Strukturen af den videnskabelige videnproces er givet af dens metodologi. Men hvad skal forstås ved dette? Kognition er en empirisk metode til at opnå viden, som har kendetegnet videnskabens udvikling siden mindst 1600-tallet. Det involverer omhyggelig observation, hvilket indebærer streng skepsis over for, hvad der bliver observeret, i betragtning af at kognitive antagelser om, hvordan verden fungerer, påvirker, hvordan en person fortolker perception.
Det involverer at formulere hypoteser gennem induktion baseret på sådanne observationer; eksperimentelle og målingsbaserede test af slutninger udledt af hypoteser; og forfining (eller eliminering) af hypoteser baseret på eksperimentelle resultater. Dette er principperne for den videnskabelige metode, i modsætning til et sæt trin, der gælder for alle videnskabelige bestræbelser.
Teoretisk aspekt
Selv om der er forskellige typer og strukturer af videnskabelig viden, er der generelt en kontinuerlig proces, der involverer observationer af den naturlige verden. Mennesker naturligter nysgerrige, så de stiller ofte spørgsmål til det, de ser eller hører, og kommer ofte med ideer eller hypoteser om, hvorfor tingene er, som de er. De bedste hypoteser fører til forudsigelser, der kan testes på en række forskellige måder.
Den mest overbevisende hypotesetestning kommer fra ræsonnement baseret på nøje kontrollerede eksperimentelle data. Afhængigt af hvordan de yderligere tests matcher forudsigelserne, skal den oprindelige hypotese muligvis forfines, modificeres, udvides eller endda forkastes. Hvis en bestemt antagelse bliver meget velbekræftet, kan der udvikles en generel teori samt en ramme for teoretisk videnskabelig viden.
Procedurelt (praktisk) aspekt
Selvom procedurerne varierer fra et studieområde til et andet, er de ofte ens for forskellige områder. Processen med den videnskabelige metode involverer at lave hypoteser (gæt), udlede forudsigelser fra dem som logiske konsekvenser og derefter lave eksperimenter eller empiriske observationer baseret på disse forudsigelser. En hypotese er en teori baseret på viden opnået, mens du leder efter svar på et spørgsmål.
Det kan være specifikt eller bredt. Forskere tester derefter antagelserne ved at udføre eksperimenter eller undersøgelser. En videnskabelig hypotese skal være falsificerbar, hvilket betyder, at det er muligt at bestemme et muligt udfald af et eksperiment eller observation, der modsiger forudsigelserne udledt af det. Ellers kan hypotesen ikke testes meningsfuldt.
Eksperiment
Formålet med eksperimentet er at bestemme, om observationerne er i overensstemmelse med eller i modstrid med forudsigelserne udledt af hypotesen. Eksperimenter kan udføres over alt, fra en garage til CERNs Large Hadron Collider. Der er dog vanskeligheder med at formulere metoden. Selvom den videnskabelige metode ofte præsenteres som en fast sekvens af trin, er det mere et sæt generelle principper.
Ikke alle trin finder sted i enhver videnskabelig undersøgelse (ikke i samme omfang), og de er ikke altid i samme rækkefølge. Nogle filosoffer og videnskabsmænd hævder, at der ikke er nogen videnskabelig metode. Det mener fysikeren Lee Smolina og filosoffen Paul Feyerabend (i hans bog Against the Method).
Problems
Strukturen af videnskabelig viden og erkendelse er i høj grad bestemt af dens problemer. Flerårige stridigheder i videnskabens historie vedrører:
- Rationalisme, især med hensyn til René Descartes.
- Induktivisme og/eller empiri, som Francis Bacon udtrykte det. Debatten blev især populær blandt Isaac Newton og hans tilhængere;
- Hypotese-deduktivisme, som kom frem i begyndelsen af det 19. århundrede.
Historie
Udtrykket "videnskabelig metode" eller "videnskabelig viden" dukkede op i det 19. århundrede, hvor der skete en betydelig institutionel udvikling af videnskaben, og der dukkede en terminologi op, der etablerede klare grænser mellem videnskab og ikke-videnskab, sådanne begreber som " videnskabsmand" og "pseudovidenskab". I løbet af 1830'erne og 1850'erneI de år, hvor baconisme var populær, var naturforskere som William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill involveret i diskussioner om "induktion" og "fakta" og fokuserede på, hvordan man kunne generere viden. I slutningen af det 19. århundrede blev debatter om realisme vs. anti-realisme holdt som magtfulde videnskabelige teorier, der oversteg det observerbare såvel som strukturen af videnskabelig viden og erkendelse.
