Struktura procesu vědeckého poznání je dána jeho metodologií. Ale co se tím má rozumět? Poznání je empirická metoda získávání znalostí, která charakterizovala vývoj vědy minimálně od 17. století. Zahrnuje pečlivé pozorování, což znamená přísný skepticismus ohledně toho, co je pozorováno, vzhledem k tomu, že kognitivní předpoklady o tom, jak svět funguje, ovlivňují to, jak člověk vnímá vnímání.
Zahrnuje formulování hypotéz prostřednictvím indukce na základě takových pozorování; experimentální a na měření založené testy závěrů odvozených z hypotéz; a upřesnění (nebo odstranění) hypotéz na základě experimentálních výsledků. Toto jsou principy vědecké metody, na rozdíl od souboru kroků, které platí pro veškeré vědecké úsilí.
Teoretický aspekt
I když existují různé typy a struktury vědeckého poznání, obecně existuje nepřetržitý proces, který zahrnuje pozorování přírodního světa. Lidé přirozenějsou zvídaví, takže se často ptají na to, co vidí nebo slyší, a často přicházejí s nápady nebo hypotézami o tom, proč jsou věci takové, jaké jsou. Nejlepší hypotézy vedou k předpovědím, které lze testovat různými způsoby.
Nejpřesvědčivější testování hypotéz pochází z uvažování založeného na pečlivě kontrolovaných experimentálních datech. V závislosti na tom, jak dodatečné testy odpovídají předpovědím, může být nutné původní hypotézu upřesnit, upravit, rozšířit nebo dokonce zamítnout. Pokud se určitý předpoklad velmi dobře potvrdí, lze vyvinout obecnou teorii a také rámec pro teoretické vědecké poznatky.
Procedurální (praktický) aspekt
I když se postupy u jednotlivých studijních oborů liší, často jsou pro různé obory stejné. Proces vědecké metody zahrnuje vytváření hypotéz (dohadů), odvozování předpovědí z nich jako logických důsledků a následné provádění experimentů nebo empirických pozorování na základě těchto předpovědí. Hypotéza je teorie založená na znalostech získaných při hledání odpovědí na otázku.
Může být konkrétní nebo široká. Vědci pak ověřují předpoklady prováděním experimentů nebo studií. Vědecká hypotéza musí být falzifikovatelná, což znamená, že je možné určit možný výsledek experimentu nebo pozorování, který je v rozporu s předpovědi z ní odvozenými. Jinak hypotézu nelze smysluplně otestovat.
Experiment
Účelem experimentu je určit, zda jsou pozorování v souladu nebo v rozporu s předpověďmi odvozenými z hypotézy. Experimenty lze provádět kdekoli, od garáže po Velký hadronový urychlovač CERN. Při formulaci metody jsou však potíže. Ačkoli je vědecká metoda často prezentována jako pevná sekvence kroků, jde spíše o soubor obecných principů.
Ne všechny kroky probíhají v každé vědecké studii (ne ve stejném rozsahu) a nejsou vždy ve stejném pořadí. Někteří filozofové a vědci tvrdí, že neexistuje žádná vědecká metoda. Toto je názor fyzika Lee Smoliny a filozofa Paula Feyerabenda (ve své knize Against the Method).
Problémy
Struktura vědeckého poznání a poznání je do značné míry určována jeho problémy. Věčné spory v historii vědy se týkají:
- Racionalismus, zvláště s ohledem na Reného Descarta.
- Induktivismus a/nebo empirismus, jak to řekl Francis Bacon. Debata se stala obzvláště populární u Isaaca Newtona a jeho následovníků;
- Hypotéza-deduktivismus, který se dostal do popředí na počátku 19. století.
Historie
Pojem „vědecká metoda“nebo „vědecké poznání“se objevil v 19. století, kdy došlo k významnému institucionálnímu rozvoji vědy a objevila se terminologie, která stanovila jasné hranice mezi vědou a nevědou, jako jsou pojmy jako „ vědec“a „pseudověda“. Během 30. a 50. let 19. stoletíBěhem let, kdy byl baconismus populární, byli přírodovědci jako William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill zapojeni do diskusí o „indukci“a „faktech“a zaměřili se na to, jak vytvářet znalosti. Koncem 19. století se debaty realismus vs. antirealismus vedly jako mocné vědecké teorie, které přesahovaly pozorovatelné i strukturu vědeckého poznání a poznání.
