Videnskabelig metode - Scientific method

Den videnskabelige metode er ofte repræsenteret som en igangværende proces . Dette diagram repræsenterer en variant, og der er mange andre .

Den videnskabelige metode er en empirisk metode til at erhverve viden, der har præget videnskabens udvikling siden mindst 1600 -tallet (med bemærkelsesværdige praktiserende læger i tidligere århundreder). Det indebærer omhyggelig observation , anvendelse af streng skepsis over det observerede, da kognitive antagelser kan fordreje, hvordan man fortolker observationen . Det indebærer formulering af hypoteser , via induktion , baseret på sådanne observationer; eksperimentel og målebaseret test af fradraghentet fra hypoteserne; og forfining (eller eliminering) af hypoteserne baseret på de eksperimentelle fund. Disse er principper for den videnskabelige metode, adskilt fra en endelig række trin, der gælder for alle videnskabelige virksomheder.

Selvom procedurer varierer fra et undersøgelsesområde til et andet, er den underliggende proces ofte den samme fra et felt til et andet. Processen i den videnskabelige metode indebærer at lave formodninger (hypotetiske forklaringer), udlede forudsigelser fra hypoteserne som logiske konsekvenser og derefter udføre eksperimenter eller empiriske observationer baseret på disse forudsigelser. En hypotese er en formodning, baseret på viden opnået, mens man søger svar på spørgsmålet. Hypotesen kan være meget specifik, eller den kan være bred. Forskere tester derefter hypoteser ved at udføre eksperimenter eller undersøgelser. En videnskabelig hypotese skal være forfalskelig , hvilket indebærer, at det er muligt at identificere et muligt resultat af et eksperiment eller en observation, der er i modstrid med forudsigelser udledt af hypotesen; ellers kan hypotesen ikke testes meningsfuldt.

Formålet med et eksperiment er at afgøre, om observationer stemmer overens med eller er i konflikt med de forventninger, der udledes af en hypotese. Eksperimenter kan finde sted overalt fra en garage til CERNs Large Hadron Collider . Der er imidlertid vanskeligheder ved en formel metodebeskrivelse. Selvom den videnskabelige metode ofte præsenteres som en fast sekvens af trin, repræsenterer den snarere et sæt generelle principper. Ikke alle trin finder sted i enhver videnskabelig undersøgelse (og heller ikke i samme grad), og de er ikke altid i samme rækkefølge.

Historie

Aristoteles (384–322 fvt). "Hvad angår hans metode, anerkendes Aristoteles som opfinderen af ​​den videnskabelige metode på grund af sin raffinerede analyse af logiske implikationer indeholdt i demonstrativ diskurs, som går langt ud over den naturlige logik og ikke skylder dem, der filosoferede før ham." - Riccardo Pozzo
Ibn al-Haytham (965–1039). En polymat, der af nogle betragtes som far til moderne videnskabelig metodologi , på grund af hans vægt på eksperimentelle data og reproducerbarhed af dens resultater.
Johannes Kepler (1571–1630). "Kepler viser sin skarpe logiske sans ved at beskrive hele den proces, hvormed han endelig nåede frem til den sande bane. Dette er det største stykke reproduktive ræsonnementer, der nogensinde er udført." - C. S. Peirce , c. 1896, om Keplers begrundelse gennem forklarende hypoteser
Galileo Galilei (1564–1642). Ifølge Albert Einstein , "Al viden om virkeligheden starter fra erfaring og ender i den. Propositioner nået frem til rent logiske midler er fuldstændig tomme med hensyn til virkeligheden. Fordi Galileo så dette, og især fordi han tromlede det ind i den videnskabelige verden, er han faderen til moderne fysik - faktisk til den moderne videnskab helt. "

Vigtige debatter i videnskabshistorien vedrører skepsis til, at alt kan være kendt med sikkerhed (såsom synspunkter på Francisco Sanches ), rationalisme (især som foreslog af René Descartes ), induktivisme , empirisme (som argumenteret for af Francis Bacon , derefter stigende til særlig fremtrædende med Isaac Newton og hans tilhængere) og hypotetisk-deduktivisme , der kom til udtryk i begyndelsen af ​​det 19. århundrede.

Udtrykket "videnskabelig metode" opstod i det 19. århundrede, da en betydelig institutionel udvikling af videnskab fandt sted, og der opstod terminologier, der etablerede klare grænser mellem videnskab og ikke-videnskab, såsom "videnskabsmand" og "pseudovidenskab". I hele 1830'erne og 1850'erne, hvor Baconianism var populær, engagerede naturforskere som William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill debatter om "induktion" og "fakta" og var fokuseret på, hvordan man kunne generere viden. I slutningen af ​​det 19. og begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev en debat om realisme kontra antirealisme ført, da kraftfulde videnskabelige teorier strakte sig ud over det observerbare.

Problemløsning via videnskabelig metode
Se afsnittet Noter § Problemløsning via videnskabelig metode

Udtrykket "videnskabelig metode" blev populær i det tyvende århundrede; Dewey 1910 , How We Think, inspirerede populære retningslinjer , der dukkede op i ordbøger og videnskabslærebøger, selvom der var ringe videnskabelig konsensus om dens betydning. Selvom der var vækst gennem midten af ​​det tyvende århundrede, havde 1960'erne og 1970'erne mange indflydelsesrige videnskabsfilosofer som Thomas Kuhn og Paul Feyerabend stillet spørgsmålstegn ved universaliteten af ​​den "videnskabelige metode" og dermed i vid udstrækning erstattet begrebet videnskab som en homogen og universel metode, hvor den er en heterogen og lokal praksis. I særdeleshed,Paul Feyerabend argumenterede i 1975's første udgave af sin bog Against Method imod, at der var universelle videnskabsregler ; Popper 1963, Gauch 2003 og Tow 2010 er uenige i Feyerabends påstand; problemløsere , og forskere skal være forsigtige med deres ressourcer under deres undersøgelse.

Senere holdninger omfatter fysikeren Lee Smolins essay fra 2013 "There Is No Scientific Method", hvor han går ind for to etiske principper og videnskabshistoriker Daniel Tors kapitel i 2015 -bogen Newtons æble og andre myter om videnskab , der konkluderede, at den videnskabelige metode er en myte eller i bedste fald en idealisering. Da myter er overbevisninger, er de underlagt den narrative fejlslutning, som Taleb påpeger. Filosoferne Robert Nola og Howard Sankey sagde i deres bog fra 2007 Theories of Scientific Method , at debatter om videnskabelig metode fortsætter og argumenterede for, at Feyerabend trods titlen Against Method accepterede visse metoderegler og forsøgte at retfærdiggøre disse regler med en meta metodik. Staddon (2017) hævder, at det er en fejl at prøve at følge regler i mangel af en algoritmisk videnskabelig metode; i så fald forstås "videnskaben bedst gennem eksempler". Men algoritmiske metoder, såsom afvisning af eksisterende teori ved eksperiment, er blevet brugt siden Alhacen (1027) Book of Optics og Galileo (1638) Two New Sciences , står stadig som videnskabelig metode, hvilket modsiger Feyerabends holdning.

Det allestedsnærværende element i den videnskabelige metode er empiri . Dette er i modsætning til strenge former for rationalisme : den videnskabelige metode inkorporerer den holdning, at fornuften ikke alene kan løse et bestemt videnskabeligt problem. En stærk formulering af den videnskabelige metode er ikke altid på linje med en form for empirisme , hvor de empiriske data fremsættes i form af erfaring eller andre abstrakte vidensformer; i den nuværende videnskabelige praksis accepteres imidlertid normalt brug af videnskabelig modellering og afhængighed af abstrakte typologier og teorier. Den videnskabelige metode modvirker påstande om, at åbenbaring , politisk eller religiøst dogme , appellerer til tradition, almindelig tro, sund fornuft eller i øjeblikket holdte teorier udgør det eneste mulige middel til at demonstrere sandhed.

Forskellige tidlige udtryk for empirisme og den videnskabelige metode kan findes gennem historien, for eksempel med de gamle stoikere , Epicurus , Alhazen , Avicenna , Roger Bacon og William of Ockham . Fra 1500 -tallet og fremefter blev eksperimenter anbefalet af Francis Bacon og udført af Giambattista della Porta , Johannes Kepler og Galileo Galilei . Der var særlig udvikling hjulpet af teoretiske værker af Francisco Sanches , John Locke , George Berkeley og David Hume .

En sejlads fra Amerika til Europa gav CS Peirce afstanden til at afklare sine ideer , hvilket gradvist resulterede i den hypotetisk-deduktive model . Modellen blev formuleret i det 20. århundrede og har undergået en betydelig revision siden den først blev foreslået (for en mere formel diskussion, se § Elementer af den videnskabelige metode ).

Oversigt

Den videnskabelige metode er den proces, hvormed videnskaben udføres. Som på andre undersøgelsesområder kan videnskab (ved hjælp af den videnskabelige metode) bygge på tidligere viden og udvikle en mere sofistikeret forståelse af sine emner over tid. Denne model kan ses at ligge til grund for den videnskabelige revolution .