Udtrykket "videnskabelig metode" blev udbredt i det tyvende århundrede og dukkede op i ordbøger og videnskabelige lærebøger, selvom dets betydning ikke har nået videnskabelig konsensus. På trods af vækst i midten af det tyvende århundrede, ved slutningen af dette århundrede, satte talrige indflydelsesrige videnskabsfilosoffer som Thomas Kuhn og Paul Feyerabend spørgsmålstegn ved universaliteten af den "videnskabelige metode" og erstattede derved i vid udstrækning begrebet videnskab som en homogen og universel metode ved hjælp af en heterogen og lokal praksis. Paul Feyerabend hævdede især, at der er visse universelle videnskabsregler, som bestemmer den videnskabelige videns detaljer og struktur.
Hele processen involverer at lave hypoteser (teorier, formodninger), udlede forudsigelser fra dem som logiske konsekvenser og derefter køre eksperimenter baseret på disse forudsigelser for at afgøre, om den oprindelige hypotese var korrekt. Der er imidlertid vanskeligheder ved denne formulering af metoden. Selvom den videnskabelige metode ofte præsenteres som en fast sekvens af trin, ses disse aktiviteter bedst som generelle principper.
Ikke alle trin finder sted i enhver videnskabundersøgelse (ikke i samme omfang), og de udføres ikke altid i samme rækkefølge. Som videnskabsmanden og filosoffen William Whewell (1794-1866) bemærkede, er der brug for "opfindsomhed, indsigt, genialitet" på alle stadier. Strukturen og niveauerne af videnskabelig viden blev formuleret præcist i det 19. århundrede.
Vigtigheden af spørgsmål
Spørgsmålet kan referere til at forklare en specifik observation - "Hvorfor er himlen blå" - men det kan også være åbent - "Hvordan kan jeg udvikle et lægemiddel til at behandle denne særlige sygdom." Denne fase inkluderer ofte at søge og evaluere beviser fra tidligere eksperimenter, personlige videnskabelige observationer eller påstande og andre videnskabsmænds arbejde. Hvis svaret allerede er kendt, kan der stilles et andet spørgsmål baseret på beviserne. Når man anvender den videnskabelige metode til forskning, kan det være meget vanskeligt at identificere et godt spørgsmål og vil påvirke resultatet af forskningen.
Hypoteser
Antagelse er en teori baseret på viden opnået ved at formulere et spørgsmål, der kan forklare enhver given adfærd. Hypotesen kan være meget specifik, såsom Einsteins ækvivalensprincip eller Francis Cricks "DNA gør RNA til protein", eller den kan være bred, såsom ukendte livsarter, der lever i havenes uudforskede dybder.
En statistisk hypotese er en antagelse om en given statistisk population. For eksempel kan befolkningen være mennesker med en bestemt sygdom. Teorien kunne være, at det nye lægemiddel vil helbrede sygdommen hos nogle af disse mennesker. Vilkår er norm altforbundet med statistiske hypoteser er nul- og alternative hypoteser.
Null - antagelsen om, at den statistiske hypotese er forkert. For eksempel at et nyt stof ikke gør noget, og ethvert stof er forårsaget af en ulykke. Forskere vil norm alt gerne vise, at nulgætningen er forkert.
Den alternative hypotese er det ønskede resultat, at stoffet virker bedre end tilfældigheder. En sidste pointe: en videnskabelig teori skal være falsificerbar, hvilket betyder, at det er muligt at bestemme et muligt udfald af et eksperiment, der modsiger forudsigelserne udledt af hypotesen; ellers kan det ikke verificeres med mening.
Teoridannelse
Dette trin involverer at bestemme de logiske implikationer af hypotesen. En eller flere forudsigelser udvælges derefter til yderligere test. Jo mindre sandsynligt, at en forudsigelse er sand ved en tilfældighed, jo mere overbevisende vil den være, hvis den går i opfyldelse. Beviset er også stærkere, hvis svaret på forudsigelsen endnu ikke er kendt, på grund af påvirkningen af bias bias (se også besked).
Ideelt set bør prognosen også skelne hypotesen fra de sandsynlige alternativer. Hvis to antagelser giver den samme forudsigelse, er opfyldelsen af forudsigelsen ikke bevis for det ene eller det andet. (Disse udsagn om bevisets relative styrke kan udledes matematisk ved hjælp af Bayes' sætning.)
