Zinātniskās atziņas procesa struktūru nosaka tā metodoloģija. Bet kas ar to jāsaprot? Izziņa ir empīriska zināšanu iegūšanas metode, kas ir raksturojusi zinātnes attīstību vismaz kopš 17. gadsimta. Tas ietver rūpīgu novērošanu, kas nozīmē stingru skepsi pret to, kas tiek novērots, ņemot vērā, ka kognitīvie pieņēmumi par to, kā pasaule darbojas, ietekmē to, kā cilvēks interpretē uztveri.
Tas ietver hipotēžu formulēšanu, izmantojot indukciju, pamatojoties uz šādiem novērojumiem; eksperimentāli un uz mērījumiem balstīti secinājumi, kas izdarīti no hipotēzēm; un hipotēžu precizēšana (vai likvidēšana), pamatojoties uz eksperimentālajiem rezultātiem. Šie ir zinātniskās metodes principi pretstatā soļu kopumam, kas attiecas uz visiem zinātniskajiem centieniem.
Teorētiskais aspekts
Lai gan pastāv dažādi zinātnisko zināšanu veidi un struktūras, kopumā notiek nepārtraukts process, kas ietver dabas pasaules novērojumus. Cilvēki dabiskiir zinātkāri, tāpēc viņi bieži uzdod jautājumus par redzēto vai dzirdēto un bieži nāk klajā ar idejām vai hipotēzēm par to, kāpēc lietas ir tā, kā tās ir. Labākās hipotēzes rada prognozes, kuras var pārbaudīt dažādos veidos.
Pārliecinošākā hipotēžu pārbaude ir balstīta uz rūpīgi kontrolētiem eksperimentāliem datiem. Atkarībā no tā, kā papildu testi atbilst prognozēm, sākotnējā hipotēze var būt jāprecizē, jāmaina, jāpaplašina vai pat jānoraida. Ja kāds konkrēts pieņēmums kļūst ļoti labi apstiprināts, var izstrādāt vispārīgu teoriju, kā arī teorētisko zinātnisko zināšanu ietvaru.
Proceduālais (praktiskais) aspekts
Lai gan procedūras dažādās studiju jomās atšķiras, dažādās jomās tās bieži ir vienādas. Zinātniskās metodes process ietver hipotēžu (minējumu) izteikšanu, no tām kā loģisku seku izsecināšanu pareģojumiem un pēc tam eksperimentu vai empīrisku novērojumu veikšanu, pamatojoties uz šīm prognozēm. Hipotēze ir teorija, kuras pamatā ir zināšanas, kas iegūtas, meklējot atbildes uz jautājumu.
Tas var būt specifisks vai plašs. Pēc tam zinātnieki pārbauda pieņēmumus, veicot eksperimentus vai pētījumus. Zinātniskajai hipotēzei jābūt falsificējamai, kas nozīmē, ka ir iespējams noteikt iespējamo eksperimenta vai novērojuma iznākumu, kas ir pretrunā ar no tā izrietošajām prognozēm. Pretējā gadījumā hipotēzi nevar jēgpilni pārbaudīt.
Eksperiments
Eksperimenta mērķis ir noteikt, vai novērojumi atbilst vai ir pretrunā ar prognozēm, kas izriet no hipotēzes. Eksperimentus var veikt jebkur, sākot no garāžas līdz CERN lielajam hadronu paātrinātājam. Tomēr metodes formulēšanā ir grūtības. Lai gan zinātniskā metode bieži tiek pasniegta kā noteikta darbību secība, tā drīzāk ir vispārīgu principu kopums.
Katrā zinātniskajā pētījumā netiek veikti visi soļi (ne vienādā mērā), un tie ne vienmēr ir vienā secībā. Daži filozofi un zinātnieki apgalvo, ka nav zinātniskas metodes. Tā uzskata fiziķis Lī Smolina un filozofs Pols Fejerabends (savā grāmatā “Pret metodi”).
Problēmas
Zinātnisko zināšanu un izziņas struktūru lielā mērā nosaka tās problēmas. Daudzgadīgie strīdi zinātnes vēsturē:
- Racionālisms, īpaši attiecībā uz Renē Dekartu.
