki meri nadomestili pojem znanosti kot homogene in univerzalna metoda z uporabo heterogene in lokalne prakse. Zlasti Paul Feyerabend je trdil, da obstajajo nekatera univerzalna pravila znanosti, ki določajo posebnosti in strukturo znanstvenega znanja.
Celoten proces vključuje izdelavo hipotez (teorij, domnev), izpeljavo napovedi iz njih kot logičnih posledic in nato izvajanje eksperimentov na podlagi teh napovedi, da se ugotovi, ali je bila prvotna hipoteza pravilna. Vendar pa obstajajo težave pri tej formulaciji metode. Čeprav je znanstvena metoda pogosto predstavljena kot določeno zaporedje korakov, je te dejavnosti najbolje obravnavati kot splošna načela.
V vseh znanstvenih korakih se ne izvajajo vsi korakištudija (ne v enakem obsegu) in se ne izvajajo vedno v istem vrstnem redu. Kot je opozoril znanstvenik in filozof William Whewell (1794–1866), so "iznajdljivost, vpogled, genij" potrebni na vsaki stopnji. Struktura in ravni znanstvenega znanja so bile oblikovane natančno v 19. stoletju.
Pomen vprašanj
Vprašanje se lahko nanaša na razlago določenega opažanja – »Zakaj je nebo modro« – vendar je lahko tudi odprto – »Kako lahko razvijem zdravilo za zdravljenje te posebne bolezni.« Ta stopnja pogosto vključuje iskanje in ocenjevanje dokazov iz prejšnjih poskusov, osebnih znanstvenih opazovanj ali trditev ter dela drugih znanstvenikov. Če je odgovor že znan, se lahko postavi drugo vprašanje na podlagi dokazov. Pri uporabi znanstvene metode za raziskovanje je lahko določitev dobrega vprašanja zelo težavna in bo vplivala na izid raziskave.
Hipoteze
Predpostavka je teorija, ki temelji na znanju, pridobljenem pri oblikovanju vprašanja, ki lahko pojasni katero koli vedenje. Hipoteza je lahko zelo specifična, kot je Einsteinovo načelo enakovrednosti ali Francis Crick, "DNK naredi RNA tvori beljakovine", ali pa je široka, na primer neznane življenjske vrste, ki živijo v neraziskanih globinah oceanov.
Statistična hipoteza je predpostavka o dani statistični populaciji. Na primer, prebivalstvo so lahko ljudje z določeno boleznijo. Teorija bi lahko bila, da bo novo zdravilo pri nekaterih od teh ljudi pozdravilo bolezen. Pogoji so običajnos statističnimi hipotezami so povezane ničelne in alternativne hipoteze.
Null - predpostavka, da je statistična hipoteza napačna. Na primer, da novo zdravilo ne naredi nič in da je vsako zdravilo posledica nesreče. Raziskovalci običajno želijo pokazati, da je ničelno ugibanje napačno.
Alternativna hipoteza je želeni rezultat, da zdravilo deluje bolje kot naključje. Še zadnja točka: znanstvena teorija mora biti ponarejena, kar pomeni, da je mogoče določiti možen izid eksperimenta, ki je v nasprotju z napovedmi, ki izhajajo iz hipoteze; sicer je ni mogoče smiselno preveriti.
Oblikovanje teorije
Ta korak vključuje določitev logičnih posledic hipoteze. Nato se za nadaljnje testiranje izbere ena ali več napovedi. Manjša kot je verjetnost, da bi bila napoved resnična zgolj po naključju, bolj prepričljiva bo, če se uresniči. Dokazi so močnejši tudi, če odgovor na napoved še ni znan zaradi vpliva pristranskosti (glej tudi sporočilo).
V idealnem primeru bi morala napoved razlikovati tudi hipotezo od verjetnih alternativ. Če dve predpostavki dajeta isto napoved, izpolnjevanje napovedi ni dokaz za eno ali drugo. (Te izjave o relativni moči dokazov je mogoče matematično izpeljati z Bayesovim izrekom.)
Testiranje hipotez
To je študija o tem, ali se resnični svet obnaša, kot je bilo predvidenohipoteza. Znanstveniki (in drugi) preizkušajo domneve s poskusi. Cilj je ugotoviti, ali so opazovanja resničnega sveta skladna ali v nasprotju z napovedmi, ki izhajajo iz hipoteze. Če se strinjajo, se zaupanje v teorijo poveča. V nasprotnem primeru se zmanjša. Konvencija ne zagotavlja, da je hipoteza resnična; prihodnji poskusi lahko razkrijejo težave.