Behandle

Den samlede proces indebærer at lave formodninger ( hypoteser ), udlede forudsigelser fra dem som logiske konsekvenser og derefter udføre eksperimenter baseret på disse forudsigelser for at afgøre, om den oprindelige formodning var korrekt. Der er imidlertid vanskeligheder ved en formel metodebeskrivelse. Selvom den videnskabelige metode ofte præsenteres som en fast sekvens af trin, betragtes disse handlinger bedre som generelle principper. Ikke alle trin finder sted i enhver videnskabelig undersøgelse (og heller ikke i samme grad), og de udføres ikke altid i samme rækkefølge. Som bemærket af videnskabsmand og filosof William Whewell (1794–1866) kræves "opfindelse, sagacitet, [og] geni" ved hvert trin.

Formulering af et spørgsmål

Spørgsmålet kan referere til forklaringen af ​​en specifik observation , som i "Hvorfor er himlen blå?" men kan også være åben, som i "Hvordan kan jeg designe et lægemiddel til at helbrede denne særlige sygdom?" Denne fase involverer ofte at finde og evaluere beviser fra tidligere eksperimenter, personlige videnskabelige observationer eller påstande samt andre forskeres arbejde. Hvis svaret allerede er kendt, kan der stilles et andet spørgsmål, der bygger på beviserne. Når man anvender den videnskabelige metode til forskning, kan det være meget svært at bestemme et godt spørgsmål, og det vil påvirke resultatet af undersøgelsen.

Hypotese

En hypotese er en formodning baseret på viden opnået under formulering af spørgsmålet, der kan forklare enhver given adfærd. Hypotesen kan være meget specifik; for eksempel Einsteins ækvivalensprincip eller Francis Cricks "DNA gør RNA laver protein", eller det kan være bredt; for eksempel "bor ukendte livsarter i havenes uudforskede dybder". Se § Hypoteseudvikling

En statistisk hypotese er en formodning om en given statistisk population . For eksempel kan befolkningen være mennesker med en bestemt sygdom . En formodning kan være, at et nyt lægemiddel vil helbrede sygdommen hos nogle af befolkningen i denne befolkning, som i et klinisk forsøg med lægemidlet. En nulhypotese ville formode, at den statistiske hypotese er falsk; for eksempel at det nye lægemiddel ikke gør noget, og at enhver kur i befolkningen ville være forårsaget af en tilfældighed (en tilfældig variabel ).

Et alternativ til nulhypotesen , for at være forfalskeligt , må sige, at et behandlingsprogram med stoffet gør det bedre end tilfældigheder. For at teste udsagnet et behandlingsprogram med stoffet gør det bedre end tilfældighed , er et eksperiment designet, hvor en del af befolkningen(kontrolgruppen), skal efterlades ubehandlet, mens en anden, separat del af befolkningen skal behandles. t-Tests kunne derefter specificere, hvor store de behandlede grupper, og hvor store kontrolgrupperne skal være, for at afgøre, om et behandlingsforløb for befolkningen har resulteret i en kur for nogle af dem i hver af grupperne. Grupperne undersøges efter tur af forskerne i en protokol .

Stærk slutning kan alternativt foreslå flere alternative hypoteser, der er nedfældet i randomiserede kontrollerede forsøg , behandlinger A, B, C, ..., (siger i et blindet forsøg med forskellige doser eller med livsstilsændringer og så videre) for ikke at indføre bekræftelse bias til fordel for et specifikt behandlingsforløb. Etiske overvejelser kunne bruges til at minimere antallet i de ubehandlede grupper, f.eks. Bruge næsten alle behandlinger i hver gruppe, men eksklusive henholdsvis A, B, C, ... som kontroller.

Forudsigelse

Forudsigelsestrinet udleder de logiske konsekvenser af hypotesen, før resultatet kendes . Disse forudsigelser er forventninger til testresultaterne. Hvis resultatet allerede er kendt, er det bevis, der er klar til at blive overvejet i accept eller afvisning af hypotesen. Beviserne er også stærkere, hvis det faktiske resultat af den forudsigende test ikke allerede er kendt, da manipulation med testen kan udelukkes, ligesom bagklogskabsforstyrrelser (se postdiction ). Ideelt set skal forudsigelsen også skelne hypotesen fra sandsynlige alternativer; hvis to hypoteser laver den samme forudsigelse, er det ikke et bevis for den ene frem for den anden at observere forudsigelsen som korrekt. (Disse udsagn om bevisets relative styrke kan udledes matematisk ved hjælp af Bayes 'sætning ).

Konsekvensen skal derfor angives på samme tid eller kort efter hypotesens redegørelse, men inden forsøgsresultatet kendes.

På samme måde skal testprotokollen angives inden testens udførelse. Disse krav bliver forsigtighedsregler mod manipulation og hjælper med at reproducere eksperimentet.

Test

Egnede tests af en hypotese sammenligner de forventede værdier fra testerne af denne hypotese med de faktiske resultater af disse tests. Forskere (og andre mennesker) kan derefter sikre eller kassere deres hypoteser ved at udføre passende eksperimenter .

Analyse

En analyse bestemmer ud fra eksperimentets resultater de næste handlinger, der skal foretages. De forventede værdier fra testen af ​​den alternative hypotese sammenlignes med de forventede værdier som følge af nulhypotesen (det vil sige en forudsigelse om ingen forskel i status quo ). Forskellen mellem forventet versus faktisk indikerer, hvilken hypotese der bedre forklarer de resulterende data fra eksperimentet. I tilfælde, hvor et eksperiment gentages mange gange, kan en statistisk analyse, f.eks. En chi-squared-test, om nulhypotesen er sand, være påkrævet.

Bevis fra andre forskere og erfaringer er tilgængelige til inkorporering på ethvert trin i processen . Afhængigt af eksperimentets kompleksitet kan det være nødvendigt med iteration af processen for at indsamle tilstrækkeligt bevis til at besvare spørgsmålet med tillid eller til at opbygge andre svar på meget specifikke spørgsmål for at besvare et enkelt bredere spørgsmål.

Når beviserne har forfalsket den alternative hypotese, kræves en ny hypotese; hvis beviserne ikke endegyldigt begrunder at kassere den alternative hypotese, kan andre forudsigelser fra den alternative hypotese overvejes. Pragmatiske overvejelser, såsom de ressourcer, der er til rådighed til at fortsætte undersøgelsen, kan være vejledende for undersøgelsens videre forløb. Når beviser for en hypotese stærkt understøtter denne hypotese, kan yderligere spørgsmål følge for indsigt i den bredere undersøgelse, der undersøges.

DNA -eksempel

De grundlæggende elementer i den videnskabelige metode er illustreret ved følgende eksempel (der fandt sted fra 1944 til 1953) fra opdagelsen af DNA -strukturen :

  • Spørgsmål : Tidligere undersøgelse af DNA havde bestemt dets kemiske sammensætning (de fire nukleotider ), strukturen af ​​hvert enkelt nukleotid og andre egenskaber. DNA var blevet identificeret som bærer af genetisk information ved Avery – MacLeod – McCarty -eksperimentet i 1944, men mekanismen for, hvordan genetisk information blev lagret i DNA, var uklar.
  • Hypotese : Linus Pauling , Francis Crick og James D. Watson antog, at DNA havde en spiralformet struktur.
  • Forudsigelse : Hvis DNA havde en spiralformet struktur, ville dets røntgendiffraktionsmønster være X-formet. Denne forudsigelse blev bestemt ved hjælp af matematikken i helix -transformen, som var blevet afledt af Cochran, Crick og Vand (og uafhængigt af Stokes). Denne forudsigelse var en matematisk konstruktion, helt uafhængig af det biologiske problem ved hånden.
  • Eksperiment : Rosalind Franklin brugte rent DNA til at udføre røntgendiffraktion for at producere foto 51 . Resultaterne viste en X-form.
  • Analyse : Da Watson så det detaljerede diffraktionsmønster, genkendte han det straks som en helix. Han og Crick producerede derefter deres model ved hjælp af disse oplysninger sammen med de tidligere kendte oplysninger om DNA's sammensætning, især Chargaffs regler for baseparring.

Opdagelsen blev udgangspunktet for mange yderligere undersøgelser, der involverede det genetiske materiale, såsom området molekylær genetik , og det blev tildelt Nobelprisen i 1962. Hvert trin i eksemplet undersøges mere detaljeret senere i artiklen.

Andre komponenter

Den videnskabelige metode omfatter også andre komponenter, der kræves, selv når alle iterationer af ovenstående trin er gennemført:

Replikation

Hvis et eksperiment ikke kan gentages for at frembringe de samme resultater, indebærer det, at de oprindelige resultater muligvis har været en fejl. Som et resultat er det almindeligt, at et enkelt eksperiment udføres flere gange, især når der er ukontrollerede variabler eller andre indikationer på eksperimentel fejl . For betydelige eller overraskende resultater kan andre forskere også forsøge at replikere resultaterne for sig selv, især hvis disse resultater ville være vigtige for deres eget arbejde. Replikation er blevet et kontroversielt problem inden for social og biomedicinsk videnskab, hvor behandlinger administreres til grupper af individer. Typisk får en forsøgsgruppe behandlingen, f.eks. Et lægemiddel, og kontrolgruppen får placebo. John Ioannidis i 2005 påpegede, at den metode, der blev brugt, har ført til mange fund, der ikke kan gentages.

