Struktur proses pengetahuan saintifik diberikan oleh metodologinya. Tetapi apa yang perlu difahami oleh ini? Kognisi adalah kaedah empirikal untuk mendapatkan pengetahuan yang telah mencirikan perkembangan sains sejak sekurang-kurangnya abad ke-17. Ia melibatkan pemerhatian yang teliti, yang membayangkan keraguan yang ketat tentang perkara yang diperhatikan, memandangkan andaian kognitif tentang cara dunia berfungsi mempengaruhi cara seseorang mentafsir persepsi.
Ia melibatkan pembentukan hipotesis melalui aruhan berdasarkan pemerhatian tersebut; ujian inferens berasaskan eksperimen dan pengukuran yang diambil daripada hipotesis; dan penghalusan (atau penghapusan) hipotesis berdasarkan keputusan eksperimen. Ini adalah prinsip kaedah saintifik, berbanding satu set langkah yang digunakan untuk semua usaha saintifik.
Aspek teori
Walaupun terdapat pelbagai jenis dan struktur pengetahuan saintifik, secara amnya, terdapat proses berterusan yang melibatkan pemerhatian tentang alam semula jadi. Orang secara semula jadibersifat ingin tahu, jadi mereka sering bertanyakan soalan tentang perkara yang mereka lihat atau dengar, dan sering menghasilkan idea atau hipotesis tentang mengapa keadaan menjadi seperti itu. Hipotesis terbaik membawa kepada ramalan yang boleh diuji dalam pelbagai cara.
Ujian hipotesis yang paling meyakinkan datang daripada penaakulan berdasarkan data eksperimen yang dikawal dengan teliti. Bergantung pada cara ujian tambahan sepadan dengan ramalan, hipotesis asal mungkin perlu diperhalusi, diubah suai, dikembangkan atau bahkan ditolak. Jika andaian tertentu disahkan dengan sangat baik, teori umum boleh dibangunkan, serta rangka kerja untuk pengetahuan saintifik teori.
Aspek prosedural (praktikal)
Walaupun prosedur berbeza dari satu bidang pengajian ke bidang yang lain, ia selalunya sama untuk bidang yang berbeza. Proses kaedah saintifik melibatkan membuat hipotesis (tekaan), memperoleh ramalan daripadanya sebagai akibat logik, dan kemudian membuat eksperimen atau pemerhatian empirikal berdasarkan ramalan tersebut. Hipotesis ialah teori berdasarkan pengetahuan yang diperoleh semasa mencari jawapan kepada soalan.
Ia boleh khusus atau luas. Para saintis kemudian menguji andaian dengan menjalankan eksperimen atau kajian. Hipotesis saintifik mesti boleh dipalsukan, bermakna adalah mungkin untuk menentukan kemungkinan hasil eksperimen atau pemerhatian yang bercanggah dengan ramalan yang diperoleh daripadanya. Jika tidak, hipotesis tidak boleh diuji secara bermakna.
Eksperimen
Tujuan eksperimen adalah untuk menentukan sama ada pemerhatian adalah konsisten atau bertentangan dengan ramalan yang diperoleh daripada hipotesis. Eksperimen boleh dijalankan di mana-mana sahaja, dari garaj ke Large Hadron Collider CERN. Walau bagaimanapun, terdapat kesukaran dalam merumuskan kaedah. Walaupun kaedah saintifik sering dibentangkan sebagai urutan langkah yang tetap, ia lebih kepada satu set prinsip umum.
Tidak semua langkah berlaku dalam setiap kajian saintifik (tidak pada tahap yang sama), dan mereka tidak selalu dalam susunan yang sama. Sesetengah ahli falsafah dan saintis berpendapat bahawa tidak ada kaedah saintifik. Ini adalah pendapat ahli fizik Lee Smolina dan ahli falsafah Paul Feyerabend (dalam bukunya Against the Method).
Masalah
Struktur pengetahuan saintifik dan kognisi sebahagian besarnya ditentukan oleh masalahnya. Pertikaian abadi dalam sejarah kebimbangan sains:
- Rasionalisme, terutamanya berkenaan dengan René Descartes.
