Štruktúra procesu vedeckého poznania je daná jeho metodológiou. Čo však pod tým treba chápať? Poznávanie je empirická metóda získavania poznatkov, ktorá charakterizovala vývoj vedy minimálne od 17. storočia. Zahŕňa starostlivé pozorovanie, čo znamená prísny skepticizmus o tom, čo sa pozoruje, vzhľadom na to, že kognitívne predpoklady o tom, ako svet funguje, ovplyvňujú to, ako človek interpretuje vnímanie.
Zahŕňa formulovanie hypotéz prostredníctvom indukcie na základe takýchto pozorovaní; experimentálne a na meraniach založené testy záverov odvodených z hypotéz; a spresnenie (alebo odstránenie) hypotéz na základe experimentálnych výsledkov. Toto sú princípy vedeckej metódy, na rozdiel od súboru krokov, ktoré platia pre všetky vedecké snahy.
Teoretický aspekt
Hoci existujú rôzne typy a štruktúry vedeckých poznatkov, vo všeobecnosti existuje nepretržitý proces, ktorý zahŕňa pozorovania prírodného sveta. Ľudia prirodzenesú zvedaví, preto sa často pýtajú na to, čo vidia alebo počujú, a často prichádzajú s nápadmi alebo hypotézami o tom, prečo sú veci také, aké sú. Najlepšie hypotézy vedú k predpovediam, ktoré možno testovať rôznymi spôsobmi.
Najpresvedčivejšie testovanie hypotéz pochádza z úvah založených na starostlivo kontrolovaných experimentálnych údajoch. V závislosti od toho, ako sa dodatočné testy zhodujú s predpoveďami, môže byť potrebné pôvodnú hypotézu spresniť, upraviť, rozšíriť alebo dokonca zamietnuť. Ak sa konkrétny predpoklad veľmi dobre potvrdí, možno vypracovať všeobecnú teóriu, ako aj rámec pre teoretické vedecké poznatky.
Procedurálny (praktický) aspekt
Aj keď sa postupy v jednotlivých študijných odboroch líšia, často sú pre rôzne odbory rovnaké. Proces vedeckej metódy zahŕňa vytváranie hypotéz (dohadov), odvodzovanie predpovedí z nich ako logických dôsledkov a potom uskutočňovanie experimentov alebo empirických pozorovaní na základe týchto predpovedí. Hypotéza je teória založená na vedomostiach získaných pri hľadaní odpovedí na otázku.
Môže byť konkrétny alebo široký. Vedci potom testujú predpoklady vykonaním experimentov alebo štúdií. Vedecká hypotéza musí byť falzifikovateľná, čo znamená, že je možné určiť možný výsledok experimentu alebo pozorovania, ktorý je v rozpore s predpoveďami z nej odvodenými. V opačnom prípade nebude možné hypotézu zmysluplne otestovať.
Experiment
Účelom experimentu je určiť, či sú pozorovania v súlade alebo v rozpore s predpoveďami odvodenými z hypotézy. Experimenty možno vykonávať kdekoľvek, od garáže až po Veľký hadrónový urýchľovač CERN. Pri formulovaní metódy sú však ťažkosti. Hoci sa vedecká metóda často prezentuje ako pevná postupnosť krokov, ide skôr o súbor všeobecných princípov.
Nie všetky kroky prebiehajú v každej vedeckej štúdii (nie v rovnakom rozsahu) a nie sú vždy v rovnakom poradí. Niektorí filozofi a vedci tvrdia, že neexistuje žiadna vedecká metóda. Toto je názor fyzika Lee Smolina a filozofa Paula Feyerabenda (vo svojej knihe Against the Method).
Problémy
Štruktúru vedeckého poznania a poznania do značnej miery určujú jeho problémy. Večné spory v histórii vedy sa týkajú:
- Racionalizmus, najmä pokiaľ ide o Reného Descarta.
- Induktivizmus a/alebo empirizmus, ako povedal Francis Bacon. Debata sa stala populárnou najmä u Isaaca Newtona a jeho nasledovníkov;
- Hypotéza-deduktivizmus, ktorý sa dostal do popredia začiatkom 19. storočia.
História
Pojem „vedecká metóda“alebo „vedecké poznanie“sa objavil v 19. storočí, keď došlo k významnému inštitucionálnemu rozvoju vedy a objavila sa terminológia, ktorá stanovila jasné hranice medzi vedou a nevedou, ako sú pojmy ako „ vedec“a „pseudoveda“. Počas 30. a 50. rokov 19. storočiaPočas rokov, keď bol baconizmus populárny, sa prírodovedci ako William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill zapájali do diskusií o „indukcii“a „faktoch“a sústredili sa na to, ako vytvárať vedomosti. Koncom 19. storočia sa debaty o realizme verzus antirealizmus viedli ako silné vedecké teórie, ktoré presahovali pozorovateľné, ako aj štruktúru vedeckého poznania a poznania.