- Induktīvisms un/vai empīrisms, kā to izteicās Frensiss Bēkons. Debates kļuva īpaši populāras Īzaka Ņūtona un viņa sekotāju vidū;
- Hipotēze-deduktīvisms, kas izvirzījās priekšplānā 19. gadsimta sākumā.
Vēsture
Jēdziens "zinātniskā metode" vai "zinātniskās zināšanas" parādījās 19. gadsimtā, kad notika ievērojama zinātnes institucionālā attīstība un parādījās terminoloģija, kas noteica skaidras robežas starp zinātni un nezinātni, tādi jēdzieni kā " zinātnieks" un "pseidozinātne". 1830. un 1850. gadosGados, kad bekonisms bija populārs, dabaszinātnieki, piemēram, Viljams Vīvels, Džons Heršels, Džons Stjuarts Mills, bija iesaistīti diskusijās par "ievadīšanu" un "faktiem" un koncentrējās uz zināšanu radīšanu. 19. gadsimta beigās diskusijas par reālismu un antireālismu tika rīkotas kā spēcīgas zinātniskas teorijas, kas pārsniedz novērojamo, kā arī zinātnisko zināšanu un izziņas struktūru.
Termins "zinātniskā metode" kļuva plaši izplatīts divdesmitajā gadsimtā, parādoties vārdnīcās un zinātnes mācību grāmatās, lai gan tā nozīme nav sasniegusi zinātnisku vienprātību. Neskatoties uz izaugsmi divdesmitā gadsimta vidū, līdz šī gadsimta beigām daudzi ietekmīgi zinātnes filozofi, piemēram, Tomass Kūns un Pols Fejerabends, apšaubīja "zinātniskās metodes" universālumu un, to darot, lielā mērā aizstāja priekšstatu par zinātni kā viendabīgu. un universāla metode, izmantojot neviendabīgu un lokālu praksi. Jo īpaši Pols Fejerabends apgalvoja, ka pastāv daži universāli zinātnes noteikumi, kas nosaka zinātnisko zināšanu specifiku un struktūru.
Viss process ietver hipotēžu izteikšanu (teorijas, minējumus), no tām kā loģisku seku izsecināšanu pareģojumiem un pēc tam eksperimentu veikšanu, pamatojoties uz šīm prognozēm, lai noteiktu, vai sākotnējā hipotēze bija pareiza. Tomēr šajā metodes formulējumā ir grūtības. Lai gan zinātniskā metode bieži tiek pasniegta kā noteikta darbību secība, šīs darbības vislabāk var uzskatīt par vispārīgiem principiem.
Ne visi soļi notiek katrā zinātnēpētījums (ne tādā pašā apjomā), un tie ne vienmēr tiek veikti tādā pašā secībā. Kā atzīmēja zinātnieks un filozofs Viljams Vīvels (1794–1866), "atjautība, ieskats, ģenialitāte" ir nepieciešama katrā posmā. Zinātnisko zināšanu struktūra un līmeņi tika precīzi formulēti 19. gadsimtā.
Jautājumu nozīme
Jautājums var attiekties uz kāda konkrēta novērojuma skaidrojumu - "Kāpēc debesis ir zilas", taču tas var būt arī beztermiņa - "Kā es varu izstrādāt zāles šīs konkrētās slimības ārstēšanai." Šis posms bieži ietver pierādījumu meklēšanu un novērtēšanu no iepriekšējiem eksperimentiem, personīgiem zinātniskiem novērojumiem vai apgalvojumiem un citu zinātnieku darba. Ja atbilde jau ir zināma, var uzdot citu, uz pierādījumiem balstītu jautājumu. Izmantojot zinātnisko metodi pētniecībai, laba jautājuma noteikšana var būt ļoti sarežģīta un ietekmēs pētījuma rezultātu.
Hipotēzes
Pieņēmums ir teorija, kuras pamatā ir zināšanas, kas iegūtas, formulējot jautājumu, kas var izskaidrot jebkuru uzvedību. Hipotēze var būt ļoti specifiska, piemēram, Einšteina ekvivalences princips vai Frensisa Krika “DNS liek RNS ražot proteīnu”, vai arī tā var būt plaša, piemēram, nezināmas dzīvības sugas, kas dzīvo neizpētītos okeānu dziļumos.
