Strukturen av den vetenskapliga kunskapsprocessen ges av dess metodik. Men vad ska förstås med detta? Kognition är en empirisk metod för att erhålla kunskap som har präglat vetenskapens utveckling sedan åtminstone 1600-talet. Det innebär noggrann observation, vilket innebär strikt skepsis till vad som observeras, med tanke på att kognitiva antaganden om hur världen fungerar påverkar hur en person tolkar perception.
Det handlar om att formulera hypoteser genom induktion baserat på sådana observationer; experimentella och mätningsbaserade tester av slutsatser från hypoteser; och förfining (eller eliminering) av hypoteser baserade på experimentella resultat. Detta är principerna för den vetenskapliga metoden, i motsats till en uppsättning steg som gäller alla vetenskapliga strävanden.
Teoretisk aspekt
Även om det finns olika typer och strukturer av vetenskaplig kunskap, finns det i allmänhet en kontinuerlig process som involverar observationer om den naturliga världen. Människor naturligtär nyfikna, så de ställer ofta frågor om vad de ser eller hör, och kommer ofta med idéer eller hypoteser om varför saker och ting är som de är. De bästa hypoteserna leder till förutsägelser som kan testas på en mängd olika sätt.
Den mest övertygande hypotestestningen kommer från resonemang baserade på noggrant kontrollerade experimentella data. Beroende på hur de ytterligare testerna matchar förutsägelserna kan den ursprungliga hypotesen behöva förfinas, modifieras, utökas eller till och med förkastas. Om ett visst antagande blir mycket väl bekräftat kan en allmän teori utvecklas, liksom ett ramverk för teoretisk vetenskaplig kunskap.
Procedurell (praktisk) aspekt
Även om procedurerna varierar från ett studieområde till ett annat, är de ofta desamma för olika områden. Processen med den vetenskapliga metoden innebär att göra hypoteser (gissningar), härleda förutsägelser från dem som logiska konsekvenser och sedan göra experiment eller empiriska observationer baserade på dessa förutsägelser. En hypotes är en teori baserad på kunskap som erhållits när man letar efter svar på en fråga.
Det kan vara specifikt eller brett. Forskare testar sedan antagandena genom att utföra experiment eller studier. En vetenskaplig hypotes måste vara falsifierbar, vilket innebär att det är möjligt att fastställa ett möjligt resultat av ett experiment eller en observation som motsäger de förutsägelser som härrör från den. Annars kan hypotesen inte testas på ett meningsfullt sätt.
Experiment
Syftet med experimentet är att avgöra om observationerna överensstämmer med eller strider mot de förutsägelser som härrör från hypotesen. Experiment kan utföras var som helst, från ett garage till CERNs Large Hadron Collider. Det finns dock svårigheter med att formulera metoden. Även om den vetenskapliga metoden ofta presenteras som en fast sekvens av steg, är den mer en uppsättning allmänna principer.
Alla steg sker inte i varje vetenskaplig studie (inte i samma utsträckning), och de är inte alltid i samma ordning. Vissa filosofer och vetenskapsmän hävdar att det inte finns någon vetenskaplig metod. Detta menar fysikern Lee Smolina och filosofen Paul Feyerabend (i sin bok Against the Method).
Problems
Strukturen av vetenskaplig kunskap och kognition bestäms till stor del av dess problem. Perenna tvister i vetenskapens historia rör:
- Rationalism, särskilt med hänsyn till René Descartes.
- Induktivism och/eller empirism, som Francis Bacon uttryckte det. Debatten blev särskilt populär bland Isaac Newton och hans anhängare;
- Hypotes-deduktivism, som kom i förgrunden i början av 1800-talet.
Historia
Termen "vetenskaplig metod" eller "vetenskaplig kunskap" dök upp på 1800-talet, när det skedde en betydande institutionell utveckling av vetenskapen och en terminologi dök upp som fastställde tydliga gränser mellan vetenskap och icke-vetenskap, sådana begrepp som " vetenskapsman" och "pseudovetenskap". Under 1830- och 1850-talenUnder åren då Baconism var populärt var naturforskare som William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill involverade i diskussioner om "induktion" och "fakta" och fokuserade på hur man genererar kunskap. I slutet av 1800-talet hölls debatter om realism kontra antirealism som kraftfulla vetenskapliga teorier som översteg det observerbara såväl som strukturen av vetenskaplig kunskap och kognition.