- Induktivisme dan/atau empirisme, seperti yang dikatakan oleh Francis Bacon. Perdebatan menjadi sangat popular dengan Isaac Newton dan pengikutnya;
- Hipotesis-deduktivisme, yang diketengahkan pada awal abad ke-19.
Sejarah
Istilah "kaedah saintifik" atau "pengetahuan saintifik" muncul pada abad ke-19, apabila terdapat perkembangan institusi sains yang signifikan dan muncul istilah yang menetapkan sempadan yang jelas antara sains dan bukan sains, konsep seperti " saintis" dan "pseudosains". Pada tahun 1830-an dan 1850-anPada tahun-tahun apabila Baconisme popular, naturalis seperti William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill terlibat dalam perbincangan tentang "induksi" dan "fakta" dan memberi tumpuan kepada cara menjana pengetahuan. Pada penghujung abad ke-19, perdebatan realisme lwn. anti-realisme dianggap sebagai teori saintifik yang kuat yang melangkaui yang boleh dilihat serta struktur pengetahuan saintifik dan kognisi.
Istilah "kaedah saintifik" mula tersebar luas pada abad kedua puluh, muncul dalam kamus dan buku teks sains, walaupun maknanya tidak mencapai kata sepakat saintifik. Walaupun pertumbuhan pada pertengahan abad kedua puluh, pada akhir abad itu, banyak ahli falsafah sains yang berpengaruh seperti Thomas Kuhn dan Paul Feyerabend mempersoalkan kesejagatan "kaedah saintifik" dan dengan berbuat demikian sebahagian besarnya menggantikan tanggapan sains sebagai satu homogen. dan kaedah universal menggunakan amalan heterogen dan tempatan. Khususnya, Paul Feyerabend berhujah bahawa terdapat peraturan sains universal tertentu, yang menentukan spesifik dan struktur pengetahuan saintifik.
Seluruh proses melibatkan membuat hipotesis (teori, tekaan), memperoleh ramalan daripadanya sebagai akibat logik, dan kemudian menjalankan eksperimen berdasarkan ramalan tersebut untuk menentukan sama ada hipotesis asal adalah betul. Walau bagaimanapun, terdapat kesukaran dalam perumusan kaedah ini. Walaupun kaedah saintifik sering dibentangkan sebagai urutan langkah yang tetap, aktiviti ini paling baik dilihat sebagai prinsip umum.
Tidak semua langkah berlaku dalam setiap saintifikbelajar (tidak pada tahap yang sama), dan mereka tidak selalu dilakukan dalam susunan yang sama. Seperti yang dinyatakan oleh saintis dan ahli falsafah William Whewell (1794–1866), "kebijaksanaan, wawasan, genius" diperlukan pada setiap peringkat. Struktur dan tahap pengetahuan saintifik telah dirumuskan dengan tepat pada abad ke-19.
Kepentingan soalan
Soalan itu mungkin merujuk kepada menerangkan pemerhatian tertentu - "Mengapa langit biru" - tetapi ia juga boleh berbentuk terbuka - "Bagaimana saya boleh membangunkan ubat untuk merawat penyakit tertentu ini." Peringkat ini selalunya termasuk mencari dan menilai bukti daripada eksperimen terdahulu, pemerhatian atau tuntutan saintifik peribadi, dan kerja saintis lain. Jika jawapannya sudah diketahui, soalan lain berdasarkan bukti boleh ditanya. Apabila menggunakan kaedah saintifik untuk penyelidikan, mengenal pasti soalan yang baik boleh menjadi sangat sukar dan akan menjejaskan hasil penyelidikan.
Hipotesis
Andaian ialah teori berdasarkan pengetahuan yang diperoleh daripada merumuskan soalan yang boleh menjelaskan sebarang tingkah laku yang diberikan. Hipotesis boleh menjadi sangat spesifik, seperti prinsip kesetaraan Einstein atau Francis Crick "DNA membuat RNA membuat protein", atau ia boleh meluas, seperti spesies hidupan yang tidak diketahui yang tinggal di kedalaman lautan yang belum diterokai.