Statistikas hipotēze ir pieņēmums par noteiktu statistisko kopu. Piemēram, iedzīvotāji var būt cilvēki ar noteiktu slimību. Teorija varētu būt tāda, ka jaunās zāles dažiem no šiem cilvēkiem izārstēs slimību. Noteikumi parasti irar statistikas hipotēzēm ir saistītas nulles un alternatīvās hipotēzes.
Null - pieņēmums, ka statistiskā hipotēze ir nepareiza. Piemēram, ka jaunas zāles neko nedara un jebkuras zāles ir radušās negadījuma rezultātā. Pētnieki parasti vēlas pierādīt, ka nulles minējums ir nepareizs.
Alternatīvā hipotēze ir vēlamais rezultāts, ka zāles darbojas labāk nekā iespēja. Pēdējais punkts: zinātniskajai teorijai ir jābūt falsificējamai, kas nozīmē, ka ir iespējams noteikt iespējamo eksperimenta iznākumu, kas ir pretrunā ar prognozēm, kas izriet no hipotēzes; pretējā gadījumā to nevar jēgpilni pārbaudīt.
Teorijas veidošanās
Šis solis ietver hipotēzes loģisko seku noteikšanu. Tālākai pārbaudei tiek atlasīta viena vai vairākas prognozes. Jo mazāka iespējamība, ka pareģojums ir patiess tikai nejaušības dēļ, jo pārliecinošāks tas būs, ja tas piepildīsies. Pierādījumi ir arī spēcīgāki, ja atbilde uz prognozi vēl nav zināma neobjektivitātes dēļ (skatīt arī ziņojumu).
Ideālā gadījumā prognozei būtu arī jānošķir hipotēze no iespējamām alternatīvām. Ja divi pieņēmumi sniedz vienu un to pašu prognozi, prognozes izpilde nav pierādījums vienam vai otram. (Šos apgalvojumus par pierādījumu relatīvo stiprumu var matemātiski iegūt, izmantojot Bayes teorēmu.)
Hipotēžu pārbaude
Šis ir pētījums par to, vai reālā pasaule uzvedas, kā paredzētshipotēze. Zinātnieki (un citi) pārbauda pieņēmumus, veicot eksperimentus. Mērķis ir noteikt, vai reālās pasaules novērojumi ir konsekventi vai ir pretrunā ar prognozēm, kas izriet no hipotēzes. Ja viņi piekrīt, palielinās pārliecība par teoriju. Pretējā gadījumā tas samazinās. Konvencija negarantē, ka hipotēze ir patiesa; turpmākie eksperimenti var atklāt problēmas.
Kārlis Popers ieteica zinātniekiem mēģināt falsificēt pieņēmumus, tas ir, atrast un pārbaudīt tos eksperimentus, kas šķiet visšaubīgākie. Liels skaits veiksmīgu apstiprinājumu nav pārliecinošs, ja tie iegūti eksperimentu rezultātā, kas novērš risku.
Eksperiments
Eksperimenti ir jāizstrādā tā, lai līdz minimumam samazinātu iespējamās kļūdas, jo īpaši izmantojot atbilstošas zinātniskas kontroles. Piemēram, narkotiku ārstēšanas testi parasti tiek veikti kā dubultmaskēti testi. Subjekts, kurš var negribot citiem parādīt, kuri paraugi ir vēlamās testa zāles un kuri ir placebo, nezina, kuri no tiem. Šādas norādes var ietekmēt subjektu atbildes, kas nosaka struktūru konkrētajā eksperimentā. Šīs pētniecības formas ir vissvarīgākā mācību procesa daļa. Tie ir interesanti arī no to (zinātnisko zināšanu) struktūras, līmeņu un formas izpētes viedokļa.
Tāpat eksperimenta neveiksme nenozīmē, ka hipotēze ir nepareiza. Pētījumi vienmēr ir atkarīgi no vairākām teorijām. Piemēram, ka testa aprīkojums darbojas pareizi unneveiksme var būt kādas no atbalsta hipotēzēm neveiksme. Minējumi un eksperimenti ir zinātnisko zināšanu struktūras (un formas) neatņemama sastāvdaļa.