Uttrycket "vetenskaplig metod" blev utbredd på 1900-talet och förekom i ordböcker och vetenskapliga läroböcker, även om dess innebörd inte har nått vetenskaplig konsensus. Trots tillväxten i mitten av 1900-talet, i slutet av det seklet, ifrågasatte många inflytelserika vetenskapsfilosofer som Thomas Kuhn och Paul Feyerabend universaliteten av den "vetenskapliga metoden" och ersatte därigenom till stor del föreställningen om vetenskap som en homogen och universell metod som använder en heterogen och lokal praxis. Paul Feyerabend hävdade särskilt att det finns vissa universella regler för vetenskap, som bestämmer detaljerna och strukturen för vetenskaplig kunskap.
Hela processen innefattar att göra hypoteser (teorier, gissningar), härleda förutsägelser från dem som logiska konsekvenser och sedan köra experiment baserat på dessa förutsägelser för att avgöra om den ursprungliga hypotesen var korrekt. Det finns emellertid svårigheter med denna formulering av metoden. Även om den vetenskapliga metoden ofta presenteras som en fast sekvens av steg, ses dessa aktiviteter bäst som allmänna principer.
Alla steg sker inte i alla vetenskapliga studierstudier (inte i samma utsträckning), och de utförs inte alltid i samma ordning. Som vetenskapsmannen och filosofen William Whewell (1794–1866) noterade, behövs "uppfinnighet, insikt, genialitet" i varje skede. Strukturen och nivåerna av vetenskaplig kunskap formulerades exakt på 1800-talet.
Vikten av frågor
Frågan kan syfta på att förklara en specifik observation - "Varför är himlen blå" - men den kan också vara öppen - "Hur kan jag utveckla ett läkemedel för att behandla just denna sjukdom." Detta stadium inkluderar ofta att söka och utvärdera bevis från tidigare experiment, personliga vetenskapliga observationer eller påståenden och andra forskares arbete. Om svaret redan är känt kan en annan fråga baserad på bevisen ställas. När man tillämpar den vetenskapliga metoden på forskning kan det vara mycket svårt att identifiera en bra fråga och kommer att påverka resultatet av forskningen.
Hypoteser
Antagande är en teori baserad på kunskap från att formulera en fråga som kan förklara vilket beteende som helst. Hypotesen kan vara mycket specifik, som Einsteins ekvivalensprincip eller Francis Cricks "DNA gör RNA gör protein", eller så kan den vara bred, till exempel okända livsarter som lever i havens outforskade djup.
En statistisk hypotes är ett antagande om en given statistisk population. Till exempel kan befolkningen vara personer med en viss sjukdom. Teorin kan vara att det nya läkemedlet kommer att bota sjukdomen hos några av dessa människor. Villkor är vanligtvisassocierade med statistiska hypoteser är noll- och alternativhypoteserna.
Null - antagandet att den statistiska hypotesen är felaktig. Till exempel att ett nytt läkemedel inte gör någonting och någon drog orsakas av en olycka. Forskare vill oftast visa att nollgissningen är fel.
Den alternativa hypotesen är det önskade resultatet att läkemedlet fungerar bättre än slumpen. En sista poäng: en vetenskaplig teori måste vara falsifierbar, vilket innebär att det är möjligt att fastställa ett möjligt utfall av ett experiment som motsäger de förutsägelser som härrör från hypotesen; annars kan det inte verifieras på ett meningsfullt sätt.
Teoribildning
Detta steg innebär att bestämma de logiska implikationerna av hypotesen. En eller flera förutsägelser väljs sedan ut för ytterligare testning. Ju mindre sannolikt det är att en förutsägelse är sann av en ren tillfällighet, desto mer övertygande blir den om den blir sann. Bevisen är också starkare om svaret på förutsägelsen ännu inte är känt, på grund av påverkan av bias bias (se även meddelande).
Helst borde prognosen också skilja hypotesen från de troliga alternativen. Om två antaganden gör samma förutsägelse är att uppfylla förutsägelsen inte ett bevis på det ena eller det andra. (Dessa påståenden om bevisens relativa styrka kan härledas matematiskt med hjälp av Bayes sats.)
