Strukturu procesa znanstvenog saznanja daje njegova metodologija. Ali što pod tim treba razumjeti? Spoznaja je empirijska metoda dobivanja znanja koja je obilježila razvoj znanosti barem od 17. stoljeća. To uključuje pažljivo promatranje, što podrazumijeva strogi skepticizam prema onome što se promatra, s obzirom na to da kognitivne pretpostavke o tome kako svijet funkcionira utječu na to kako osoba tumači percepciju.
Uključuje formuliranje hipoteza putem indukcije na temelju takvih opažanja; eksperimentalni i mjereni testovi zaključaka izvedenih iz hipoteza; i doradu (ili eliminaciju) hipoteza na temelju eksperimentalnih rezultata. Ovo su principi znanstvene metode, za razliku od skupa koraka koji se primjenjuju na sve znanstvene pothvate.
Teoretski aspekt
Iako postoje različite vrste i strukture znanstvenog znanja, općenito, postoji kontinuirani proces koji uključuje promatranja o prirodnom svijetu. Ljudi prirodnosu radoznali, pa često postavljaju pitanja o tome što vide ili čuju, i često dolaze s idejama ili hipotezama o tome zašto su stvari takve kakve jesu. Najbolje hipoteze dovode do predviđanja koja se mogu testirati na razne načine.
Najuvjerljivija provjera hipoteza dolazi iz zaključivanja temeljenog na pažljivo kontroliranim eksperimentalnim podacima. Ovisno o tome kako se dodatni testovi podudaraju s predviđanjima, izvornu hipotezu će možda trebati pročistiti, modificirati, proširiti ili čak odbaciti. Ako određena pretpostavka postane vrlo dobro potvrđena, može se razviti opća teorija, kao i okvir za teorijske znanstvene spoznaje.
Proceduralni (praktični) aspekt
Iako se postupci razlikuju od jednog do drugog područja studija, često su isti za različita područja. Proces znanstvene metode uključuje postavljanje hipoteza (nagađanja), izvođenje predviđanja iz njih kao logičkih posljedica, a zatim izvođenje eksperimenata ili empirijskih opažanja na temelju tih predviđanja. Hipoteza je teorija koja se temelji na znanju stečenom tražeći odgovore na pitanje.
Može biti specifičan ili širok. Znanstvenici zatim provjeravaju pretpostavke provodeći eksperimente ili studije. Znanstvena hipoteza mora biti krivotvoriva, što znači da je moguće odrediti mogući ishod eksperimenta ili opažanja koji je u suprotnosti s predviđanjima izvedenim iz nje. Inače, hipoteza se ne može smisleno testirati.
Eksperiment
Svrha eksperimenta je utvrditi jesu li opažanja u skladu s predviđanjima izvedenim iz hipoteze ili u suprotnosti s njima. Eksperimenti se mogu provoditi bilo gdje, od garaže do CERN-ovog Velikog hadronskog sudarača. Međutim, postoje poteškoće u formuliranju metode. Iako se znanstvena metoda često predstavlja kao fiksni slijed koraka, ona je više skup općih principa.
Ne odvijaju se svi koraci u svakoj znanstvenoj studiji (ne u istoj mjeri) i nisu uvijek istim redoslijedom. Neki filozofi i znanstvenici tvrde da ne postoji znanstvena metoda. Ovo je mišljenje fizičara Leeja Smoline i filozofa Paula Feyerabenda (u njegovoj knjizi Against the Method).
Problemi
Struktura znanstvenog znanja i spoznaje uvelike je određena njegovim problemima. Višegodišnji sporovi u povijesti znanosti:
- Racionalizam, posebno s obzirom na Renéa Descartesa.
- Induktivizam i/ili empirizam, kako je to rekao Francis Bacon. Rasprava je postala posebno popularna kod Isaaca Newtona i njegovih sljedbenika;
- Hipoteza-deduktivizam, koji je došao do izražaja početkom 19. stoljeća.
Povijest
Izraz "znanstvena metoda" ili "znanstveno znanje" pojavio se u 19. stoljeću, kada je došlo do značajnog institucionalnog razvoja znanosti i pojavila se terminologija koja je uspostavila jasne granice između znanosti i ne-znanosti, kao što su koncepti " znanstvenik" i "pseudoznanost". Tijekom 1830-ih i 1850-ih godinaTijekom godina kada je bakonizam bio popularan, prirodoslovci poput Williama Whewella, Johna Herschela, Johna Stuarta Milla bili su uključeni u rasprave o "indukciji" i "činjenicama" i usredotočili se na to kako generirati znanje. U kasnom 19. stoljeću, debate između realizma i antirealizma vodile su se kao snažne znanstvene teorije koje su nadilazile vidljivo, kao i strukturu znanstvenog znanja i spoznaje.