Pēdējo var izdarīt koledžas laboratorijā, uz virtuves galda, uz okeāna dibena, uz Marsa (izmantojot vienu no strādājošiem roveriem) un citur. Astronomi veic testus, meklējot planētas ap tālām zvaigznēm. Visbeidzot, lielākā daļa individuālo eksperimentu praktiskuma apsvērumu dēļ attiecas uz ļoti specifiskām tēmām. Rezultātā pierādījumi par plašākām tēmām parasti uzkrājas pakāpeniski, kā to prasa zinātnisko zināšanu metodoloģijas struktūra.
Rezultātu vākšana un izpēte
Šis process ietver eksperimenta rezultātu noteikšanu un izlemšanu, kā rīkoties. Teorijas prognozes tiek salīdzinātas ar nulles hipotēzes prognozēm, lai noteiktu, kurš vislabāk spēj izskaidrot datus. Gadījumos, kad eksperimentu atkārto daudzas reizes, var būt nepieciešama statistiskā analīze, piemēram, hī kvadrāta tests.
Ja pierādījumi atspēko pieņēmumu, ir nepieciešams jauns; ja eksperiments apstiprina hipotēzi, bet dati nav pietiekami spēcīgi, lai nodrošinātu augstu ticamību, ir jāpārbauda citas prognozes. Kad teorija ir stingri pamatota ar pierādījumiem, var uzdot jaunu jautājumu, lai sniegtu dziļāku izpratni par to pašu tēmu. Tas arī nosaka zinātnisko zināšanu struktūru, metodes un formas.
Pierādījumi no citiem zinātniekiem un pieredze biežiiekļauts jebkurā procesa posmā. Atkarībā no eksperimenta sarežģītības var būt nepieciešamas daudzas iterācijas, lai savāktu pietiekami daudz pierādījumu un pēc tam ar pārliecību atbildētu uz jautājumu vai radītu daudzas atbildes uz ļoti konkrētiem jautājumiem un pēc tam atbildētu uz vienu plašāku. Šī jautājumu uzdošanas metode nosaka zinātnisko zināšanu struktūru un formas.
Ja eksperimentu nevar atkārtot, lai iegūtu tādus pašus rezultātus, tas nozīmē, ka sākotnējie dati, iespējams, ir bijuši nepareizi. Rezultātā viens eksperiments parasti tiek veikts vairākas reizes, īpaši, ja ir nekontrolēti mainīgie vai citas eksperimentālās kļūdas pazīmes. Lai iegūtu nozīmīgus vai negaidītus rezultātus, citi zinātnieki var mēģināt tos reproducēt paši, īpaši, ja tas būs svarīgi viņu pašu darbam.
Ārējais zinātniskais novērtējums, audits, ekspertīze un citas procedūras
Uz kā balstās zinātnisko zināšanu struktūras autoritāte, tās metodes un formas? Pirmkārt, pēc ekspertu atzinuma. To veido, eksperimentu novērtējot ekspertiem, kuri parasti sniedz savu atsauksmi anonīmi. Dažos žurnālos eksperimentētājam ir jāiesniedz iespējamo recenzentu saraksti, īpaši, ja joma ir ļoti specializēta.
Salīdzinošā pārskatīšana neapstiprina rezultātu pareizību, tikai to, ka, pēc recenzenta domām, paši eksperimenti bija derīgi (pamatojoties uz eksperimentētāja sniegto aprakstu). Ja darbs ir recenzēts, kas dažkārt var prasīt jaunus eksperimentusrecenzenti, tas tiks publicēts attiecīgajā zinātniskajā žurnālā. Konkrētais žurnāls, kas publicē rezultātus, norāda uz uztverto darba kvalitāti.
Datu ierakstīšana un kopīgošana
Zinātnieki mēdz būt piesardzīgi, ierakstot savus datus. Šo prasību izvirzīja Ludviks Fleks (1896–1961) un citi. Lai gan parasti tas netiek prasīts, viņiem var lūgt sniegt ziņojumus citiem zinātniekiem, kuri vēlas reproducēt savus sākotnējos rezultātus (vai sākotnējo rezultātu daļas), iekļaujot apmaiņu ar visiem eksperimentāliem paraugiem, kurus var būt grūti iegūt.