Ekstern gennemgang

Processen med peer review indebærer evaluering af eksperimentet af eksperter, der typisk giver deres meninger anonymt. Nogle tidsskrifter anmoder om, at eksperimentatoren giver lister over mulige peer reviewere, især hvis feltet er højt specialiseret. Peer review bekræfter ikke, at resultaterne er korrekte, kun at eksperimentets vurdering efter egen vurdering var forsvarlig (baseret på beskrivelsen fra eksperimentatoren). Hvis arbejdet består peer review, som lejlighedsvis kan kræve nye eksperimenter, som anmelderne anmoder om, vil det blive offentliggjort i et peer-reviewed videnskabeligt tidsskrift . Det specifikke tidsskrift, der offentliggør resultaterne, angiver den opfattede kvalitet af arbejdet.

Dataregistrering og deling

Forskere er typisk forsigtige med at registrere deres data, et krav fremmet af Ludwik Fleck (1896–1961) og andre. Selvom det ikke typisk er påkrævet, kan de blive anmodet om at levere disse data til andre forskere, der ønsker at replikere deres originale resultater (eller dele af deres originale resultater), og strækker sig til deling af eventuelle eksperimentelle prøver, der kan være vanskelige at få. Se §Kommunikation og fællesskab .

Instrumentering

Se videnskabeligt fællesskab , stor videnskab .

Institutionelle forskere får muligvis et instrument til at institutionalisere deres test. Disse instrumenter ville udnytte observationer af den virkelige verden, som kan stemme overens med eller måske være i konflikt med deres forudsigelser udledt af deres hypotese . Disse institutioner reducerer derved forskningsfunktionen til en pris/fordel, udtrykkes som penge, og tid og opmærksomhed for forskerne, der skal bruges, i bytte for en rapport til deres vælgere.

Nuværende store instrumenter, såsom CERN's Large Hadron Collider (LHC), eller LIGO , eller National Ignition Facility (NIF), eller International Space Station (ISS) eller James Webb Space Telescope (JWST), medfører forventede omkostninger på milliarder dollars og tidsrammer, der strækker sig over årtier. Disse former for institutioner påvirker den offentlige politik på nationalt eller endda internationalt grundlag, og forskerne ville kræve delt adgang til sådanne maskiner og deres supplerende infrastruktur . Se Perceptuel kontrolteori , §Open-loop og closed-loop feedback

Elementer af den videnskabelige metode

Der er forskellige måder at skitsere den grundlæggende metode, der bruges til videnskabelig undersøgelse. Det videnskabelige samfund og videnskabelige filosoffer er generelt enige om følgende klassificering af metodekomponenter. Disse metodologiske elementer og organisering af procedurer har en tendens til at være mere karakteristiske for eksperimentelle videnskaber end samfundsvidenskab . Ikke desto mindre vil cyklussen med formulering af hypoteser, test og analyse af resultaterne og formulering af nye hypoteser ligne cyklussen beskrevet nedenfor.

Den videnskabelige metode er en iterativ, cyklisk proces, hvorigennem information løbende revideres. Det er generelt anerkendt at udvikle videnfremskridt gennem følgende elementer i forskellige kombinationer eller bidrag:

  • Karakteriseringer (observationer, definitioner og målinger af undersøgelsesemnet)
  • Hypoteser (teoretiske, hypotetiske forklaringer på observationer og målinger af emnet)
  • Forudsigelser (induktive og deduktive begrundelser fra hypotesen eller teorien)
  • Eksperimenter (test af alt det ovenstående)

Hvert element i den videnskabelige metode er genstand for peer review for mulige fejl. Disse aktiviteter beskriver ikke alt, hvad forskere gør, men gælder mest for eksperimentelle videnskaber (f.eks. Fysik, kemi, biologi og psykologi). Elementerne ovenfor undervises ofte i uddannelsessystemet som "den videnskabelige metode".

Den videnskabelige metode er ikke en enkelt opskrift: den kræver intelligens, fantasi og kreativitet. I denne forstand er det ikke et tankeløst sæt af standarder og procedurer at følge, men er snarere en løbende cyklus , der konstant udvikler mere nyttige, præcise og omfattende modeller og metoder. Da Einstein for eksempel udviklede de særlige og generelle relativitetsteorier, tilbageviste eller diskonterede han på ingen måde Newtons Principia . Tværtimod, hvis det astronomisk massive, fjerlyset og det ekstremt hurtige fjernes fra Einsteins teorier-alle fænomener Newton ikke kunne have observeret-er Newtons ligninger det, der er tilbage. Einsteins teorier er udvidelser og forbedringer af Newtons teorier og øger dermed tilliden til Newtons arbejde.

Et iterativt, pragmatisk skema med de fire ovenstående punkter tilbydes undertiden som en retningslinje for at fortsætte:

  1. Definer et spørgsmål
  2. Saml information og ressourcer (observer)
  3. Form en forklarende hypotese
  4. Test hypotesen ved at udføre et eksperiment og indsamle data på en reproducerbar måde
  5. Analysér dataene
  6. Fortolke dataene og drage konklusioner, der tjener som udgangspunkt for en ny hypotese
  7. Publicer resultater
  8. Gentest (udføres ofte af andre forskere)

Den iterative cyklus, der er forbundet med denne trin-for-trin-metode, går fra punkt 3 til 6 tilbage til 3 igen.

Selvom dette skema skitserer en typisk hypotese/testmetode , hævder mange filosoffer, historikere og videnskabssociologer, herunder Paul Feyerabend , at sådanne beskrivelser af videnskabelig metode har lidt relation til de måder, videnskab faktisk praktiseres på.

Karakteriseringer

Den videnskabelige metode afhænger af stadig mere sofistikerede karakteriseringer af undersøgelsesemnerne. ( Emnerne kan også kaldes uløste problemer eller de ukendte .) Benjamin Franklin formodede for eksempel korrekt, at St. Elmos brand var elektrisk i naturen , men det har taget en lang række eksperimenter og teoretiske ændringer at fastslå dette. Mens man søger emnernes relevante egenskaber, kan omhyggelig tanke også indebære nogle definitioner og observationer; de observationer kræve ofte omhyggelige målinger og / eller optælling.

Den systematiske, omhyggelige indsamling af målinger eller optællinger af relevante mængder er ofte den kritiske forskel mellem pseudovidenskaber , såsom alkymi og videnskab, såsom kemi eller biologi. Videnskabelige målinger er sædvanligvis tabuleret, graferet eller kortlagt, og statistiske manipulationer, såsom korrelation og regression , udføres på dem. Målingerne kan foretages i en kontrolleret indstilling, f.eks. Et laboratorium, eller foretages på mere eller mindre utilgængelige eller umanipulerbare objekter, såsom stjerner eller mennesker. Målingerne kræver ofte specialiserede videnskabelige instrumenter såsom termometre , spektroskoper , partikelacceleratorer eller voltmetre , og et videnskabeligt felt er normalt tæt forbundet med deres opfindelse og forbedring.

Jeg er ikke vant til at sige noget med sikkerhed efter kun en eller to observationer.

-  Andreas Vesalius , (1546)

Usikkerhed

Målinger i videnskabeligt arbejde ledsages normalt også af skøn over deres usikkerhed . Usikkerheden anslås ofte ved at foretage gentagne målinger af den ønskede mængde. Usikkerheder kan også beregnes ved at tage højde for usikkerhederne i de enkelte underliggende mængder, der anvendes. Optællinger af ting, såsom antallet af mennesker i en nation på et bestemt tidspunkt, kan også have en usikkerhed på grund af begrænsninger i dataindsamlingen. Eller tællinger kan repræsentere en prøve af ønskede mængder med en usikkerhed, der afhænger af den anvendte prøveudtagningsmetode og antallet af taget prøver.

Definition

Målinger kræver brug af operationelle definitioner af relevante mængder. Det vil sige, at en videnskabelig størrelse beskrives eller defineres ved, hvordan den måles, i modsætning til en mere vag, upræcis eller "idealiseret" definition. F.eks. Kan elektrisk strøm , målt i ampere, defineres operationelt i form af massen af ​​sølv afsat på et bestemt tidspunkt på en elektrode i en elektrokemisk anordning, der er beskrevet i detaljer. Den operationelle definition af en ting er ofte afhængig af sammenligninger med standarder: Den operationelle definition af "masse" er i sidste ende afhængig af brugen af ​​en artefakt, såsom et bestemt kilo platin-iridium, der opbevares i et laboratorium i Frankrig.

Den videnskabelige definition af et begreb adskiller sig undertiden væsentligt fra dets naturlige sprogbrug. For eksempel overlapper masse og vægt i betydning i fælles diskurs, men har forskellige betydninger i mekanik . Videnskabelige størrelser er ofte kendetegnet ved deres måleenheder, som senere kan beskrives i form af konventionelle fysiske enheder ved kommunikation af værket.