Karl Popper je znanstvenikom svetoval, naj poskušajo ponarediti domneve, torej najti in preizkusiti tiste poskuse, ki se zdijo najbolj dvomljivi. Veliko število uspešnih potrditev ni dokončno, če izhajajo iz poskusov, ki se izogibajo tveganju.
Poskusi
Poskusi bi morali biti zasnovani tako, da zmanjšajo možne napake, zlasti z uporabo ustreznih znanstvenih kontrol. Na primer, testi zdravljenja z drogami se običajno izvajajo kot dvojno slepi testi. Oseba, ki lahko nevede pokaže drugim, kateri vzorci so želena testna zdravila in kateri placebo, ne ve, kateri. Takšni znaki lahko vplivajo na odzive subjektov, kar določa strukturo v določenem poskusu. Te oblike raziskovanja so najpomembnejši del učnega procesa. Zanimivi so tudi z vidika preučevanja njegove (znanstvene) strukture, ravni in oblike.
Prav tako neuspeh poskusa ne pomeni nujno, da je hipoteza napačna. Raziskave so vedno odvisne od več teorij. Na primer, da testna oprema deluje pravilno inneuspeh je lahko neuspeh ene od podpornih hipotez. Domneve in eksperimenti so sestavni del strukture (in oblike) znanstvenega znanja.
Slednje je mogoče narediti v univerzitetnem laboratoriju, na kuhinjski mizi, na oceanskem dnu, na Marsu (z uporabo enega od delujočih roverjev) in drugod. Astronomi izvajajo teste, ki iščejo planete okoli oddaljenih zvezd. Končno se večina posameznih eksperimentov iz praktičnih razlogov ukvarja z zelo specifičnimi temami. Posledično se dokazi o širših temah običajno kopičijo postopoma, kot zahteva struktura metodologije znanstvenega znanja.
Zbiranje in preučevanje rezultatov
Ta postopek vključuje ugotavljanje, kaj kažejo rezultati poskusa, in odločitev, kako nadaljevati. Napovedi teorije se primerjajo z napovedmi ničelne hipoteze, da se ugotovi, kdo je najbolje sposoben razložiti podatke. V primerih, ko se poskus večkrat ponovi, bo morda potrebna statistična analiza, kot je hi-kvadrat test.
Če dokazi ovržejo domnevo, je potreben nov; če poskus potrdi hipotezo, vendar podatki niso dovolj močni za visoko zaupanje, je treba preizkusiti druge napovedi. Ko je teorija močno podprta z dokazi, se lahko postavi novo vprašanje, da se zagotovi globlje razumevanje iste teme. To določa tudi strukturo znanstvenega znanja, njegove metode in oblike.
Dokazi drugih znanstvenikov in izkušnje pogostovključeni v kateri koli fazi postopka. Odvisno od kompleksnosti poskusa bo morda potrebnih veliko ponovitev, da se zbere dovolj dokazov in nato samozavestno odgovori na vprašanje ali ustvari veliko odgovorov na zelo specifična vprašanja in nato odgovori na eno širše. Ta metoda postavljanja vprašanj določa strukturo in oblike znanstvenega znanja.
Če poskusa ni mogoče ponoviti za enake rezultate, to pomeni, da so bili izvirni podatki morda napačni. Posledično se en poskus običajno izvede večkrat, zlasti če obstajajo nenadzorovane spremenljivke ali drugi znaki eksperimentalne napake. Za pomembne ali nepričakovane rezultate jih lahko tudi drugi znanstveniki poskušajo reproducirati sami, še posebej, če bo to pomembno za njihovo delo.
Zunanja znanstvena ocena, revizija, strokovno znanje in drugi postopki
Na čem temelji avtoriteta strukture znanstvenega znanja, njegovih metod in oblik? Najprej po mnenju strokovnjakov. Oblikuje se z ocenjevanjem eksperimenta s strani strokovnjakov, ki običajno anonimno podajo svoj pregled. Nekatere revije zahtevajo, da eksperimentator zagotovi sezname možnih recenzentov, zlasti če je področje zelo specializirano.