Klasiskā
Klasiskais zinātnisko zināšanu modelis nāk no Aristoteļa, kurš nošķīra aptuvenās un precīzās domāšanas formas, iezīmēja trīspusējo deduktīvās un induktīvās spriešanas shēmu, kā arī apsvēra sarežģītas iespējas, piemēram, argumentāciju par zinātnisko zināšanu struktūru., tās metodes un formas.
Hipotētiski-deduktīvs modelis
Šis modelis vai metode ir piedāvāts zinātniskās metodes apraksts. Šeit galvenās ir hipotēzes prognozes: ja pieņemat, ka teorija ir pareiza, kādas ir sekas?
Ja turpmākie empīriskie pētījumi nepierāda, ka šīs prognozes atbilst novērotajai pasaulei, mēs varam secināt, ka pieņēmums ir nepareizs.
Pragmatisks modelis
Ir pienācis laiks runāt par zinātnisko zināšanu struktūras un metožu filozofiju. Čārlzs Sanderss Pīrss (1839–1914) raksturojapētniecība (pētījums) nav kā tiekšanās pēc patiesības kā tāda, bet gan kā cīņa, lai tiktu vaļā no kaitinošām, ierobežojošām šaubām, ko rada pārsteigumi, nesaskaņas utt. Viņa secinājums ir aktuāls arī šodien. Viņš būtībā formulēja zinātnisko zināšanu struktūru un loģiku.
Pīrs uzskatīja, ka lēna, vilcinoša pieeja eksperimentam var būt bīstama praktiskos jautājumos un ka zinātniskā metode ir vislabāk piemērota teorētiskajiem pētījumiem. Kuru, savukārt, nevajadzētu absorbēt ar citām metodēm un praktiskiem mērķiem. Saprāta “pirmais likums” ir tāds, ka, lai mācītos, ir jācenšas mācīties un rezultātā jāsaprot zinātnisko zināšanu struktūra, metodes un formas.
Priekšrocības
Koncentrējoties uz skaidrojumu ģenerēšanu, Pīrss aprakstīja terminu, ko viņš apgūst kā trīs veidu secinājumu koordinēšanu mērķtiecīgā ciklā, kas vērsts uz šaubu atrisināšanu:
- Paskaidrojums. Neskaidra hipotēzes provizoriska, bet deduktīva analīze, lai tās daļas būtu pēc iespējas skaidrākas, kā to prasa zinātnisko zināšanu metodes koncepcija un struktūra.
- Demonstrācija. Deduktīvā spriešana, Eiklīda procedūra. Skaidri izsecinot hipotēzes sekas kā prognozes, lai ierosinātu testu, par atrodamajiem pierādījumiem. Izmeklēšanas vai, ja nepieciešams, teorētiskā.
- Indukcija. Indukcijas noteikuma ilgtermiņa pielietojamība ir atvasināta no principa (pieņemot, ka kopumā argumentācija) irka patiesais ir tikai gala atzinuma priekšmets, pie kura var novest adekvāta izmeklēšana; pie kā šāds process kādreiz novedīs, tas nebūs reāls. Indukcija, kas ietver pastāvīgu testēšanu vai novērošanu, tiek veikta pēc metodes, kas ar pietiekamu saglabāšanu samazina kļūdu zem jebkuras iepriekš noteiktas pakāpes.
Zinātniskā metode ir pārāka ar to, ka tā ir īpaši izstrādāta, lai sasniegtu (galu galā) visdrošāko pārliecību, uz kuru var balstīt visveiksmīgākās prakses.
Sākot ar domu, ka cilvēki nemeklē patiesību kā tādu, bet gan tā vietā, lai apspiestu aizkaitināmās, aizkavētu šaubas, Pīrss parādīja, kā cīņas ceļā daži var paklausīt patiesībai cilvēku godīguma vārdā. ticību, meklēt kā patiesības ceļvedi potenciālai praksei. Viņš formulēja zinātnisko zināšanu analītisko struktūru, metodes un formas.