Nye teorier udvikles undertiden efter at have indset, at visse udtryk ikke tidligere har været tilstrækkeligt klart defineret. F.eks. Begynder Albert Einsteins første papir om relativitet med at definere samtidighed og midlerne til at bestemme længde . Disse ideer blev sprunget over af Isaac Newton med: "Jeg definerer ikke tid , rum, sted og bevægelse som værende velkendt for alle." Einsteins papir viser derefter, at de (dvs. absolut tid og længde uafhængigt af bevægelse) var tilnærmelser. Francis Crick advarer os om, at når man karakteriserer et emne, kan det imidlertid være for tidligt at definere noget, når det forbliver dårligt forstået. I Cricks undersøgelse af bevidsthed fandt han det faktisk lettere at studere bevidsthed i det visuelle system , snarere end at studere f.eks. Fri vilje . Hans forsigtighedseksempel var genet; genet blev meget dårligere forstået før Watson og Cricks banebrydende opdagelse af strukturen af ​​DNA; det ville have været kontraproduktivt at bruge meget tid på definitionen af ​​genet, før dem.

DNA-karakteriseringer

Den historie om opdagelsen af strukturen af DNA er et klassisk eksempel på elementerne i den videnskabelige metode : i 1950 blev det kendt, at genetiske arv havde en matematisk beskrivelse, startende med studier af Gregor Mendel , og at DNA indeholdt genetisk information ( Oswald Averys transformerende princip ). Men mekanismen til lagring af genetisk information (dvs. gener) i DNA var uklar. Forskere i Braggs laboratorium ved Cambridge University lavet røntgen diffraktion billeder af forskellige molekyler , der starter med krystaller af salt , og går videre til mere komplicerede stoffer. Ved hjælp af spor omhyggeligt samlet over årtier, begyndende med dets kemiske sammensætning, blev det bestemt, at det skulle være muligt at karakterisere den fysiske struktur af DNA, og røntgenbillederne ville være køretøjet. .. 2. DNA-hypoteser

Et andet eksempel: Merkurs prækession

Præcession af perihelium  - overdrevet i tilfælde af kviksølv, men observeret i tilfældet med S2 's apsidal præcession omkring Skytten A *

Karakteriseringselementet kan kræve udvidet og omfattende undersøgelse, selv århundreder. Det tog tusinder af års målinger, fra kaldæiske , indisk , persisk , græsk , arabisk , og de europæiske astronomer, til fuldt ud at optage bevægelsen af planeten Jorden . Newton var i stand til at inkludere disse målinger i konsekvenserne af hans bevægelseslove . Men perihelionen på planeten Merkurius ' bane udviser en prækession, der ikke fuldt ud kan forklares ved Newtons bevægelseslove (se diagram til højre), som Leverrier påpegede i 1859. Den observerede forskel for Merkurius' presession mellem newtonsk teori og observation var en af ​​de ting, der faldt for Albert Einstein som en mulig tidlig test af hans teori om generel relativitetsteori . Hans relativistiske beregninger matchede observation meget tættere end Newtons teori. Forskellen er cirka 43 buesekunder pr. Århundrede.

Hypotese udvikling

En hypotese er en foreslået forklaring på et fænomen eller skiftevis et begrundet forslag, der tyder på en mulig sammenhæng mellem eller blandt et sæt fænomener.

Normalt har hypoteser form af en matematisk model . Nogle gange, men ikke altid, kan de også formuleres som eksistentielle udsagn , hvoraf det fremgår, at en bestemt forekomst af fænomenet, der studeres, har nogle karakteristiske og kausale forklaringer, som har den generelle form for universelle udsagn , hvor det fremgår, at hvert tilfælde af fænomenet har en særligt kendetegn.

Forskere kan frit bruge de ressourcer, de har - deres egen kreativitet, ideer fra andre felter, induktiv begrundelse , Bayesiansk slutning og så videre - til at forestille sig mulige forklaringer på et fænomen, der undersøges.Albert Einstein bemærkede engang, at "der ikke er nogen logisk bro mellem fænomener og deres teoretiske principper." Charles Sanders Peirce , der lånte en side fra Aristoteles ( Prior Analytics , 2.25 ), beskrev de begyndende stadier i undersøgelsen , der blev anstiftet af "tvivlens irritation" for at vove et sandsynligt gæt, som abduktiv begrundelse . Videnskabshistorien er fyldt med historier om videnskabsfolk, der hævder et "glimt af inspiration" eller en fornemmelse, som derefter motiverede dem til at lede efter beviser til støtte for eller tilbagevise deres idé. Michael Polanyi gjorde sådan kreativitet til centrum for sin diskussion af metodologi.

Det bemærker William Glen

succesen med en hypotese eller dens tjeneste for videnskaben ligger ikke blot i dens opfattede "sandhed" eller magt til at fortrænge, ​​undertrykke eller reducere en forgængeridé, men måske mere i dens evne til at stimulere den forskning, der vil belyse ... skaldede formodninger og områder med uklarhed.

-  William Glen, The masseuddøen Forhandlinger

Generelt har forskere en tendens til at lede efter teorier, der er " elegante " eller " smukke ". Forskere bruger ofte disse udtryk til at henvise til en teori, der følger de kendte fakta, men ikke desto mindre er relativt enkel og let at håndtere. Occam's Razor fungerer som en tommelfingerregel for at vælge det mest ønskelige blandt en gruppe af lige så forklarende hypoteser.

For at minimere den bekræftelsesforstyrrelse, der skyldes underholdning af en enkelt hypotese, understreger stærk slutning behovet for at underholde flere alternative hypoteser.

DNA-hypoteser

Linus Pauling foreslog, at DNA kunne være en tredobbelt helix . Denne hypotese blev også overvejet af Francis Crick og James D. Watson, men blev kasseret. Da Watson og Crick lærte om Paulings hypotese, forstod de ud fra eksisterende data, at Pauling tog fejl. og at Pauling snart ville indrømme sine vanskeligheder med denne struktur. Så løbet var i gang med at finde ud af den korrekte struktur (bortset fra at Pauling ikke på det tidspunkt indså, at han var i et løb) ..3. DNA-forudsigelser

Forudsigelser fra hypotesen

Enhver nyttig hypotese vil muliggøre forudsigelser ved at ræsonnere herunder deduktiv ræsonnement . Det kan forudsige resultatet af et eksperiment i et laboratorium eller observation af et fænomen i naturen. Forudsigelsen kan også være statistisk og kun omhandle sandsynligheder.

Det er vigtigt, at resultatet af at teste en sådan forudsigelse i øjeblikket er ukendt. Kun i dette tilfælde øger et vellykket resultat sandsynligheden for, at hypotesen er sand. Hvis resultatet allerede er kendt, kaldes det en konsekvens og burde allerede have været overvejet under formuleringen af ​​hypotesen .

Hvis forudsigelserne ikke er tilgængelige ved observation eller erfaring, er hypotesen endnu ikke testbar og vil derfor forblive uvidenskabelig i en streng forstand. En ny teknologi eller teori kan muligvis gøre de nødvendige eksperimenter mulige. For eksempel, mens en hypotese om eksistensen af ​​andre intelligente arter kan overbevise med videnskabeligt baseret spekulation, kan intet kendt eksperiment teste denne hypotese. Derfor kan videnskaben selv ikke have meget at sige om muligheden. I fremtiden kan en ny teknik muliggøre en eksperimentel test, og spekulationerne vil derefter blive en del af accepteret videnskab.

DNA-forudsigelser

James D. Watson , Francis Crick og andre antog, at DNA havde en spiralformet struktur. Dette indebar, at DNA's røntgendiffraktionsmønster ville være 'x-formet'. Denne forudsigelse fulgte fra Cochran, Crick og Vands arbejde (og uafhængigt af Stokes). Cochran-Crick-Vand-Stokes sætning gav en matematisk forklaring på den empiriske observation, at diffraktion fra spiralformede strukturer producerer x formede mønstre.

I deres første papir bemærkede Watson og Crick også, at den dobbelte helixstruktur , de foreslog, gav en enkel mekanisme til DNA -replikation , skriver: "Det er ikke undgået vores opmærksomhed på, at den specifikke parring, vi har postuleret med det samme, foreslår en mulig kopimekanisme for den genetiske materiale". ..4. DNA-eksperimenter

Et andet eksempel: generel relativitet

Einsteins generelle relativitetsteori laver flere specifikke forudsigelser om rumtidens observerbare struktur , såsom at lys bøjer i et tyngdefelt , og at mængden af ​​bøjning på en præcis måde afhænger af tyngdefeltets styrke. Arthur Eddington 's observationer i løbet af en 1919 solformørkelse støttede generelle relativitetsteori snarere end newtonsk gravitation .

Eksperimenter

Når forudsigelser er lavet, kan de søges ved forsøg. Hvis testresultaterne modsiger forudsigelserne, bliver de hypoteser, der indebar dem, sat i tvivl og bliver mindre holdbare. Nogle gange udføres eksperimenterne forkert eller er ikke særlig godt designet i forhold til et afgørende eksperiment . Hvis de eksperimentelle resultater bekræfter forudsigelserne, anses hypoteserne for mere tilbøjelige til at være korrekte, men kan stadig være forkerte og fortsat blive genstand for yderligere test. Den eksperimentelle kontrol er en teknik til håndtering af observationsfejl. Denne teknik bruger kontrasten mellem flere prøver eller observationer eller populationer under forskellige betingelser for at se, hvad der varierer, eller hvad der forbliver det samme. Vi varierer betingelserne for målingerne for at hjælpe med at isolere, hvad der har ændret sig. Mills kanoner kan derefter hjælpe os med at finde ud af, hvad den vigtige faktor er. Faktoranalyse er en teknik til at opdage den vigtige faktor i en effekt.