Hipotesis statistik ialah andaian tentang populasi statistik tertentu. Sebagai contoh, populasi mungkin orang yang mempunyai penyakit tertentu. Teorinya mungkin bahawa ubat baru itu akan menyembuhkan penyakit pada sesetengah orang ini. Terma biasanyayang dikaitkan dengan hipotesis statistik ialah hipotesis nol dan alternatif.
Null - andaian bahawa hipotesis statistik adalah salah. Sebagai contoh, bahawa ubat baru tidak melakukan apa-apa dan apa-apa ubat disebabkan oleh kemalangan. Penyelidik biasanya ingin menunjukkan bahawa tekaan batal adalah salah.
Hipotesis alternatif ialah hasil yang diinginkan bahawa ubat berfungsi lebih baik daripada kebetulan. Satu perkara terakhir: teori saintifik mesti boleh dipalsukan, yang bermaksud bahawa adalah mungkin untuk menentukan kemungkinan hasil eksperimen yang bercanggah dengan ramalan yang diperoleh daripada hipotesis; jika tidak, ia tidak boleh disahkan secara bermakna.
Pembentukan teori
Langkah ini melibatkan penentuan implikasi logik hipotesis. Satu atau lebih ramalan kemudian dipilih untuk ujian selanjutnya. Semakin kecil kemungkinan ramalan itu benar secara kebetulan, semakin meyakinkan jika ia menjadi kenyataan. Buktinya juga lebih kukuh jika jawapan kepada ramalan itu belum diketahui, disebabkan oleh pengaruh berat sebelah (lihat juga mesej).
Sebaik-baiknya, ramalan juga harus membezakan hipotesis daripada alternatif yang mungkin. Jika dua andaian membuat ramalan yang sama, memenuhi ramalan itu bukanlah bukti satu atau yang lain. (Pernyataan tentang kekuatan relatif bukti ini boleh diperoleh secara matematik menggunakan teorem Bayes.)
Ujian hipotesis
Ini ialah kajian sama ada dunia sebenar berkelakuan seperti yang diramalkanhipotesis. Para saintis (dan yang lain) menguji andaian dengan melakukan eksperimen. Matlamatnya adalah untuk menentukan sama ada pemerhatian dunia sebenar adalah konsisten atau bercanggah dengan ramalan yang diperoleh daripada hipotesis. Jika mereka bersetuju, keyakinan terhadap teori itu meningkat. Jika tidak, ia berkurangan. Konvensyen itu tidak menjamin bahawa hipotesis adalah benar; percubaan masa depan mungkin mendedahkan masalah.
Karl Popper menasihatkan para saintis untuk cuba memalsukan andaian, iaitu, untuk mencari dan menguji eksperimen yang kelihatan paling meragukan. Sebilangan besar pengesahan yang berjaya tidak muktamad jika ia timbul daripada percubaan yang mengelakkan risiko.
Eksperimen
Eksperimen hendaklah direka bentuk untuk meminimumkan kemungkinan ralat, terutamanya melalui penggunaan kawalan saintifik yang sesuai. Sebagai contoh, ujian rawatan dadah biasanya dijalankan sebagai ujian dua buta. Subjek, yang mungkin secara tidak sengaja menunjukkan kepada orang lain sampel yang merupakan ubat ujian yang diingini dan yang merupakan plasebo, tidak tahu yang mana. Petunjuk sedemikian boleh mempengaruhi tindak balas subjek, yang menetapkan struktur dalam eksperimen tertentu. Bentuk penyelidikan ini adalah bahagian terpenting dalam proses pembelajaran. Mereka juga menarik dari sudut mengkaji (pengetahuan saintifik) struktur, tahap dan bentuknya.
Selain itu, kegagalan eksperimen tidak semestinya bermakna hipotesis itu salah. Penyelidikan sentiasa bergantung kepada beberapa teori. Sebagai contoh, bahawa peralatan ujian berfungsi dengan baik dankegagalan itu mungkin kegagalan salah satu hipotesis yang menyokong. Tekaan dan eksperimen adalah penting kepada struktur (dan bentuk) pengetahuan saintifik.