Pojem „vedecká metóda“sa rozšíril v dvadsiatom storočí a objavil sa v slovníkoch a učebniciach vedy, hoci jeho význam nedosiahol vedecký konsenzus. Napriek rastu v polovici dvadsiateho storočia, do konca tohto storočia mnohí vplyvní filozofi vedy, ako napríklad Thomas Kuhn a Paul Feyerabend, spochybnili univerzálnosť „vedeckej metódy“a tým do značnej miery nahradili pojem vedy ako homogénneho a univerzálna metóda využívajúca heterogénnu a lokálnu prax. Najmä Paul Feyerabend tvrdil, že existujú určité univerzálne pravidlá vedy, ktoré určujú špecifiká a štruktúru vedeckého poznania.
Celý proces zahŕňa vytváranie hypotéz (teórií, dohadov), odvodzovanie predpovedí z nich ako logických dôsledkov a následné spustenie experimentov na základe týchto predpovedí, aby sa zistilo, či bola pôvodná hypotéza správna. Pri tejto formulácii metódy sú však ťažkosti. Aj keď sa vedecká metóda často prezentuje ako pevná postupnosť krokov, tieto činnosti je najlepšie vnímať ako všeobecné princípy.
Nie všetky kroky prebiehajú v každej vedeštúdie (nie v rovnakom rozsahu) a nie vždy sa vykonávajú v rovnakom poradí. Ako poznamenal vedec a filozof William Whewell (1794–1866), „vynaliezavosť, vhľad, genialita“sú potrebné v každej fáze. Štruktúra a úrovne vedeckého poznania boli presne formulované v 19. storočí.
Dôležitosť otázok
Otázka sa môže týkať vysvetlenia konkrétneho pozorovania – „Prečo je obloha modrá“– ale môže byť aj otvorená – „Ako môžem vyvinúť liek na liečbu tejto konkrétnej choroby.“Táto fáza často zahŕňa hľadanie a hodnotenie dôkazov z predchádzajúcich experimentov, osobných vedeckých pozorovaní alebo tvrdení a práce iných vedcov. Ak je odpoveď už známa, možno položiť ďalšiu otázku založenú na dôkazoch. Pri aplikácii vedeckej metódy na výskum môže byť identifikácia dobrej otázky veľmi náročná a ovplyvní výsledok výskumu.
Hypotézy
Predpoklad je teória založená na poznatkoch získaných formulovaním otázky, ktorá môže vysvetliť akékoľvek dané správanie. Hypotéza môže byť veľmi špecifická, ako napríklad Einsteinov princíp ekvivalencie alebo „DNA robí RNA vytvára proteín“Francisa Cricka, alebo môže byť široká, napríklad neznáme druhy života žijúce v neprebádaných hĺbkach oceánov.
Štatistická hypotéza je predpoklad o danej štatistickej populácii. Populácia môžu byť napríklad ľudia s určitým ochorením. Teória by mohla byť taká, že nový liek u niektorých z týchto ľudí vylieči chorobu. Podmienky sú zvyčajnespojené so štatistickými hypotézami sú nulové a alternatívne hypotézy.
Null – predpoklad, že štatistická hypotéza je nesprávna. Napríklad, že nový liek nič nerobí a akýkoľvek liek je spôsobený nehodou. Výskumníci zvyčajne chcú ukázať, že nulový odhad je nesprávny.
Alternatívna hypotéza je želaným výsledkom, že liek funguje lepšie ako náhoda. Posledný bod: vedecká teória musí byť falzifikovateľná, čo znamená, že je možné určiť možný výsledok experimentu, ktorý je v rozpore s predpoveďami odvodenými z hypotézy; inak sa to nedá zmysluplne overiť.
Tvorba teórie
Tento krok zahŕňa určenie logických dôsledkov hypotézy. Potom sa vyberie jedna alebo viac predpovedí na ďalšie testovanie. Čím menej je pravdepodobné, že predpoveď bude pravdivá len zhodou okolností, tým presvedčivejšia bude, ak sa splní. Dôkazy sú tiež silnejšie, ak odpoveď na predpoveď ešte nie je známa kvôli vplyvu zaujatosti (pozri tiež správu).
V ideálnom prípade by predpoveď mala odlíšiť aj hypotézu od pravdepodobných alternatív. Ak dva predpoklady vytvárajú rovnakú predpoveď, splnenie predpovede nie je dôkazom jedného alebo druhého. (Tieto tvrdenia o relatívnej sile dôkazov možno matematicky odvodiť pomocou Bayesovej vety.)