Afhængigt af forudsigelserne kan forsøgene have forskellige former. Det kan være et klassisk eksperiment i et laboratorium, en dobbeltblind undersøgelse eller en arkæologisk udgravning . Selv at tage et fly fra New York til Paris er et eksperiment, der tester de aerodynamiske hypoteser, der blev brugt til at konstruere flyet.

Forskere antager en holdning til åbenhed og ansvarlighed hos dem, der eksperimenterer. Detaljeret journalføring er afgørende for at hjælpe med registrering og rapportering af de eksperimentelle resultater og understøtter effektiviteten og integriteten af ​​proceduren. De vil også hjælpe med at gengive de eksperimentelle resultater, sandsynligvis af andre. Spor af denne fremgangsmåde kan ses i Hipparchos 'arbejde (190-120 f.Kr.), når man bestemmer en værdi for Jordens prækession, mens kontrollerede eksperimenter kan ses i al- Battanis værker (853-929 CE) og Alhazen (965–1039 CE).

DNA-eksperimenter

Watson og Crick viste et indledende (og forkert) forslag til strukturen af ​​DNA til et team fra Kings College - Rosalind Franklin , Maurice Wilkins og Raymond Gosling . Franklin opdagede straks de fejl, der vedrørte vandindholdet. Senere så Watson Franklins detaljerede røntgendiffraktionsbilleder, der viste en X-form og kunne bekræfte, at strukturen var spiralformet. Dette genoplivede Watson og Cricks modelbygning og førte til den korrekte struktur. ..1. DNA-karakteriseringer

Evaluering og forbedring

Den videnskabelige metode er iterativ. På ethvert tidspunkt er det muligt at forfine dens nøjagtighed og præcision , så en vis overvejelse vil føre forskeren til at gentage en tidligere del af processen. Manglende udvikling af en interessant hypotese kan få en videnskabsmand til at omdefinere emnet, der behandles. Manglende hypotese til at frembringe interessante og testbare forudsigelser kan føre til genovervejelse af hypotesen eller definitionen af ​​emnet. Hvis et eksperiment ikke frembringer interessante resultater, kan en forsker genoverveje den eksperimentelle metode, hypotesen eller definitionen af ​​emnet.

I 1027 var Alhazen baseret på sine målinger af lysets brydning i stand til at udlede, at det ydre rum var mindre tæt end luft , det vil sige: "himmelens legeme er sjældnere end luftlegemet".

Andre forskere kan starte deres egen forskning og gå ind i processen på ethvert tidspunkt. De kan antage karakteriseringen og formulere deres egen hypotese, eller de kan antage hypotesen og udlede deres egne forudsigelser. Ofte udføres eksperimentet ikke af den person, der lavede forudsigelsen, og karakteriseringen er baseret på eksperimenter udført af en anden. Publicerede resultater af eksperimenter kan også tjene som en hypotese, der forudsiger deres egen reproducerbarhed.

DNA-iterationer

Efter betydelige resultatløse eksperimenter, der blev afskrækket af deres overordnede til at fortsætte og mange falske starter, kunne Watson og Crick udlede den væsentlige struktur af DNA ved konkret modellering af de fysiske former af nukleotiderne, der omfatter det. De blev styret af bindingslængderne, der var blevet udledt af Linus Pauling og af Rosalind Franklins røntgendiffraktionsbilleder. .. DNA -eksempel

Bekræftelse

Videnskab er en social virksomhed, og videnskabeligt arbejde har en tendens til at blive accepteret af det videnskabelige samfund, når det er blevet bekræftet. Det afgørende er, at eksperimentelle og teoretiske resultater skal gengives af andre inden for det videnskabelige samfund. Forskere har givet deres liv for denne vision; Georg Wilhelm Richmann blev dræbt af kuglelyn (1753), når de forsøger at replikere 1752 drageflyvning eksperiment af Benjamin Franklin .

For at beskytte mod dårlig videnskab og falske data har offentlige forskningsbevillende organer som National Science Foundation og videnskabstidsskrifter, herunder Nature and Science , en politik om, at forskere skal arkivere deres data og metoder, så andre forskere kan teste data og metoder og bygge videre på den forskning, der er gået før. Videnskabelig dataarkivering kan foretages på flere nationale arkiver i USA eller World Data Center .

Videnskabelig undersøgelse

Videnskabelig undersøgelse har generelt til formål at opnå viden i form af testbare forklaringer, som forskere kan bruge til at forudsige resultaterne af fremtidige eksperimenter. Dette gør det muligt for forskere at få en bedre forståelse af det emne, der undersøges, og senere at bruge denne forståelse til at gribe ind i dets årsagsmekanismer (såsom at helbrede sygdom). Jo bedre en forklaring er til at lave forudsigelser, jo mere nyttig kan den ofte være, og jo mere sandsynligt vil den fortsætte med at forklare et bevismateriale bedre end dens alternativer. De mest vellykkede forklaringer - dem, der forklarer og gør præcise forudsigelser under en lang række omstændigheder - kaldes ofte videnskabelige teorier .

De fleste eksperimentelle resultater giver ikke store ændringer i menneskelig forståelse; forbedringer i teoretisk videnskabelig forståelse skyldes typisk en gradvis udviklingsproces over tid, nogle gange på tværs af forskellige videnskabsområder. Videnskabelige modeller varierer i, i hvilket omfang de er blevet eksperimentelt testet og hvor længe, ​​og i deres accept i det videnskabelige samfund. Generelt bliver forklaringer accepteret over tid, efterhånden som der samler sig beviser om et givet emne, og den pågældende forklaring viser sig mere kraftfuld end dens alternativer til at forklare beviserne. Ofte omformulerer efterfølgende forskere forklaringerne over tid eller kombinerede forklaringer for at producere nye forklaringer.

Tow ser den videnskabelige metode i form af en evolutionær algoritme anvendt på videnskab og teknologi. Se Ceteris paribus og Mutatis mutandis

Egenskaber ved videnskabelig undersøgelse

Videnskabelig viden er tæt knyttet til empiriske fund og kan fortsat være genstand for forfalskning, hvis nye eksperimentelle observationer er uforenelige med det, der findes. Det vil sige, at ingen teori nogensinde kan betragtes som endelig, da der kan blive opdaget nye problematiske beviser. Hvis der findes sådanne beviser, kan der foreslås en ny teori, eller (mere almindeligt) er det fundet, at ændringer af den tidligere teori er tilstrækkelige til at forklare det nye bevis. En teoris styrke vedrører, hvor længe den har vedvaret uden større ændringer af dens grundprincipper ( se uforanderlige forklaringer ).

Teorier kan også blive underlagt andre teorier. For eksempel forklarede Newtons love tusindvis af års videnskabelige observationer af planeterne næsten perfekt . Disse love blev imidlertid derefter bestemt til at være særlige tilfælde af en mere generel teori ( relativitet ), som forklarede både de (tidligere uforklarlige) undtagelser fra Newtons love og forudsagde og forklarede andre observationer såsom nedbøjning af lys ved tyngdekraften . I visse tilfælde kan uafhængige, uafhængige, videnskabelige observationer således forbindes, forenes af principper om stigende forklaringskraft.

Da nye teorier måske er mere omfattende end det, der gik forud for dem, og dermed kunne forklare mere end tidligere, kunne efterfølgerteorier måske opfylde en højere standard ved at forklare et større antal observationer end deres forgængere. Eksempelvis forklarer evolutionsteorien livets mangfoldighed på jorden , hvordan arter tilpasser sig deres omgivelser og mange andre mønstre observeret i den naturlige verden; dens seneste store ændring var forening med genetik for at danne den moderne evolutionære syntese . I efterfølgende ændringer har det også opsummeret aspekter af mange andre områder såsom biokemi og molekylærbiologi .

Overbevisninger og fordomme

Flyvende galop som vist på dette maleri ( Théodore Géricault , 1821) er forfalsket ; se nedenunder.
Muybridges fotografier af The Horse in Motion , 1878, blev brugt til at besvare spørgsmålet om, hvorvidt alle fire fødder af en galoperende hest nogensinde er på jorden på samme tid. Dette viser en brug af fotografering som et eksperimentelt værktøj inden for videnskab.

Videnskabelig metode leder ofte til, at hypoteser testes under kontrollerede forhold, hvor det er muligt. Dette er ofte muligt på visse områder, f.eks. I de biologiske videnskaber og vanskeligere på andre områder, f.eks. I astronomi.

Praksisen med eksperimentel kontrol og reproducerbarhed kan have den virkning, at de potentielt skadelige virkninger af omstændigheder og i en vis grad personlig skævhed reduceres. F.eks. Kan allerede eksisterende overbevisninger ændre fortolkningen af ​​resultater, som i bekræftelsesforstyrrelser ; dette er en heurist, der får en person med en bestemt tro til at se tingene som forstærkende for deres tro, selvom en anden observatør måske er uenig (med andre ord har folk en tendens til at observere, hvad de forventer at observere).