Yang terakhir ini boleh dilakukan di makmal kolej, di atas meja dapur, di dasar laut, di Marikh (menggunakan salah satu rover yang berfungsi) dan di tempat lain. Ahli astronomi sedang menjalankan ujian mencari planet di sekeliling bintang yang jauh. Akhir sekali, kebanyakan eksperimen individu berurusan dengan topik yang sangat khusus atas sebab praktikal. Akibatnya, bukti mengenai topik yang lebih luas biasanya terkumpul secara beransur-ansur, seperti yang diperlukan oleh struktur metodologi pengetahuan saintifik.
Mengumpul dan mengkaji hasil
Proses ini melibatkan penentuan perkara yang ditunjukkan oleh hasil percubaan dan memutuskan cara untuk meneruskan. Ramalan teori dibandingkan dengan hipotesis nol untuk menentukan siapa yang paling mampu menjelaskan data. Dalam kes di mana percubaan diulang berkali-kali, analisis statistik seperti ujian khi kuasa dua mungkin diperlukan.
Jika bukti menyangkal andaian itu, andaian baharu diperlukan; jika eksperimen mengesahkan hipotesis, tetapi data tidak cukup kuat untuk keyakinan tinggi, ramalan lain perlu diuji. Sebaik sahaja teori disokong kuat oleh bukti, soalan baru boleh ditanya untuk memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang topik yang sama. Ini juga menentukan struktur pengetahuan saintifik, kaedah dan bentuknya.
Bukti daripada saintis dan pengalaman lain selalunyadimasukkan pada mana-mana peringkat proses. Bergantung pada kerumitan percubaan, ia mungkin mengambil banyak lelaran untuk mengumpul bukti yang mencukupi dan kemudian menjawab soalan dengan yakin, atau mencipta banyak jawapan kepada soalan yang sangat khusus dan kemudian menjawab satu soalan yang lebih luas. Kaedah bertanya soalan ini menentukan struktur dan bentuk pengetahuan saintifik.
Jika percubaan tidak boleh diulang untuk menghasilkan keputusan yang sama, ini bermakna data asal mungkin salah. Akibatnya, satu eksperimen biasanya dilakukan beberapa kali, terutamanya apabila terdapat pembolehubah tidak terkawal atau petunjuk lain ralat eksperimen. Untuk hasil yang ketara atau tidak dijangka, saintis lain juga boleh cuba menghasilkan semula mereka sendiri, terutamanya jika ia penting untuk kerja mereka sendiri.
Penilaian saintifik luaran, audit, kepakaran dan prosedur lain
Pada apakah autoriti struktur pengetahuan saintifik, kaedah dan bentuknya berdasarkan? Pertama sekali, atas pendapat pakar. Ia dibentuk melalui penilaian eksperimen oleh pakar, yang biasanya memberikan ulasan mereka tanpa nama. Sesetengah jurnal memerlukan penguji untuk menyediakan senarai penyemak yang mungkin, terutamanya jika bidang tersebut sangat khusus.
Semakan rakan sebaya tidak mengesahkan ketepatan keputusan, cuma, pada pendapat pengulas, percubaan itu sendiri adalah sah (berdasarkan penerangan yang diberikan oleh penguji). Jika kerja itu disemak rakan sebaya, yang kadangkala memerlukan percubaan baharu dimintapengulas, ia akan diterbitkan dalam jurnal saintifik yang sesuai. Jurnal tertentu yang menerbitkan hasilnya menunjukkan kualiti kerja yang dilihat.
Merakam dan berkongsi data
Para saintis cenderung berhati-hati tentang merekod data mereka, keperluan yang dikemukakan oleh Ludwik Fleck (1896–1961) dan lain-lain. Walaupun biasanya tidak diperlukan, mereka mungkin diminta untuk memberikan laporan kepada saintis lain yang ingin menghasilkan semula hasil asal mereka (atau sebahagian daripada hasil asal mereka), sehingga ke pertukaran mana-mana sampel percubaan yang mungkin sukar diperoleh.