Hypotestestning
Detta är en studie av huruvida den verkliga världen beter sig som förutspåtthypotes. Forskare (och andra) testar antaganden genom att göra experiment. Målet är att avgöra om observationerna av den verkliga världen är konsekventa eller motsäger de förutsägelser som härrör från hypotesen. Om de håller med ökar förtroendet för teorin. Annars minskar det. Konventionen garanterar inte att hypotesen är sann; framtida experiment kan avslöja problem.
Karl Popper rådde forskare att försöka falsifiera antagandena, det vill säga att hitta och testa de experiment som verkar mest tveksamma. Ett stort antal framgångsrika bekräftelser är inte avgörande om de härrör från experiment som undviker risk.
Experiment
Experiment bör utformas för att minimera möjliga fel, särskilt genom användning av lämpliga vetenskapliga kontroller. Till exempel görs drogbehandlingstester vanligtvis som dubbelblinda tester. Försökspersonen, som kanske omedvetet visar andra vilka prover som är de önskade testläkemedlen och vilka som är placebo, vet inte vilka. Sådana signaler kan påverka försökspersonernas svar, vilket sätter strukturen i ett visst experiment. Dessa former av forskning är den viktigaste delen av inlärningsprocessen. De är också intressanta ur synvinkeln att studera dess (vetenskapliga kunskap) struktur, nivåer och form.
Också ett misslyckande av ett experiment betyder inte nödvändigtvis att hypotesen är felaktig. Forskning är alltid beroende av flera teorier. Till exempel att testutrustningen fungerar som den ska ochmisslyckandet kan vara misslyckandet av en av de stödjande hypoteserna. Gissningar och experiment är integrerade i strukturen (och formen) av vetenskaplig kunskap.
Det senare kan göras i ett collegelabb, på ett köksbord, på havsbotten, på Mars (med en av de fungerande roverarna) och på andra ställen. Astronomer genomför tester och letar efter planeter runt avlägsna stjärnor. Slutligen handlar de flesta individuella experiment om mycket specifika ämnen av praktiska skäl. Som ett resultat ackumuleras vanligtvis bevis om bredare ämnen gradvis, vilket krävs av strukturen i metodiken för vetenskaplig kunskap.
Samla och studera resultat
Denna process innebär att bestämma vad resultaten av experimentet visar och bestämma hur man ska fortsätta. Teorins förutsägelser jämförs med nollhypotesens förutsägelser för att avgöra vem som bäst kan förklara data. I de fall experimentet upprepas många gånger kan en statistisk analys, såsom ett chi-kvadrattest, krävas.
Om bevisen motbevisar antagandet, krävs ett nytt; om experimentet bekräftar hypotesen, men uppgifterna inte är tillräckligt starka för hög konfidens, måste andra förutsägelser testas. När en teori väl stöds av bevis kan en ny fråga ställas för att ge en djupare förståelse av samma ämne. Detta bestämmer också strukturen för vetenskaplig kunskap, dess metoder och former.
Bevis från andra forskare och erfarenheter oftaingår i alla skeden av processen. Beroende på experimentets komplexitet kan det ta många iterationer för att samla in tillräckligt med bevis och sedan svara på en fråga med tillförsikt, eller skapa många svar på mycket specifika frågor och sedan svara på en bredare. Denna metod att ställa frågor avgör strukturen och formerna för vetenskaplig kunskap.
Om ett experiment inte kan upprepas för att ge samma resultat, betyder det att originaldata kan ha varit fel. Som ett resultat utförs ett experiment vanligtvis flera gånger, särskilt när det finns okontrollerade variabler eller andra indikationer på experimentella fel. För signifikanta eller oväntade resultat kan andra forskare också försöka reproducera dem själva, särskilt om det är viktigt för deras eget arbete.
Extern vetenskaplig bedömning, revision, expertis och andra förfaranden
På vilken auktoritet bygger strukturen av vetenskaplig kunskap, dess metoder och former? Först och främst på yttrandet från experter. Den bildas genom utvärdering av experimentet av experter, som vanligtvis ger sin recension anonymt. Vissa tidskrifter kräver att försöksledaren tillhandahåller listor över möjliga granskare, särskilt om fältet är mycket specialiserat.