[T] tankens handling ophidses af tvivlens irritation og ophører, når troen opnås.

-  CS Peirce , Sådan gør vi vores ideer klare , 1877

Et historisk eksempel er troen på, at benene på en galoperende hest er sprøjtet på det tidspunkt, hvor ingen af ​​hestens ben rører jorden, til dette billede er inkluderet i malerier af dens tilhængere. De første stop-action-billeder af en hests galop af Eadweard Muybridge viste imidlertid, at dette var falsk, og at benene i stedet er samlet.

En anden vigtig menneskelig bias, der spiller en rolle, er en præference for nye, overraskende udsagn (se Appel til nyhed ), hvilket kan resultere i en søgning efter beviser for, at det nye er sandt. Dårligt attesterede overbevisninger kan troes og handle efter en mindre streng heurist.

Goldhaber og Nieto offentliggjorde i 2010 observationen af, at hvis teoretiske strukturer med "mange nærliggende emner beskrives ved at forbinde teoretiske begreber, får den teoretiske struktur en robusthed, der gør det stadig sværere - men bestemt aldrig umuligt - at vælte". Når en fortælling er konstrueret, bliver dens elementer lettere at tro.

Fleck 1979 , s. 27 noter "Ord og ideer er oprindeligt fonetiske og mentale ækvivalenser af de oplevelser, der falder sammen med dem ... Sådanne proto-ideer er i første omgang altid for brede og utilstrækkeligt specialiserede. ... Når et strukturelt fuldstændigt og lukket meningssystem bestående af mange detaljer og relationer er blevet dannet, det giver varig modstand mod alt, hvad der modsiger det ". Nogle gange har disse relationer deres elementer antaget a priori eller indeholder en anden logisk eller metodisk fejl i den proces, der i sidste ende producerede dem. Donald M. MacKay har analyseret disse elementer med hensyn til grænser for målingens nøjagtighed og har relateret dem til instrumentelle elementer i en målekategori.

Modeller af videnskabelig undersøgelse

Klassisk model

Den klassiske model for videnskabelig undersøgelse stammer fra Aristoteles, der adskilte formerne for omtrentlige og nøjagtige ræsonnementer, fastlagde det tredobbelte skema med abduktiv , deduktiv og induktiv inferens og behandlede også de sammensatte former som ræsonnement analogt .

Hypotetisk-deduktiv model

Den hypotetisk-deduktive model eller metode er en foreslået beskrivelse af den videnskabelige metode. Her er forudsigelser fra hypotesen centrale: Hvis du antager, at hypotesen er sand, hvilke konsekvenser følger?

Hvis en efterfølgende empirisk undersøgelse ikke viser, at disse konsekvenser eller forudsigelser svarer til den observerbare verden, kan hypotesen konkluderes som falsk.

Pragmatisk model

I 1877 karakteriserede Charles Sanders Peirce (1839–1914) undersøgelse generelt ikke som forfølgelsen af ​​sandheden i sig selv, men som kampen for at bevæge sig fra irriterende, hæmmende tvivl født af overraskelser, uenigheder og lignende og for at nå en sikker tro troen er den, man er parat til at handle på. Han indrammede videnskabelig undersøgelse som en del af et bredere spektrum og som ansporet, ligesom undersøgelse generelt, ved egentlig tvivl, ikke blot verbal eller hyperbolisk tvivl , som han mente var uden resultat. Han skitserede fire metoder til at afgøre mening, ordnet fra mindst til mest succesrige:

  1. Metoden til vedholdenhed (politik for at holde fast ved den oprindelige tro) - som bringer trøst og beslutsomhed, men fører til at forsøge at ignorere modstridende oplysninger og andres synspunkter, som om sandheden var iboende privat, ikke offentlig. Det strider imod den sociale impuls og vakler let, da man godt kan lægge mærke til, når en andens mening er lige så god som ens egen indledende mening. Dens succeser kan lyse, men har en tendens til at være forbigående.
  2. Autoritetsmetoden - som overvinder uenigheder, men nogle gange brutalt. Dens succeser kan være majestætiske og langlivede, men den kan ikke fungere grundigt nok til at undertrykke tvivl på ubestemt tid, især når folk lærer om andre samfunds nutid og fortid.
  3. Metoden for a priori - som fremmer konformitet mindre brutalt, men fremmer meninger som noget som smag, der opstår i samtale og sammenligninger af perspektiver med hensyn til "hvad der er behageligt at fornuftige." Derved afhænger det af mode i paradigmer og går i cirkler over tid. Det er mere intellektuelt og respektabelt, men opretholder ligesom de to første metoder tilfældige og lunefulde overbevisninger, hvilket får nogle sind til at tvivle på det.
  4. Den videnskabelige metode - metoden, hvor undersøgelse betragter sig selv som fejlbarlig og målrettet tester sig selv og kritiserer, retter og forbedrer sig selv.

Peirce mente, at langsom, snublende ratiocination kan være farligt ringere end instinkt og traditionel stemning i praktiske spørgsmål, og at den videnskabelige metode er bedst egnet til teoretisk forskning, som igen ikke bør træmmes af de andre metoder og praktiske formål; fornuftens "første regel" er, at for at lære skal man have lyst til at lære og som følge heraf ikke må blokere undersøgelsesmåden. Den videnskabelige metode udmærker sig ved de andre ved at være bevidst designet til - i sidste ende - at nå frem til de mest sikre overbevisninger, som den mest succesfulde praksis kan baseres på. Ud fra ideen om, at folk ikke søger sandheden i sig selv, men i stedet for at undertrykke irriterende, hæmmende tvivl, viste Peirce, hvordan nogle gennem kampen kan komme til at underkaste sig sandheden af ​​hensyn til troens integritet, som sandhed søge vejledning af potentiale praktisere korrekt til det givne mål og gifte sig med den videnskabelige metode.

For Peirce indebærer rationel undersøgelse forudsætninger om sandhed og det virkelige; at fornuft er at forudsætte (og i det mindste håbe), som et princip i begrundelsens selvregulering, at det virkelige er opdageligt og uafhængigt af vores meningsløshed. På den måde definerede han sandheden som korrespondance mellem et tegn (især et forslag) til dets genstand og, pragmatisk, ikke som den faktiske konsensus i et bestemt, endeligt samfund (sådan at spørge ville være at undersøge eksperterne) , men i stedet som den endelige udtalelse, som alle efterforskere før eller siden ville nå, men stadig uundgåeligt, hvis de skulle presse undersøgelsen langt nok, selv når de starter fra forskellige punkter. Parallelt definerede han det virkelige som et sandt tegns objekt (det være sig objektet en mulighed eller kvalitet, eller en aktualitet eller brutal kendsgerning eller en nødvendighed eller norm eller lov), hvilket er hvad det er uafhængigt af ethvert begrænset samfunds mening og pragmatisk , afhænger kun af den endelige udtalelse bestemt i en tilstrækkelig undersøgelse. Det er en destination så langt eller nær, som sandheden selv for dig eller mig eller det givne endelige samfund. Således bunder hans undersøgelsesteori ned til "Gør videnskaben." Disse forestillinger om sandhed og det virkelige involverer ideen om et fællesskab både uden bestemte grænser (og dermed potentielt selvkorrigerende så vidt det er nødvendigt) og i stand til en klar forøgelse af viden. Som slutning er "logik forankret i det sociale princip", da det afhænger af et synspunkt, der på en måde er ubegrænset.

Med særlig opmærksomhed på frembringelsen af ​​forklaringer skitserede Peirce den videnskabelige metode som koordinering af tre slags slutninger i en målrettet cyklus med det formål at bilægge tvivl som følger (i §III – IV i "Et forsømt argument", medmindre andet er angivet):