Percenzija ne potrjuje pravilnosti rezultatov, le da so bili po mnenju recenzenta sami poskusi veljavni (na podlagi opisa, ki ga je dal eksperimentator). Če je delo strokovno recenzirano, kar lahko včasih zahteva nove poskuserecenzentov, bo objavljena v ustrezni znanstveni reviji. Določena revija, ki objavlja rezultate, kaže na zaznano kakovost dela.
Snemanje in deljenje podatkov
Znanstveniki so ponavadi previdni pri zapisovanju svojih podatkov, kar zahtevajo Ludwik Fleck (1896–1961) in drugi. Čeprav to običajno ni potrebno, se lahko od njih zahteva, da predložijo poročila drugim znanstvenikom, ki želijo reproducirati svoje prvotne rezultate (ali dele njihovih prvotnih rezultatov), ki segajo na izmenjavo eksperimentalnih vzorcev, ki jih je morda težko dobiti.
Classic
Klasični model znanstvenega znanja izvira od Aristotela, ki je ločil med oblikami približnega in natančnega mišljenja, orisal tripartitno shemo deduktivnega in induktivnega sklepanja ter obravnaval tudi kompleksne možnosti, kot je sklepanje o strukturi znanstvenega znanja., njegove metode in oblike.
Hipotetično-deduktivni model
Ta model ali metoda je predlagani opis znanstvene metode. Tu so napovedi iz hipoteze osrednjega pomena: če domnevate, da je teorija pravilna, kakšne so posledice?
Če nadaljnje empirične raziskave ne pokažejo, da so te napovedi skladne z opazovanim svetom, lahko sklepamo, da je predpostavka napačna.
Pragmatični model
Čas je, da spregovorimo o filozofiji strukture in metodah znanstvenega spoznanja. Charles Sanders Pierce (1839–1914) je označilraziskovanje (študija) ni kot iskanje resnice kot take, ampak kot boj, da bi se izognili nadležnim, omejevalnim dvomom, ki jih povzročajo presenečenja, nesoglasja ipd. Njegov zaključek je aktualen še danes. On je v bistvu oblikoval strukturo in logiko znanstvenega znanja.
Pearce je verjel, da je lahko počasen, obotavljajoči pristop k eksperimentu nevaren v praktičnih zadevah in da je znanstvena metoda najbolj primerna za teoretično raziskovanje. Kar pa se ne bi smelo absorbirati z drugimi metodami in praktičnimi nameni. »Prvo pravilo« razuma je, da si je za učenje treba prizadevati za učenje in posledično razumeti strukturo znanstvenega znanja, njegove metode in oblike.
Ugodnosti
S poudarkom na ustvarjanju razlag je Peirce opisal izraz, ki se ga uči, kot usklajevanje treh vrst sklepanja v namenskem ciklu, osredotočenem na razrešitev dvoma:
- Razlaga. Nejasna predhodna, a deduktivna analiza hipoteze, da bi bili njeni deli čim bolj jasni, kot zahtevata koncept in struktura metode znanstvenega spoznanja.
- Demonstracija. Deduktivno sklepanje, Evklidov postopek. Eksplicitno sklepanje o posledicah hipoteze kot napovedi, za indukcijo za testiranje, o dokazih, ki jih je treba najti. Preiskovalno ali, če je potrebno, teoretično.
- Indukcija. Dolgoročna uporabnost pravila indukcije izhaja iz načela (ob predpostavki, da je na splošno sklepanje)da je resnično le predmet končnega mnenja, do katerega lahko pripelje ustrezna preiskava; karkoli bo tak proces kdaj pripeljal, ne bo resnično. Indukcija, ki vključuje tekoče testiranje ali opazovanje, sledi metodi, ki bo z zadostnim ohranjanjem zmanjšala svojo napako pod katero koli vnaprej določeno stopnjo.
Znanstvena metoda je boljša v tem, da je posebej zasnovana za doseganje (končno) najbolj varnih prepričanj, na katerih lahko temeljijo najuspešnejše prakse.
Izhajajoč iz ideje, da ljudje ne iščejo resnice same po sebi, ampak namesto da bi umiril razdražljiv, zadrževal dvome, je Pierce pokazal, kako lahko nekateri z bojem ubogajo resnico v imenu poštenosti vero, iskati kot vodilo resnice za morebitno prakso. Oblikoval je analitično strukturo znanstvenega znanja, njegove metode in oblike.