Faggranskningen bekräftar inte riktigheten av resultaten, bara att, enligt granskarens uppfattning, experimenten i sig var giltiga (baserat på beskrivningen från försöksledaren). Om arbetet är peer-review, vilket ibland kan kräva att nya experiment begärsgranskare, kommer den att publiceras i lämplig vetenskaplig tidskrift. Den särskilda tidskrift som publicerar resultaten indikerar den upplevda kvaliteten på arbetet.
Inspelning och delning av data
Forskare tenderar att vara försiktiga med att registrera sina data, ett krav som framfördes av Ludwik Fleck (1896–1961) och andra. Även om det norm alt inte krävs, kan de bli ombedda att tillhandahålla rapporter till andra forskare som vill återskapa sina ursprungliga resultat (eller delar av sina ursprungliga resultat), vilket sträcker sig till utbyte av experimentella prover som kan vara svåra att erhålla.
Classic
Den klassiska modellen för vetenskaplig kunskap kommer från Aristoteles, som skiljde mellan former av ungefärligt och exakt tänkande, skisserade trepartsschemat för deduktiva och induktiva resonemang och även övervägde komplexa alternativ, såsom resonemang om strukturen för vetenskaplig kunskap, dess metoder och former.
Hypotetisk-deduktiv modell
Denna modell eller metod är en föreslagen beskrivning av den vetenskapliga metoden. Här är förutsägelserna från hypotesen centrala: om du antar att teorin stämmer, vilka är konsekvenserna?
Om ytterligare empirisk forskning inte visar att dessa förutsägelser är förenliga med den observerade världen, kan vi dra slutsatsen att antagandet är fel.
Pragmatisk modell
Det är dags att prata om filosofin kring strukturen och metoderna för vetenskaplig kunskap. Charles Sanders Pierce (1839–1914) karakteriseradeforskning (studie) är inte som en strävan efter sanning som sådan, utan som en kamp för att komma bort från irriterande, återhållande tvivel som genereras av överraskningar, meningsskiljaktigheter och så vidare. Hans slutsats är fortfarande aktuell idag. Han formulerade i huvudsak strukturen och logiken för vetenskaplig kunskap.
Pearce trodde att en långsam, tveksam inställning till experiment kunde vara farlig i praktiska frågor, och att den vetenskapliga metoden var bäst lämpad för teoretisk forskning. Vilket i sin tur inte bör absorberas av andra metoder och praktiska syften. Förnuftets "första regel" är att för att lära sig måste man sträva efter att lära sig och som ett resultat förstå strukturen av vetenskaplig kunskap, dess metoder och former.
Förmåner
Med fokus på förklaringsgenerering beskrev Peirce termen han lär sig som att koordinera tre typer av slutsatser i en målmedveten cykel fokuserad på att lösa tvivel:
- Förklaring. En obskyr preliminär men deduktiv analys av en hypotes för att göra dess delar så tydliga som möjligt, vilket krävs av begreppet och strukturen hos den vetenskapliga kunskapsmetoden.
- Demonstration. Deduktivt resonemang, euklidiskt förfarande. Att uttryckligen sluta sig till konsekvenserna av en hypotes som förutsägelser, för induktion till test, om bevisen som ska hittas. Undersökande eller, om nödvändigt, teoretiskt.
- Induktion. Den långsiktiga tillämpligheten av induktionsregeln härleds från principen (förutsatt att resonemanget i allmänhet är)att det verkliga endast är föremål för ett slutgiltigt yttrande som adekvat utredning kan leda till; vad en sådan process någonsin kommer att leda till kommer inte att vara verklig. En induktion som involverar pågående testning eller observation följer en metod som, med tillräcklig bevarande, kommer att reducera sitt fel under en förutbestämd grad.
Den vetenskapliga metoden är överlägsen genom att den är speciellt utformad för att uppnå de (i slutändan) säkraste övertygelserna som de mest framgångsrika metoderna kan baseras på.
Med utgångspunkt från tanken att människor inte letar efter sanningen i sig, utan istället för att dämpa irriterande, hålla tillbaka tvivel, visade Pierce hur vissa genom kamp kan komma att lyda sanningen i ärlighetens namn tro, att söka in som en sanningsguide för potentiell praktik. Han formulerade den analytiska strukturen för vetenskaplig kunskap, dess metoder och former.