  1. Bortførelse (eller reproduktion ). Gæt, slutning til forklarende hypoteser for valg af dem, der er bedst værd at prøve. Fra bortførelse adskiller Peirce induktion som at udlede, baseret på test, andelen af ​​sandhed i hypotesen. Enhver undersøgelse, hvad enten det drejer sig om ideer, brute kendsgerninger eller normer og love, stammer fra overraskende observationer i en eller flere af disse områder (og for eksempel på ethvert stadie af en undersøgelse, der allerede er i gang). Alt forklarende indhold af teorier stammer fra bortførelse, som gætter på en ny eller ekstern idé, der på en enkel, økonomisk måde skal redegøre for et overraskende eller kompliceret fænomen. Ofte gætter selv et velforberedt sind forkert. Men den vellykkede succes for vores gæt er langt større end ren held og synes at være afstemt efter naturen ved instinkter udviklet eller iboende, især for så vidt de bedste gæt er optimalt plausible og enkle i den forstand, sagde Peirce, af de "lette og naturlige ", som ved Galileos naturlige fornuftslys og adskiller sig fra" logisk enkelhed ". Bortførelse er den mest frugtbare, men mindst sikre måde at slutte sig på. Dens generelle begrundelse er induktiv: det lykkes ofte nok, og uden det er der intet håb om tilstrækkelig hurtigere undersøgelse (ofte multi-generationel) mod nye sandheder. Koordinativ metode fører fra at abducere en plausibel hypotese til at bedømme den for dens testbarhed og for, hvordan dens forsøg ville øge selve undersøgelsen.Peirce kalder sin pragmatisme "bortførelsens logik". Hans pragmatiske maksimum er: "Overvej hvilke effekter, der kan tænkes at have praktiske lejer, du forestiller dig, at objekterne i din opfattelse skal have. Derefter er din opfattelse af disse effekter hele din opfattelse af objektet". Hans pragmatisme er en metode til at reducere begrebsmæssige forvirringer frugtbart ved at sidestille enhver opfattelses betydning med de tænkelige praktiske konsekvenser af dens objekts opfattede virkninger - en metode til eksperimentel mental refleksion gæstfri til dannelse af hypoteser og befordrende til at teste dem. Det favoriserer effektivitet. Hypotesen, som er usikker, skal have praktiske konsekvenser, der i det mindste fører til mentale test og, inden for videnskaben, giver sig til videnskabelige test. Et simpelt, men usandsynligt gæt, hvis det på en uhensigtsmæssig måde skal testes for falskhed, kan høre først i rækken til test. Et gæt er i sagens natur værd at teste, hvis det har instinktiv sandsynlighed eller begrundet objektiv sandsynlighed, mens subjektiv sandsynlighed , selvom det er begrundet, kan være vildledende forførende. Guess kan vælges til retssag strategisk, for deres forsigtighed (som Peirce gav som eksempel spillet Twenty Questions ), bredde og ukomplicering. Man kan håbe på kun at opdage det, som tiden ville afsløre gennem en lærendes tilstrækkelige erfaring alligevel, så pointen er at fremskynde det; forskningsøkonomien er det, der kræver springet, så at sige, af bortførelse og styrer dets kunst.
  2. Fradrag . To faser:
    1. Forklaring. Uklar forudsætning, men deduktiv, analyse af hypotesen for at gøre dens dele så klare som muligt.
    2. Demonstration: Deduktiv argumentation, euklidisk i procedure. Eksplicit fradrag af hypotesens konsekvenser som forudsigelser, for induktion til at teste, om beviser skal findes. Særligt eller, om nødvendigt, teorematisk.
  3. Induktion . Induktionsregelens langsigtede gyldighed kan udledes af princippet (forudsætning for at ræsonnere generelt), at det reelle kun er genstand for den endelige udtalelse, som tilstrækkelig undersøgelse ville føre til; noget, som ingen sådan proces nogensinde ville føre til, ville ikke være reelt. Induktion, der involverer igangværende tests eller observationer, følger en metode, der, tilstrækkeligt vedvarende i, vil reducere sin fejl under enhver forudbestemt grad. Tre faser:
    1. Klassifikation. Uklar forudsætning, men induktiv, klassificering af oplevelsesobjekter under generelle ideer.
    2. Prøvetid: direkte induktiv argumentation. Rå (optælling af tilfælde) eller gradvis (nyt estimat af andelen af ​​sandhed i hypotesen efter hver test). Gradvis induktion er kvalitativ eller kvantitativ; hvis kvalitativ, så afhængig af vægtning af kvaliteter eller karakterer; hvis kvantitativ, så afhængig af målinger eller af statistik eller af tællinger.
    3. Sententiel induktion. "... som ved induktive ræsonnementer vurderer de forskellige prøvninger enkeltvis, derefter deres kombinationer, derefter foretager selvvurdering af selve disse vurderinger selv og dømmer endelig dom over hele resultatet".

Uforanderlig forklaring

Model af DNA med David Deutsch , fortaler for uforanderlige videnskabelige forklaringer (2009)

I en TED -tale fra 2009 redegjorde Deutsch for et kriterium for videnskabelig forklaring, der skal formulere invarianter: "Angiv en forklaring [offentligt, så den kan dateres og verificeres af andre senere], der forbliver invariant [i lyset af tilsyneladende ændringer, nye oplysninger eller uventede forhold] ".

"En dårlig forklaring er let at variere."
"Søgningen efter forklaringer, der er svære at variere, er oprindelsen til alle fremskridt"
"At sandheden består af svære påstande om virkeligheden er den vigtigste kendsgerning om den fysiske verden."

Invarians som et grundlæggende aspekt af en videnskabelig redegørelse for virkeligheden havde længe været en del af videnskabens filosofi: for eksempel noterede Friedel Weinerts bog The Scientist as Philosopher (2004) temaets tilstedeværelse i mange skrifter fra omkring 1900 og fremefter, såsom værker af Henri Poincaré (1902), Ernst Cassirer (1920), Max Born (1949 og 1953), Paul Dirac (1958), Olivier Costa de Beauregard (1966), Eugene Wigner (1967), Lawrence Sklar (1974), Michael Friedman ( 1983), John D. Norton (1992), Nicholas Maxwell (1993), Alan Cook (1994), Alistair Cameron Crombie (1994), Margaret Morrison (1995), Richard Feynman (1997), Robert Nozick (2001) og Tim Maudlin (2002); i 2013 udforskede José Díez, Kareem Khalifa og Bert Leuridan Bernhard Nickels generalistiske holdning i 2010 om domæne-invariante forklaringsteorier.

Kommunikation og fællesskab

Ofte anvendes den videnskabelige metode ikke kun af en enkelt person, men også af flere mennesker, der samarbejder direkte eller indirekte. Et sådant samarbejde kan betragtes som et vigtigt element i et videnskabeligt samfund . Forskellige standarder for videnskabelig metode bruges inden for et sådant miljø.

Evaluering af fagfællebedømmelser

Videnskabelige tidsskrifter anvender en peer review -proces , hvor forskeres manuskripter indsendes af redaktører af videnskabelige tidsskrifter til (normalt en til tre og normalt anonyme) medforskere, der er fortrolige med feltet til evaluering. I visse tidsskrifter vælger tidsskriftet selv dommerne; mens i andre (især tidsskrifter, der er ekstremt specialiserede), kan manuskriptforfatteren anbefale dommerne. Dommerne anbefaler eller måske ikke offentliggørelse, eller de kan anbefale offentliggørelse med foreslåede ændringer eller nogle gange offentliggørelse i et andet tidsskrift. Denne standard praktiseres i forskellige grader af forskellige tidsskrifter og kan have den effekt, at litteraturen holdes fri for åbenlyse fejl og generelt forbedrer materialets kvalitet, især i de tidsskrifter, der anvender standarden mest stringent. Peer-review-processen kan have begrænsninger, når man overvejer forskning uden for det konventionelle videnskabelige paradigme: problemer med " gruppetænkning " kan forstyrre en åben og fair overvejelse af ny forskning.

Dokumentation og replikering

Nogle gange kan eksperimenter lave systematiske fejl under deres eksperimenter, fravige standardmetoder og praksis ( patologisk videnskab ) af forskellige årsager eller i sjældne tilfælde bevidst rapportere falske resultater. Nogle gange på grund af dette kan andre forskere måske forsøge at gentage eksperimenterne for at kopiere resultaterne.

Arkivering

Forskere praktiserer undertiden videnskabelig dataarkivering , f.eks. I overensstemmelse med politikkerne fra offentlige finansieringsbureauer og videnskabelige tidsskrifter. I disse tilfælde kan detaljerede registreringer af deres eksperimentelle procedurer, rådata, statistiske analyser og kildekode bevares for at bevise fremgangsmådenes metode og praksis og hjælpe med eventuelle fremtidige forsøg på at gengive resultatet . Disse proceduremæssige optegnelser kan også hjælpe med udformningen af ​​nye eksperimenter til at teste hypotesen og kan vise sig nyttige for ingeniører, der kan undersøge de potentielle praktiske anvendelser af en opdagelse.

Datadeling

Når der er behov for yderligere oplysninger, før en undersøgelse kan gengives, kan forfatteren af ​​undersøgelsen blive bedt om at levere den. De kan levere det, eller hvis forfatteren nægter at dele data , kan der appelleres til de journalredaktører, der har offentliggjort undersøgelsen, eller til den institution, der finansierede forskningen.

Begrænsninger

Da en videnskabsmand ikke kan registrere alt , hvad der fandt sted i et eksperiment, rapporteres fakta, der er valgt for deres tilsyneladende relevans. Dette kan uundgåeligt føre til problemer senere, hvis der formodes at stille spørgsmålstegn ved en formodentlig irrelevant funktion. For eksempel rapporterede Heinrich Hertz ikke størrelsen på det rum, der blev brugt til at teste Maxwells ligninger, hvilket senere viste sig at stå for en lille afvigelse i resultaterne. Problemet er, at dele af selve teorien skal antages at vælge og rapportere de eksperimentelle forhold. Observationerne beskrives derfor undertiden som værende 'teoriladede'.

Videnskab om komplekse systemer

Videnskab anvendt på komplekse systemer kan involvere elementer såsom transdisciplinaritet , systemteori , kontrolteori og videnskabelig modellering . Den Santa Fe Institute studerer sådanne systemer; Murray Gell-Mann forbinder disse emner med meddelelsesoverførsel .

Nogle biologiske systemer, f.eks. Dem, der er involveret i proprioception , er frugtbart blevet modelleret af tekniske teknikker .