Hypotesetest
Dette er en undersøgelse af, om den virkelige verden opfører sig som forudsagthypotese. Forskere (og andre) tester antagelser ved at lave eksperimenter. Målet er at afgøre, om observationerne af den virkelige verden er konsistente eller modsiger forudsigelserne udledt af hypotesen. Hvis de er enige, øges tilliden til teorien. Ellers falder det. Konventionen garanterer ikke, at hypotesen er sand; fremtidige eksperimenter kan afsløre problemer.
Karl Popper rådede videnskabsmænd til at forsøge at falsificere antagelserne, det vil sige at finde og teste de eksperimenter, der virker mest tvivlsomme. Et stort antal vellykkede bekræftelser er ikke afgørende, hvis de stammer fra eksperimenter, der undgår risiko.
Eksperiment
Eksperimenter bør designes til at minimere mulige fejl, især gennem brug af passende videnskabelige kontroller. For eksempel udføres stofbehandlingstests norm alt som dobbeltblindede tests. Forsøgspersonen, som måske uforvarende viser andre, hvilke prøver der er de ønskede testlægemidler, og hvilke der er placebo, ved ikke hvilke. Sådanne signaler kan påvirke forsøgspersonernes reaktioner, hvilket sætter strukturen i et bestemt eksperiment. Disse forskningsformer er den vigtigste del af læringsprocessen. De er også interessante ud fra et synspunkt om at studere dens (videnskabelig viden) struktur, niveauer og form.
Et forsøgs fiasko betyder heller ikke nødvendigvis, at hypotesen er forkert. Forskning afhænger altid af flere teorier. For eksempel at testudstyret fungerer korrekt ogsvigtet kan være svigt af en af de understøttende hypoteser. Formodninger og eksperimenter er integreret i strukturen (og formen) af videnskabelig viden.
Sidstnævnte kan udføres i et universitetslaboratorium, på et køkkenbord, på havbunden, på Mars (ved hjælp af en af de fungerende rovere) og andre steder. Astronomer udfører tests på udkig efter planeter omkring fjerne stjerner. Endelig omhandler de fleste individuelle eksperimenter meget specifikke emner af praktiske årsager. Som et resultat akkumuleres beviser om bredere emner norm alt gradvist, som det kræves af strukturen af videnskabelig videns metodologi.
Samling og undersøgelse af resultater
Denne proces involverer at bestemme, hvad resultaterne af eksperimentet viser, og beslutte, hvordan man fortsætter. Teoriens forudsigelser sammenlignes med nulhypotesens forudsigelser for at bestemme, hvem der er bedst i stand til at forklare dataene. I tilfælde, hvor eksperimentet gentages mange gange, kan det være nødvendigt med en statistisk analyse, såsom en chi-kvadrattest.
Hvis beviserne modbeviser antagelsen, er en ny påkrævet; hvis eksperimentet bekræfter hypotesen, men dataene ikke er stærke nok til høj konfidens, skal andre forudsigelser testes. Når en teori er stærkt understøttet af beviser, kan et nyt spørgsmål stilles for at give en dybere forståelse af det samme emne. Dette bestemmer også strukturen af videnskabelig viden, dens metoder og former.
Beviser fra andre videnskabsmænd og erfaringer ofteinkluderet på ethvert trin i processen. Afhængigt af eksperimentets kompleksitet kan det tage mange iterationer at indsamle nok beviser og derefter besvare et spørgsmål med tillid, eller skabe mange svar på meget specifikke spørgsmål og derefter besvare et bredere. Denne metode til at stille spørgsmål bestemmer strukturen og formerne for videnskabelig viden.
Hvis et eksperiment ikke kan gentages for at give de samme resultater, betyder det, at de originale data kan have været forkerte. Som følge heraf udføres et eksperiment norm alt flere gange, især når der er ukontrollerede variabler eller andre indikationer på eksperimentel fejl. For at få væsentlige eller uventede resultater kan andre videnskabsmænd også prøve at reproducere dem selv, især hvis det vil være vigtigt for deres eget arbejde.
Ekstern videnskabelig vurdering, revision, ekspertise og andre procedurer
På hvilken autoritet er strukturen af videnskabelig viden, dens metoder og former baseret? Først og fremmest på udtalelse fra eksperter. Den er dannet gennem evaluering af eksperimentet af eksperter, som norm alt giver deres anmeldelse anonymt. Nogle tidsskrifter kræver, at eksperimentatoren leverer lister over mulige anmeldere, især hvis feltet er meget specialiseret.