Testovanie hypotéz
Toto je štúdia o tom, či sa skutočný svet správa tak, ako sa predpokladáhypotéza. Vedci (a iní) testujú predpoklady pomocou experimentov. Cieľom je zistiť, či sú pozorovania reálneho sveta konzistentné alebo v rozpore s predpoveďami odvodenými z hypotézy. Ak súhlasia, zvyšuje sa dôvera v teóriu. V opačnom prípade klesá. Dohovor nezaručuje, že hypotéza je pravdivá; budúce experimenty môžu odhaliť problémy.
Karl Popper poradil vedcom, aby sa pokúsili sfalšovať predpoklady, teda nájsť a otestovať tie experimenty, ktoré sa zdajú byť najpochybnejšie. Veľký počet úspešných potvrdení nie je presvedčivý, ak pochádzajú z experimentov, ktoré sa vyhýbajú riziku.
Experiment
Experimenty by mali byť navrhnuté tak, aby sa minimalizovali možné chyby, najmä použitím vhodných vedeckých kontrol. Napríklad testy na liečbu drogami sa zvyčajne vykonávajú ako dvojito zaslepené testy. Subjekt, ktorý môže nevedomky ukázať ostatným, ktoré vzorky sú požadované testované lieky a ktoré sú placebom, nevie, ktoré. Takéto podnety môžu ovplyvniť reakcie subjektov, čo nastavuje štruktúru v konkrétnom experimente. Tieto formy výskumu sú najdôležitejšou súčasťou vzdelávacieho procesu. Sú zaujímavé aj z hľadiska štúdia ich (vedeckej) štruktúry, úrovní a formy.
Neúspech experimentu tiež nemusí nevyhnutne znamenať, že hypotéza je nesprávna. Výskum vždy závisí od viacerých teórií. Napríklad, že testovacie zariadenie funguje správne azlyhanie môže byť zlyhanie jednej z podporných hypotéz. Dohady a experiment sú neoddeliteľnou súčasťou štruktúry (a formy) vedeckého poznania.
To posledné možno vykonať v univerzitnom laboratóriu, na kuchynskom stole, na dne oceánu, na Marse (pomocou jedného z fungujúcich roverov) a inde. Astronómovia vykonávajú testy na hľadanie planét okolo vzdialených hviezd. Napokon, väčšina individuálnych experimentov sa z praktických dôvodov zaoberá veľmi špecifickými témami. Výsledkom je, že dôkazy o širších témach sa zvyčajne hromadia postupne, ako to vyžaduje štruktúra metodológie vedeckého poznania.
Zber a štúdium výsledkov
Tento proces zahŕňa určenie toho, čo ukazujú výsledky experimentu, a rozhodnutie, ako pokračovať. Predpovede teórie sa porovnávajú s predpoveďami nulovej hypotézy, aby sa určilo, kto je najlepšie schopný vysvetliť dáta. V prípadoch, keď sa experiment mnohokrát opakuje, môže byť potrebná štatistická analýza, ako je test chí-kvadrát.
Ak dôkazy vyvrátia predpoklad, je potrebný nový; ak experiment potvrdí hypotézu, ale údaje nie sú dostatočne silné na vysokú spoľahlivosť, je potrebné otestovať iné predpovede. Akonáhle je teória silne podložená dôkazmi, možno položiť novú otázku, ktorá poskytne hlbšie pochopenie tej istej témy. To tiež určuje štruktúru vedeckého poznania, jeho metód a foriem.
Často dôkazy od iných vedcov a skúsenostizahrnuté v ktorejkoľvek fáze procesu. V závislosti od zložitosti experimentu môže trvať veľa opakovaní, kým sa zhromaždí dostatok dôkazov a potom s istotou odpovie na otázku, alebo vytvorí veľa odpovedí na veľmi špecifické otázky a potom odpovie na jednu širšiu. Tento spôsob kladenia otázok určuje štruktúru a formy vedeckého poznania.
Ak experiment nemožno zopakovať, aby sa dosiahli rovnaké výsledky, znamená to, že pôvodné údaje mohli byť nesprávne. Výsledkom je, že jeden experiment sa zvyčajne vykonáva niekoľkokrát, najmä ak existujú nekontrolované premenné alebo iné náznaky experimentálnej chyby. Pre významné alebo neočakávané výsledky sa ich môžu pokúsiť reprodukovať aj iní vedci, najmä ak to bude dôležité pre ich vlastnú prácu.
Externé vedecké hodnotenie, audit, expertíza a iné postupy
Na čom je založená autorita štruktúry vedeckého poznania, jeho metód a foriem? V prvom rade na názor odborníkov. Tvorí sa hodnotením experimentu odborníkmi, ktorí zvyčajne poskytujú svoje hodnotenie anonymne. Niektoré časopisy vyžadujú, aby experimentátor poskytol zoznam možných recenzentov, najmä ak je oblasť vysoko špecializovaná.