Izraz "znanstvena metoda" postao je raširen u dvadesetom stoljeću, pojavljujući se u rječnicima i znanstvenim udžbenicima, iako njegovo značenje nije doseglo znanstveni konsenzus. Unatoč rastu sredinom dvadesetog stoljeća, do kraja tog stoljeća, brojni utjecajni filozofi znanosti kao što su Thomas Kuhn i Paul Feyerabend doveli su u pitanje univerzalnost "znanstvene metode" i pritom uvelike zamijenili pojam znanosti kao homogene i univerzalna metoda koja koristi heterogenu i lokalnu praksu. Konkretno, Paul Feyerabend je tvrdio da postoje određena univerzalna pravila znanosti, koja određuju specifičnosti i strukturu znanstvenog znanja.
Cijeli proces uključuje stvaranje hipoteza (teorija, pretpostavki), izvođenje predviđanja iz njih kao logičnih posljedica, a zatim izvođenje eksperimenata na temelju tih predviđanja kako bi se utvrdilo je li izvorna hipoteza točna. Međutim, postoje poteškoće u ovoj formulaciji metode. Iako se znanstvena metoda često predstavlja kao fiksni slijed koraka, ove aktivnosti najbolje je promatrati kao opća načela.
Ne odvijaju se svi koraci u svakoj znanostiproučavati (ne u istoj mjeri), a ne izvode se uvijek istim redoslijedom. Kako je primijetio znanstvenik i filozof William Whewell (1794–1866), "genijalnost, uvid, genijalnost" potrebni su u svakoj fazi. Struktura i razine znanstvenog znanja formulirane su upravo u 19. stoljeću.
Važnost pitanja
Pitanje se može odnositi na objašnjenje određenog zapažanja - "Zašto je nebo plavo" - ali također može biti otvoreno - "Kako mogu razviti lijek za liječenje ove određene bolesti." Ova faza često uključuje traženje i ocjenjivanje dokaza iz prethodnih eksperimenata, osobnih znanstvenih zapažanja ili tvrdnji te rada drugih znanstvenika. Ako je odgovor već poznat, može se postaviti drugo pitanje na temelju dokaza. Kada se znanstvena metoda primjenjuje na istraživanje, identificiranje dobrog pitanja može biti vrlo teško i utjecat će na ishod istraživanja.
Hipoteze
Pretpostavka je teorija koja se temelji na znanju stečenom formuliranjem pitanja koje može objasniti bilo koje ponašanje. Hipoteza može biti vrlo specifična, kao što je Einsteinov princip ekvivalencije ili Francis Crickov "DNK čini RNA stvara protein", ili može biti široka, kao što su nepoznate životne vrste koje žive u neistraženim dubinama oceana.
Statistička hipoteza je pretpostavka o danoj statističkoj populaciji. Na primjer, populacija mogu biti ljudi s određenom bolešću. Teorija bi mogla biti da će novi lijek izliječiti bolest kod nekih od tih ljudi. Uvjeti su običnopovezane sa statističkim hipotezama su nulte i alternativne hipoteze.
Null - pretpostavka da je statistička hipoteza pogrešna. Na primjer, da novi lijek ne čini ništa i da je bilo koji lijek uzrokovan nesrećom. Istraživači obično žele pokazati da je nulta pretpostavka pogrešna.
Alternativna hipoteza je željeni ishod da lijek djeluje bolje od slučajnosti. Posljednja točka: znanstvena teorija mora biti lažljiva, što znači da je moguće odrediti mogući ishod eksperimenta koji je u suprotnosti s predviđanjima izvedenim iz hipoteze; inače se ne može smisleno potvrditi.
Formiranje teorije
Ovaj korak uključuje određivanje logičkih implikacija hipoteze. Zatim se odabire jedno ili više predviđanja za daljnje testiranje. Što je manje vjerojatno da će predviđanje biti istinito pukim slučajem, to će biti uvjerljivije ako se obistini. Dokazi su također jači ako odgovor na predviđanje još nije poznat, zbog utjecaja pristranosti (vidi također poruku).
U idealnom slučaju, prognoza bi također trebala razlikovati hipotezu od vjerojatnih alternativa. Ako dvije pretpostavke daju isto predviđanje, ispunjenje predviđanja nije dokaz jednog ili drugog. (Ove izjave o relativnoj snazi dokaza mogu se matematički izvesti korištenjem Bayesovog teorema.)