Fagfællebedømmelsen bekræfter ikke rigtigheden af resultaterne, kun at, efter anmelderens mening, selve eksperimenterne var gyldige (baseret på beskrivelsen givet af forsøgslederen). Hvis værket er peer-reviewed, hvilket nogle gange kan kræve, at der anmodes om nye eksperimenteranmeldere, vil den blive offentliggjort i det relevante videnskabelige tidsskrift. Det bestemte tidsskrift, der offentliggør resultaterne, angiver den opfattede kvalitet af arbejdet.
Optagelse og deling af data
Forskere plejer at være forsigtige med at registrere deres data, et krav fremsat af Ludwik Fleck (1896–1961) og andre. Selvom det norm alt ikke er påkrævet, kan de blive bedt om at levere rapporter til andre videnskabsmænd, der ønsker at gengive deres originale resultater (eller dele af deres originale resultater), hvilket strækker sig til udveksling af eksperimentelle prøver, der kan være vanskelige at opnå.
Classic
Den klassiske model for videnskabelig viden kommer fra Aristoteles, der skelnede mellem former for tilnærmet og eksakt tænkning, skitserede trepartsskemaet for deduktiv og induktiv ræsonnement og også overvejede komplekse muligheder, såsom ræsonnement om strukturen af videnskabelig viden, dets metoder og former.
Hypotetisk-deduktiv model
Denne model eller metode er en foreslået beskrivelse af den videnskabelige metode. Her er forudsigelserne fra hypotesen centrale: hvis du antager, at teorien er korrekt, hvad er implikationerne?
Hvis yderligere empirisk forskning ikke viser, at disse forudsigelser stemmer overens med den observerede verden, kan vi konkludere, at antagelsen er forkert.
Pragmatisk model
Det er tid til at tale om filosofien bag videnskabelig videns struktur og metoder. Charles Sanders Pierce (1839–1914) karakteriseredeforskning (undersøgelse) er ikke som en stræben efter sandhed som sådan, men som en kamp for at komme væk fra irriterende, tilbageholdende tvivl genereret af overraskelser, uenigheder og så videre. Hans konklusion er stadig relevant i dag. Han formulerede i bund og grund strukturen og logikken i videnskabelig viden.
Pearce mente, at en langsom, tøvende tilgang til eksperimenter kunne være farlig i praktiske spørgsmål, og at den videnskabelige metode var bedst egnet til teoretisk forskning. Hvilket til gengæld ikke bør optages af andre metoder og praktiske formål. Fornuftens "første regel" er, at for at lære skal man stræbe efter at lære og som et resultat heraf forstå strukturen af videnskabelig viden, dens metoder og former.
Benefits
Med fokus på generering af forklaringer beskrev Peirce begrebet, han er ved at lære, som at koordinere tre slags slutninger i en målrettet cyklus med fokus på at løse tvivl:
- Forklaring. En uklar foreløbig, men deduktiv analyse af en hypotese for at gøre dens dele så klare som muligt, som krævet af begrebet og strukturen af den videnskabelige vidensmetode.
- Demonstration. Deduktiv ræsonnement, euklidisk procedure. Eksplicit at udlede konsekvenserne af en hypotese som forudsigelser, for induktion til test, om de beviser, der skal findes. Undersøgende eller om nødvendigt teoretisk.
- Induktion. Den langsigtede anvendelighed af induktionsreglen er afledt af princippet (forudsat at ræsonnementet generelt er)at det virkelige kun er genstand for en endelig udtalelse, som tilstrækkelig undersøgelse kan føre til; hvad en sådan proces nogensinde vil føre til, vil ikke være virkelig. En induktion, der involverer igangværende test eller observation, følger en metode, som med tilstrækkelig konservering vil reducere sin fejl under enhver forudbestemt grad.
Den videnskabelige metode er overlegen ved, at den er specifikt designet til at opnå de (i sidste ende) sikreste overbevisninger, som den mest succesfulde praksis kan baseres på.
Med udgangspunkt i ideen om, at folk ikke leder efter sandheden i sig selv, men i stedet for at undertrykke irriterende, holde tvivlen tilbage, viste Pierce, hvordan nogle gennem kamp kan komme til at adlyde sandheden i ærlighedens navn tro, at søge ind som en sandhedsguide for potentiel praksis. Han formulerede den analytiske struktur af videnskabelig viden, dens metoder og former.