Pojem „vědecká metoda“se rozšířil ve dvacátém století a objevil se ve slovnících a přírodovědných učebnicích, ačkoli jeho význam nedosáhl vědeckého konsensu. Navzdory růstu v polovině dvacátého století do konce tohoto století četní vlivní filozofové vědy jako Thomas Kuhn a Paul Feyerabend zpochybnili univerzálnost „vědecké metody“a tím do značné míry nahradili představu vědy jako homogenního a univerzální metodou využívající heterogenní a lokální praxi. Zejména Paul Feyerabend tvrdil, že existují určitá univerzální pravidla vědy, která určují specifika a strukturu vědeckého poznání.
Celý proces zahrnuje vytváření hypotéz (teorií, domněnek), odvozování předpovědí z nich jako logických důsledků a následné provádění experimentů na základě těchto předpovědí, aby se zjistilo, zda byla původní hypotéza správná. V této formulaci metody jsou však potíže. Ačkoli je vědecká metoda často prezentována jako pevná posloupnost kroků, na tyto činnosti je nejlepší nahlížet jako na obecné zásady.
Ne všechny kroky probíhají v každé vědecké oblastistudie (ne ve stejném rozsahu) a nejsou vždy prováděny ve stejném pořadí. Jak poznamenal vědec a filozof William Whewell (1794–1866), „vynalézavost, vhled, genialita“je zapotřebí v každé fázi. Struktura a úrovně vědeckého poznání byly přesně formulovány v 19. století.
Důležitost otázek
Otázka se může týkat vysvětlení konkrétního pozorování - "Proč je nebe modré" - ale může být také otevřená - "Jak mohu vyvinout lék na léčbu této konkrétní nemoci." Tato fáze často zahrnuje vyhledávání a hodnocení důkazů z předchozích experimentů, osobních vědeckých pozorování nebo tvrzení a práce jiných vědců. Pokud je odpověď již známa, lze položit další otázku založenou na důkazech. Při aplikaci vědecké metody na výzkum může být identifikace dobré otázky velmi obtížná a ovlivní výsledek výzkumu.
Hypotézy
Předpoklad je teorie založená na znalostech získaných formulováním otázky, která může vysvětlit jakékoli dané chování. Hypotéza může být velmi konkrétní, jako je Einsteinův princip ekvivalence nebo Francise Cricka „DNA dělá RNA tvoří protein“, nebo může být široká, jako neznámé druhy života žijící v neprobádaných hlubinách oceánů.
Statistická hypotéza je předpoklad o dané statistické populaci. Populace mohou být například lidé s určitým onemocněním. Teorie by mohla být taková, že nový lék u některých z těchto lidí nemoc vyléčí. Termíny jsou obvyklespojené se statistickými hypotézami jsou nulové a alternativní hypotézy.
Null – předpoklad, že statistická hypotéza je chybná. Například, že nový lék nic nedělá a jakákoliv droga je způsobena nehodou. Výzkumníci obvykle chtějí ukázat, že nulový odhad je špatný.
Alternativní hypotézou je požadovaný výsledek, že lék funguje lépe než náhoda. Poslední bod: vědecká teorie musí být falzifikovatelná, což znamená, že je možné určit možný výsledek experimentu, který je v rozporu s předpovědí odvozenou z hypotézy; jinak to nelze smysluplně ověřit.
Tvorba teorie
Tento krok zahrnuje určení logických důsledků hypotézy. Pro další testování je pak vybrána jedna nebo více předpovědí. Čím méně je pravděpodobné, že předpověď bude pravdivá pouhou náhodou, tím přesvědčivější bude, pokud se splní. Důkazy jsou také silnější, pokud odpověď na předpověď není dosud známá kvůli vlivu zkreslení (viz také zpráva).
V ideálním případě by předpověď měla také odlišit hypotézu od pravděpodobných alternativ. Pokud dva předpoklady vytvářejí stejnou předpověď, splnění předpovědi není důkazem jednoho nebo druhého. (Tato tvrzení o relativní síle důkazů lze matematicky odvodit pomocí Bayesova teorému.)