Testiranje hipoteza
Ovo je studija o tome ponaša li se stvarni svijet kako je predviđenohipoteza. Znanstvenici (i drugi) provjeravaju pretpostavke izvodeći eksperimente. Cilj je utvrditi jesu li opažanja stvarnog svijeta dosljedna ili proturječna predviđanjima izvedenim iz hipoteze. Ako se slažu, povećava se povjerenje u teoriju. Inače se smanjuje. Konvencija ne jamči da je hipoteza istinita; budući eksperimenti mogu otkriti probleme.
Karl Popper savjetovao je znanstvenicima da pokušaju krivotvoriti pretpostavke, odnosno pronaći i testirati one eksperimente koji se čine najsumnjivijima. Veliki broj uspješnih potvrda nije konačan ako proizlaze iz eksperimenata koji izbjegavaju rizik.
Eksperiment
Eksperimenti bi trebali biti osmišljeni tako da se moguće pogreške svedu na najmanju moguću mjeru, posebno korištenjem odgovarajućih znanstvenih kontrola. Na primjer, testovi liječenja od droga obično se provode kao dvostruko slijepi testovi. Subjekt, koji može nesvjesno pokazati drugima koji su uzorci željeni ispitivani lijekovi, a koji placebo, ne zna koji. Takvi znakovi mogu utjecati na odgovore ispitanika, što postavlja strukturu u određenom eksperimentu. Ovi oblici istraživanja najvažniji su dio procesa učenja. Zanimljivi su i sa stajališta proučavanja njegove (znanstvene spoznaje) strukture, razina i oblika.
Također, neuspjeh eksperimenta ne znači nužno da je hipoteza pogrešna. Istraživanje uvijek ovisi o nekoliko teorija. Na primjer, da ispitna oprema radi ispravno ineuspjeh može biti neuspjeh jedne od pratećih hipoteza. Nagađanja i eksperiment sastavni su od strukture (i oblika) znanstvenog znanja.
Potonje se može učiniti u fakultetskom laboratoriju, na kuhinjskom stolu, na dnu oceana, na Marsu (pomoću jednog od radnih rovera) i drugdje. Astronomi provode testove tražeći planete oko udaljenih zvijezda. Konačno, većina pojedinačnih eksperimenata bavi se vrlo specifičnim temama iz praktičnih razloga. Kao rezultat toga, dokazi o širim temama obično se akumuliraju postupno, kako to zahtijeva struktura metodologije znanstvenog znanja.
Prikupljanje i proučavanje rezultata
Ovaj proces uključuje određivanje što pokazuju rezultati eksperimenta i odlučivanje kako dalje. Predviđanja teorije uspoređuju se s predviđanjima nulte hipoteze kako bi se utvrdilo tko je najbolje u stanju objasniti podatke. U slučajevima kada se eksperiment ponavlja mnogo puta, može biti potrebna statistička analiza kao što je hi-kvadrat test.
Ako dokazi pobijaju pretpostavku, potreban je novi; ako eksperiment potvrdi hipotezu, ali podaci nisu dovoljno jaki za visoku pouzdanost, potrebno je testirati druga predviđanja. Nakon što je teorija snažno potkrijepljena dokazima, može se postaviti novo pitanje kako bi se pružilo dublje razumijevanje iste teme. To također određuje strukturu znanstvenog znanja, njegove metode i oblike.
Dokazi drugih znanstvenika i često iskustvauključeni u bilo kojoj fazi procesa. Ovisno o složenosti eksperimenta, može biti potrebno mnogo ponavljanja kako bi se prikupilo dovoljno dokaza, a zatim odgovorilo na pitanje s povjerenjem ili stvorilo mnogo odgovora na vrlo specifična pitanja, a zatim odgovorilo na jedno šire. Ova metoda postavljanja pitanja određuje strukturu i oblike znanstvenog znanja.
Ako se eksperiment ne može ponoviti za iste rezultate, to znači da su izvorni podaci možda bili pogrešni. Kao rezultat toga, jedan se pokus obično izvodi nekoliko puta, osobito kada postoje nekontrolirane varijable ili drugi pokazatelji eksperimentalne pogreške. Za značajne ili neočekivane rezultate, drugi znanstvenici ih također mogu pokušati sami reproducirati, pogotovo ako će to biti važno za njihov rad.
Vanjske znanstvene procjene, revizije, ekspertize i drugi postupci
Na čemu se temelji autoritet strukture znanstvenog znanja, njegovih metoda i oblika? Prije svega, prema mišljenju stručnjaka. Formira se procjenom eksperimenta od strane stručnjaka, koji obično anonimno daju svoju recenziju. Neki časopisi zahtijevaju od eksperimentatora da dostavi popise mogućih recenzenata, posebno ako je polje visoko specijalizirano.