Klasik
Model klasik pengetahuan saintifik berasal daripada Aristotle, yang membezakan antara bentuk pemikiran anggaran dan tepat, menggariskan skema tiga pihak penaakulan deduktif dan induktif, dan juga mempertimbangkan pilihan yang kompleks, seperti penaakulan tentang struktur pengetahuan saintifik., kaedah dan bentuknya.
Model deduktif hipotesis
Model atau kaedah ini ialah penerangan cadangan kaedah saintifik. Di sini ramalan daripada hipotesis adalah penting: jika anda menganggap teori itu betul, apakah implikasinya?
Jika penyelidikan empirikal lanjut tidak menunjukkan bahawa ramalan ini konsisten dengan dunia yang diperhatikan, kita boleh membuat kesimpulan bahawa andaian itu salah.
Model Pragmatik
Sudah tiba masanya untuk bercakap tentang falsafah struktur dan kaedah pengetahuan saintifik. Charles Sanders Pierce (1839–1914) dicirikanpenyelidikan (kajian) bukanlah sebagai mengejar kebenaran seperti itu, tetapi sebagai perjuangan untuk menjauhkan diri daripada menjengkelkan, menahan keraguan yang ditimbulkan oleh kejutan, perselisihan faham, dan sebagainya. Kesimpulannya masih relevan hari ini. Beliau, pada dasarnya, merumuskan struktur dan logik pengetahuan saintifik.
Pearce percaya bahawa pendekatan yang perlahan dan teragak-agak untuk bereksperimen boleh berbahaya dalam perkara praktikal, dan kaedah saintifik paling sesuai untuk penyelidikan teori. Yang, sebaliknya, tidak sepatutnya diserap oleh kaedah dan tujuan praktikal lain. "Peraturan pertama" akal ialah untuk belajar, seseorang mesti berusaha untuk belajar dan, sebagai hasilnya, memahami struktur pengetahuan saintifik, kaedah dan bentuknya.
Faedah
Dengan tumpuan pada penjanaan penjelasan, Peirce menyifatkan istilah yang dipelajarinya sebagai menyelaraskan tiga jenis inferens dalam kitaran bertujuan yang tertumpu pada penyelesaian keraguan:
- Penjelasan. Analisis awal tetapi deduktif yang tidak jelas bagi hipotesis untuk membuat bahagiannya sejelas mungkin, seperti yang diperlukan oleh konsep dan struktur kaedah pengetahuan saintifik.
- Demonstrasi. Penaakulan deduktif, prosedur Euclidean. Menyimpulkan secara eksplisit akibat hipotesis sebagai ramalan, untuk induksi untuk menguji, tentang bukti yang akan ditemui. Penyiasatan atau, jika perlu, secara teori.
- Induksi. Kebolehgunaan jangka panjang peraturan aruhan diperoleh daripada prinsip (dengan mengandaikan bahawa secara umum penaakulan) adalahbahawa yang sebenar hanyalah objek pendapat muktamad yang boleh membawa kepada penyiasatan yang mencukupi; apa jua proses yang akan membawa kepada tidak akan menjadi nyata. Induksi yang melibatkan ujian atau pemerhatian berterusan mengikut kaedah yang, dengan pemuliharaan yang mencukupi, akan mengurangkan ralatnya di bawah mana-mana tahap yang telah ditetapkan.
Kaedah saintifik adalah unggul kerana ia direka khusus untuk mencapai (akhirnya) kepercayaan yang paling selamat di mana amalan paling berjaya boleh menjadi asas.
Bermula dari idea bahawa orang tidak mencari kebenaran semata-mata, tetapi bukannya menundukkan rasa menjengkelkan, menahan keraguan, Pierce menunjukkan bagaimana, melalui perjuangan, sesetengah orang boleh datang untuk mematuhi kebenaran atas nama kejujuran iman, untuk mencari sebagai panduan kebenaran untuk amalan yang berpotensi. Beliau merumuskan struktur analisis pengetahuan saintifik, kaedah dan bentuknya.