Testování hypotéz
Toto je studie o tom, zda se skutečný svět chová podle předpovědihypotéza. Vědci (a další) ověřují předpoklady pomocí experimentů. Cílem je určit, zda jsou pozorování reálného světa konzistentní nebo v rozporu s předpovědí odvozenou z hypotézy. Pokud souhlasí, zvyšuje se důvěra v teorii. V opačném případě se snižuje. Konvence nezaručuje, že hypotéza je pravdivá; budoucí experimenty mohou odhalit problémy.
Karl Popper poradil vědcům, aby se pokusili zfalšovat předpoklady, tedy najít a otestovat ty experimenty, které se zdají být nejpochybnější. Velký počet úspěšných potvrzení není přesvědčivý, pokud pocházejí z experimentů, které se vyhýbají riziku.
Experiment
Experimenty by měly být navrženy tak, aby minimalizovaly možné chyby, zejména pomocí vhodných vědeckých kontrol. Například testy léčby drogami se obvykle provádějí jako dvojitě zaslepené testy. Subjekt, který může nevědomky ostatním ukázat, které vzorky jsou požadovanými testovacími léky a které jsou placebem, neví, které. Takové podněty mohou ovlivnit reakce subjektů, což nastaví strukturu v konkrétním experimentu. Tyto formy výzkumu jsou nejdůležitější součástí procesu učení. Jsou také zajímavé z hlediska studia jeho (vědecké znalosti) struktury, úrovní a formy.
Neúspěch experimentu také nemusí nutně znamenat, že hypotéza je chybná. Výzkum vždy závisí na několika teoriích. Například, že testovací zařízení funguje správně aselháním může být selhání jedné z podpůrných hypotéz. Dohady a experimenty jsou nedílnou součástí struktury (a formy) vědeckého poznání.
To druhé lze provést ve vysokoškolské laboratoři, na kuchyňském stole, na dně oceánu, na Marsu (pomocí jednoho z fungujících roverů) a jinde. Astronomové provádějí testy a hledají planety kolem vzdálených hvězd. A konečně, většina jednotlivých experimentů se z praktických důvodů zabývá velmi specifickými tématy. V důsledku toho se důkazy o širších tématech obvykle hromadí postupně, jak to vyžaduje struktura metodologie vědeckého poznání.
Sběr a studium výsledků
Tento proces zahrnuje určení toho, co ukazují výsledky experimentu, a rozhodnutí, jak pokračovat. Předpovědi teorie jsou porovnávány s předpovědi nulové hypotézy, aby se určilo, kdo je nejlépe schopen vysvětlit data. V případech, kdy se experiment opakuje mnohokrát, může být vyžadována statistická analýza, jako je test chí-kvadrát.
Pokud důkazy vyvrátí předpoklad, je vyžadován nový; pokud experiment potvrdí hypotézu, ale data nejsou dostatečně silná pro vysokou spolehlivost, je třeba otestovat jiné předpovědi. Jakmile je teorie silně podpořena důkazy, lze položit novou otázku, která poskytne hlubší pochopení stejného tématu. To také určuje strukturu vědeckého poznání, jeho metody a formy.
Důkazy od jiných vědců a zkušeností častozahrnuty v jakékoli fázi procesu. V závislosti na složitosti experimentu může shromáždit dostatek důkazů a poté s jistotou odpovědět na otázku nebo vytvořit mnoho odpovědí na velmi konkrétní otázky a poté odpovědět na jednu širší, může to trvat mnoho opakování. Tato metoda kladení otázek určuje strukturu a formy vědeckého poznání.
Pokud experiment nelze zopakovat, aby se získaly stejné výsledky, znamená to, že původní data mohla být chybná. Výsledkem je, že jeden experiment se obvykle provádí několikrát, zvláště pokud existují nekontrolované proměnné nebo jiné náznaky experimentální chyby. Pro významné nebo neočekávané výsledky se mohou ostatní vědci také pokusit je reprodukovat pro sebe, zvláště pokud to bude důležité pro jejich vlastní práci.
Externí vědecké hodnocení, audit, expertizy a další postupy
Na čem je založena autorita struktury vědeckého poznání, jeho metod a forem? Především na názor odborníků. Tvoří se hodnocením experimentu odborníky, kteří obvykle dávají své hodnocení anonymně. Některé časopisy vyžadují, aby experimentátor poskytl seznam možných recenzentů, zvláště pokud je obor vysoce specializovaný.