Posudzovanie nepotvrdzuje správnosť výsledkov, iba to, že podľa názoru recenzenta boli samotné experimenty platné (na základe popisu poskytnutého experimentátorom). Ak je práca recenzovaná, čo môže niekedy vyžadovať nové experimentyrecenzentov, bude uverejnený v príslušnom vedeckom časopise. Konkrétny časopis, ktorý publikuje výsledky, naznačuje vnímanú kvalitu práce.
Zaznamenávanie a zdieľanie údajov
Vedci majú tendenciu byť opatrní pri zaznamenávaní svojich údajov, čo je požiadavka, ktorú predložil Ludwik Fleck (1896–1961) a ďalší. Hoci sa to bežne nevyžaduje, môžu byť požiadaní, aby poskytli správy iným vedcom, ktorí si želajú reprodukovať svoje pôvodné výsledky (alebo časti ich pôvodných výsledkov), s rozšírením na výmenu akýchkoľvek experimentálnych vzoriek, ktoré môže byť ťažké získať.
Classic
Klasický model vedeckého poznania pochádza od Aristotela, ktorý rozlišoval medzi formami približného a presného myslenia, načrtol tripartitnú schému deduktívneho a induktívneho uvažovania a zvažoval aj komplexné možnosti, ako je uvažovanie o štruktúre vedeckého poznania, jej metódy a formy.
Hypoteticko-deduktívny model
Tento model alebo metóda je navrhovaným popisom vedeckej metódy. Tu sú predpovede z hypotézy ústredné: ak predpokladáte, že teória je správna, aké sú dôsledky?
Ak ďalší empirický výskum nepreukáže, že tieto predpovede sú v súlade s pozorovaným svetom, môžeme konštatovať, že predpoklad je nesprávny.
Pragmatický model
Je čas porozprávať sa o filozofii štruktúry a metód vedeckého poznania. Charles Sanders Pierce (1839–1914) charakterizovalvýskum (štúdium) nie je honbou za pravdou ako takou, ale snahou dostať sa preč od otravných, obmedzujúcich pochybností generovaných prekvapeniami, nezhodami atď. Jeho záver je aktuálny aj dnes. V podstate sformuloval štruktúru a logiku vedeckého poznania.
Pearce veril, že pomalý, váhavý prístup k experimentu môže byť nebezpečný v praktických záležitostiach a že vedecká metóda je najvhodnejšia pre teoretický výskum. Čo by zase nemalo byť pohltené inými metódami a praktickými účelmi. „Prvým pravidlom“rozumu je, že ak sa chce človek učiť, musí sa snažiť učiť sa a v dôsledku toho pochopiť štruktúru vedeckého poznania, jeho metódy a formy.
Výhody
So zameraním na generovanie vysvetlení Peirce opísal termín, ktorý sa učí, ako koordináciu troch druhov záverov v účelnom cykle zameranom na vyriešenie pochybností:
- Vysvetlenie. Nejasná predbežná, ale deduktívna analýza hypotézy, aby boli jej časti čo najjasnejšie, ako to vyžaduje koncepcia a štruktúra metódy vedeckého poznania.
- Ukážka. Deduktívne uvažovanie, euklidovský postup. Explicitné vyvodzovanie dôsledkov hypotézy ako predpovedí na účely indukcie na testovanie dôkazov, ktoré sa majú nájsť. Vyšetrovacie alebo v prípade potreby teoretické.
- Indukcia. Dlhodobá použiteľnosť pravidla indukcie je odvodená od princípu (za predpokladu, že vo všeobecnosti zdôvodnenie) ježe skutočnosť je len predmetom konečného stanoviska, ku ktorému môže viesť primerané vyšetrovanie; čokoľvek, k čomu takýto proces niekedy povedie, nebude skutočné. Indukcia zahŕňajúca pokračujúce testovanie alebo pozorovanie sa riadi metódou, ktorá pri dostatočnej konzervácii zníži svoju chybu pod akýkoľvek vopred určený stupeň.
Vedecká metóda je lepšia v tom, že je špeciálne navrhnutá na dosiahnutie (v konečnom dôsledku) najbezpečnejších presvedčení, na ktorých môžu byť založené tie najúspešnejšie postupy.
Vychádzajúc z myšlienky, že ľudia nehľadajú pravdu ako takú, ale namiesto potláčania dráždivých a zadržiavania pochybností, Pierce ukázal, ako môžu niektorí prostredníctvom boja poslúchať pravdu v mene čestnosti vieru, hľadať v nej pravdivý návod pre potenciálnu prax. Formuloval analytickú štruktúru vedeckého poznania, jeho metódy a formy.