Recenzija ne potvrđuje točnost rezultata, samo da su, po mišljenju recenzenta, sami eksperimenti bili valjani (na temelju opisa koji je dao eksperimentator). Ako je rad recenziran, što ponekad može zahtijevati nove eksperimenterecenzentima, bit će objavljen u odgovarajućem znanstvenom časopisu. Određeni časopis koji objavljuje rezultate ukazuje na percipiranu kvalitetu rada.
Snimanje i dijeljenje podataka
Znanstvenici su skloni bilježenju svojih podataka, zahtjev koji su postavili Ludwik Fleck (1896–1961) i drugi. Iako to inače nije potrebno, od njih se može tražiti da dostave izvješća drugim znanstvenicima koji žele reproducirati svoje izvorne rezultate (ili dijelove svojih izvornih rezultata), proširujući se na razmjenu eksperimentalnih uzoraka koje bi moglo biti teško dobiti.
Classic
Klasični model znanstvene spoznaje dolazi od Aristotela, koji je razlikovao oblike približnog i egzaktnog mišljenja, iznio tripartitnu shemu deduktivnog i induktivnog razmišljanja, a također je razmatrao složene opcije, poput razmišljanja o strukturi znanstvenog znanja, njegove metode i oblici.
Hipotetičko-deduktivni model
Ovaj model ili metoda je predloženi opis znanstvene metode. Ovdje su predviđanja iz hipoteze središnja: ako pretpostavite da je teorija točna, koje su implikacije?
Ako daljnja empirijska istraživanja ne pokažu da su ova predviđanja u skladu s promatranim svijetom, možemo zaključiti da je pretpostavka pogrešna.
Pragmatični model
Vrijeme je za razgovor o filozofiji strukture i metodama znanstvene spoznaje. Charles Sanders Pierce (1839–1914) okarakteriziraoistraživanje (proučavanje) nije kao potraga za istinom kao takvom, već kao borba da se pobjegne od dosadnih, sputavajućih sumnji koje generiraju iznenađenja, nesuglasice i tako dalje. Njegov zaključak je i danas aktualan. On je, u biti, formulirao strukturu i logiku znanstvenog znanja.
Pearce je vjerovao da bi spor, neodlučan pristup eksperimentu mogao biti opasan u praktičnim stvarima, te da je znanstvena metoda najprikladnija za teorijska istraživanja. Što pak ne bi trebalo apsorbirati drugim metodama i praktičnim svrhama. “Prvo pravilo” razuma je da se za učenje mora nastojati učiti i, kao rezultat toga, razumjeti strukturu znanstvenog znanja, njegove metode i oblike.
Pogodnosti
Usredotočujući se na generiranje objašnjenja, Peirce je opisao pojam koji uči kao koordinaciju tri vrste zaključivanja u svrhovitom ciklusu usmjerenom na rješavanje sumnje:
- Objašnjenje. Nejasna preliminarna, ali deduktivna analiza hipoteze kako bi njezini dijelovi bili što jasniji, kako to zahtijeva koncept i struktura metode znanstvene spoznaje.
- Demonstracija. Deduktivno zaključivanje, Euklidski postupak. Eksplicitno izvođenje zaključaka o posljedicama hipoteze kao predviđanja, radi indukcije na testiranje, o dokazima koji se mogu pronaći. Istražni ili, ako je potrebno, teoretski.
- Indukcija. Dugoročna primjenjivost pravila indukcije proizlazi iz načela (pod pretpostavkom da je općenito obrazloženje)da je stvarno samo predmet konačnog mišljenja do kojeg može dovesti odgovarajuća istraga; do čega će takav proces ikada dovesti neće biti stvarno. Indukcija koja uključuje tekuće testiranje ili promatranje slijedi metodu koja će, uz dovoljno očuvanja, smanjiti svoju pogrešku ispod bilo kojeg unaprijed određenog stupnja.
Znanstvena metoda je superiorna po tome što je posebno osmišljena za postizanje (u konačnici) najsigurnijih uvjerenja na kojima se mogu temeljiti najuspješnije prakse.
Polazeći od ideje da ljudi ne traže istinu po sebi, već umjesto da potisne iritantnu, suzdržanu sumnju, Pierce je pokazao kako se, kroz borbu, neki mogu pokoriti istini u ime poštenja vjeru, tražiti kao vodič istine za potencijalnu praksu. Formulirao je analitičku strukturu znanstvenog znanja, njegove metode i oblike.