Recenze nepotvrzuje správnost výsledků, pouze to, že podle názoru recenzenta byly samotné experimenty platné (na základě popisu poskytnutého experimentátorem). Pokud je práce recenzována, což může někdy vyžadovat nové experimentyrecenzentů, bude zveřejněn v příslušném vědeckém časopise. Konkrétní časopis, který publikuje výsledky, naznačuje vnímanou kvalitu práce.
Nahrávání a sdílení dat
Vědci mají tendenci být opatrní při zaznamenávání svých dat, což je požadavek předložený Ludwikem Fleckem (1896–1961) a dalšími. I když to není normálně vyžadováno, mohou být požádáni, aby poskytli zprávy dalším vědcům, kteří chtějí reprodukovat své původní výsledky (nebo části jejich původních výsledků), a to včetně výměny jakýchkoli experimentálních vzorků, které může být obtížné získat.
Klasické
Klasický model vědeckého poznání pochází od Aristotela, který rozlišoval mezi formami přibližného a exaktního myšlení, nastínil tripartitní schéma deduktivního a induktivního uvažování a také zvažoval komplexní možnosti, jako je uvažování o struktuře vědeckého poznání, její metody a formy.
Hypoteticko-deduktivní model
Tento model nebo metoda je navrhovaným popisem vědecké metody. Zde jsou ústřední předpovědi z hypotézy: pokud předpokládáte, že teorie je správná, jaké jsou důsledky?
Pokud další empirický výzkum neprokáže, že tyto předpovědi jsou v souladu s pozorovaným světem, můžeme dojít k závěru, že předpoklad je chybný.
Pragmatický model
Je čas promluvit si o filozofii struktury a metodách vědeckého poznání. Charles Sanders Pierce (1839–1914) charakterizovalvýzkum (studium) není honbou za pravdou jako takovou, ale snahou dostat se pryč od otravných, omezujících pochybností generovaných překvapeními, neshodami a tak dále. Jeho závěr je aktuální i dnes. V podstatě formuloval strukturu a logiku vědeckého poznání.
Pearce věřil, že pomalý, váhavý přístup k experimentu může být v praktických záležitostech nebezpečný a že vědecká metoda je nejvhodnější pro teoretický výzkum. Což by zase nemělo být pohlceno jinými metodami a praktickými účely. „Prvním pravidlem“rozumu je, že aby se člověk mohl učit, musí se snažit učit se a v důsledku toho rozumět struktuře vědeckého poznání, jeho metodám a formám.
Výhody
Se zaměřením na generování vysvětlení popsal Peirce termín, který se učí, jako koordinaci tří druhů usuzování v účelovém cyklu zaměřeném na vyřešení pochybností:
- Vysvětlení. Nejasná předběžná, ale deduktivní analýza hypotézy, aby její části byly co nejjasnější, jak to vyžaduje koncepce a struktura metody vědeckého poznání.
- Ukázka. Deduktivní uvažování, euklidovský postup. Explicitní vyvozování důsledků hypotézy jako předpovědí, pro indukci k testování, o důkazech, které mají být nalezeny. Vyšetřovací nebo v případě potřeby teoretické.
- Indukce. Dlouhodobá použitelnost pravidla indukce je odvozena od principu (za předpokladu, že obecně úvaha) ježe skutečnost je pouze předmětem konečného názoru, k němuž může vést adekvátní vyšetřování; k čemukoli takový proces někdy povede, nebude skutečné. Indukce zahrnující průběžné testování nebo pozorování se řídí metodou, která při dostatečné konzervaci sníží její chybu pod jakýkoli předem stanovený stupeň.
Vědecká metoda je lepší v tom, že je speciálně navržena k dosažení (konečně) nejbezpečnějších přesvědčení, na kterých mohou být založeny nejúspěšnější postupy.
Počínaje myšlenkou, že lidé nehledají pravdu jako takovou, ale namísto potlačování dráždivých a zadržování pochybností, Pierce ukázal, jak prostřednictvím boje mohou někteří dospět k poslušnosti pravdě ve jménu poctivosti víru, hledat v ní vodítko pravdy pro potenciální praxi. Formuloval analytickou strukturu vědeckého poznání, jeho metody a formy.