Generelt kan den videnskabelige metode være vanskelig at anvende stringent på forskellige, sammenkoblede systemer og store datasæt. Især kan praksis, der bruges inden for Big data , såsom forudsigende analyser , anses for at være i modstrid med den videnskabelige metode, da nogle af dataene kan være blevet fjernet fra de parametre, der kan være væsentlige i alternative hypoteser til en forklaring; således ville de fjernede data kun tjene til at understøtte nulhypotesen i den forudsigende analytiske applikation. Fleck 1979 , s. 38–50 bemærker "en videnskabelig opdagelse forbliver ufuldstændig uden overvejelser om de sociale praksisser, der betinger den".

Filosofi og videnskabssociologi

Analytisk filosofi

Videnskabens filosofi ser på den underliggende logik i den videnskabelige metode, på det, der adskiller videnskab fra ikke-videnskab , og den etik, der er implicit i videnskaben. Der er grundlæggende antagelser, der stammer fra filosofi af mindst en fremtrædende videnskabsmand, der danner grundlaget for den videnskabelige metode - nemlig at virkeligheden er objektiv og konsekvent, at mennesker har kapacitet til at opfatte virkeligheden nøjagtigt, og at der findes rationelle forklaringer på elementer af den virkelige verden. Disse antagelser fra metodisk naturalisme danner et grundlag, som videnskaben kan baseres på. Logisk positivist , empiriker , falsifikationist og andre teorier har kritiseret disse antagelser og givet alternative redegørelser for videnskabens logik, men hver har også selv været kritiseret.

Thomas Kuhn undersøgte videnskabens historie i sin The Structure of Scientific Revolutions , og fandt ud af, at den faktiske metode, som forskere brugte, adskilte sig dramatisk fra den dengang anførte metode. Hans observationer af videnskabspraksis er i det væsentlige sociologiske og taler ikke om, hvordan videnskab er eller kan praktiseres i andre tider og andre kulturer.

Norwood Russell Hanson , Imre Lakatos og Thomas Kuhn har udført omfattende arbejde med observationens "teoriladede" karakter . Hanson (1958) opfandt først begrebet for tanken om, at al observation er afhængig af observatørens konceptuelle ramme , ved at bruge gestaltbegrebet til at vise, hvordan forforståelser kan påvirke både observation og beskrivelse. Han åbner kapitel 1 med en diskussion af Golgi -organerne og deres indledende afvisning som en artefakt af farvningsteknik og en diskussion af Brahe og Kepler, der observerer daggryet og ser en "anderledes" solopgang trods det samme fysiologiske fænomen. Kuhn og Feyerabend anerkender den banebrydende betydning af Hansons arbejde.

Kuhn sagde, at videnskabsmanden generelt har en teori i tankerne, før han designer og foretager eksperimenter for at foretage empiriske observationer, og at "ruten fra teori til måling næsten aldrig kan tilbagelægges". For Kuhn indebærer dette, at hvordan teori testes er dikteret af selve teoriens natur, hvilket fik Kuhn til at argumentere for, at "når den er blevet vedtaget af et erhverv ... anerkendes ingen teori som testbar ved nogen kvantitative test, der det er ikke allerede passeret "(afslører Kuhns rationalistiske tankestil).

Post-modernisme og videnskabskrige

Paul Feyerabend undersøgte på samme måde videnskabshistorien og blev ført til at benægte, at videnskab virkelig er en metodisk proces. I sin bog Against Method hævder han, at videnskabelige fremskridt ikke er et resultat af at anvende en bestemt metode . I det væsentlige siger han, at for enhver bestemt metode eller norm for videnskab kan man finde en historisk episode, hvor krænkelse af den har bidraget til videnskabens fremskridt. Så hvis troende på den videnskabelige metode ønsker at udtrykke en enkelt universelt gyldig regel, foreslår Feyerabend i spøg, bør det være ' alt går '. Dette er imidlertid uøkonomisk. Kritik som Feyerabends førte til det stærke program , en radikal tilgang til videnskabens sociologi .

Den postmodernistiske videnskabskritik har selv været genstand for intens kontrovers. Denne igangværende debat, kendt som videnskabskrigene , er resultatet af modstridende værdier og antagelser mellem de postmodernistiske og realistiske lejre. Mens postmodernister hævder, at videnskabelig viden simpelthen er en anden diskurs (bemærk at dette udtryk har særlig betydning i denne sammenhæng) og ikke repræsentativ for nogen form for grundlæggende sandhed, hævder realister i det videnskabelige samfund, at videnskabelig viden afslører reelle og fundamentale sandheder om virkeligheden. Mange bøger er blevet skrevet af forskere, der tager dette problem op og udfordrer postmodernisternes påstande, mens de forsvarer videnskaben som en legitim metode til at udlede sandhed.

Antropologi og sociologi

I antropologi og sociologi efter forskning i marken i en akademisk videnskabelige laboratorium ved Latour og Woolgar , Karin Knorr Cetina har gennemført en sammenlignende undersøgelse af to videnskabelige områder (dvs. højenergi fysik og molekylærbiologiske ) for at konkludere, at de kognitive praksis og ræsonnementer inden for både videnskabelige samfund er forskellige nok til at introducere begrebet " epistemiske kulturer " i modstrid med tanken om, at en såkaldt "videnskabelig metode" er unik og et samlende begreb. Sammenligning af 'epistemiske kulturer' med Fleck 1935, Thought collectives , ( denkkollektiven ): Entstehung und Entwicklung einer wissenschaftlichen Tatsache: Einfǖhrung in die Lehre vom Denkstil und Denkkollektiv Fleck 1979 , s. xxvii erkender, at fakta har en levetid , der kun blomstrer efter inkubationsperioder. Hans udvalgte spørgsmål til efterforskning (1934) var " HVORDAN HAR DETTE DERE EMPIRISKE FAKTA OPSKRIVT OG I HVAD KONSISTENTER DET?". Men ved Fleck 1979, s.27 , vil tankekollektiverne inden for de respektive felter skulle nøjes med fælles specialiseret terminologi, offentliggøre deres resultater og yderligere kommunikere med deres kolleger ved hjælp af den fælles terminologi for at komme videre.

Se: Kognitiv revolution , psykologi og neurovidenskab

Forholdet til matematik

Videnskab er processen med at indsamle, sammenligne og evaluere foreslåede modeller mod observerbare .En model kan være en simulering, matematisk eller kemisk formel eller et sæt foreslåede trin. Videnskab er som matematik, idet forskere i begge discipliner forsøger at skelne det, der vides, fra det ukendte på hvert opdagelsesstadium. Modeller, både i videnskab og matematik, skal være internt konsekvente og også burde være forfalskelige (i stand til at modstå). I matematik behøver en erklæring endnu ikke at blive bevist; på et sådant tidspunkt vil denne erklæring blive kaldt en formodning . Men når en erklæring har opnået matematisk bevis, får denne erklæring en slags udødelighed, som er højt værdsat af matematikere, og som nogle matematikere bruger deres liv på.

Matematisk arbejde og videnskabeligt arbejde kan inspirere hinanden. For eksempel opstod det tekniske tidsbegreb i videnskaben , og tidløshed var et kendetegn for et matematisk emne. Men i dag er Poincaré -formodningen blevet bevist ved at bruge tiden som et matematisk begreb, hvor objekter kan flyde (se Ricci -strømning ).

Ikke desto mindre er forbindelsen mellem matematik og virkelighed (og så videnskab i det omfang den beskriver virkeligheden) uklar. Eugene Wigners papir, Matematikkens urimelige effektivitet i naturvidenskaberne , er en meget kendt beretning om emnet fra en nobelprisvindende fysiker. Faktisk har nogle observatører (herunder nogle kendte matematikere som Gregory Chaitin og andre som Lakoff og Núñez ) antydet, at matematik er et resultat af praktiserende skævhed og menneskelig begrænsning (herunder kulturelle), ligesom postmodernisten syn på videnskab.

George Pólyas arbejde med problemløsning , konstruktion af matematiske beviser og heuristik viser, at den matematiske metode og den videnskabelige metode er forskellige i detaljer, mens de ikke desto mindre ligner hinanden ved brug af iterative eller rekursive trin.

Matematisk metode Videnskabelig metode
1 Forståelse Karakterisering fra erfaring og observation
2 Analyse Hypotese: en foreslået forklaring
3 Syntese Fradrag: forudsigelse fra hypotesen
4 Gennemgå / forlæng Test og eksperiment

Efter Pólyas opfattelse indebærer forståelse at genoprette ukendte definitioner med egne ord, ty til geometriske figurer og stille spørgsmålstegn ved det, vi ved og ikke ved allerede; analyse , som Pólya tager fra Pappus , indebærer fri og heuristisk konstruktion af plausible argumenter, der arbejder baglæns fra målet og udarbejder en plan for at konstruere beviset; syntese er den strenge euklidiske fremstilling af trin-for-trin detaljer om beviset; anmeldelse indebærer at genoverveje og revurdere resultatet og den vej, der er taget til det.

Med udgangspunkt i Pólyas arbejde argumenterede Imre Lakatos for , at matematikere faktisk bruger modsigelse, kritik og revision som principper for at forbedre deres arbejde. På samme måde som videnskaben, hvor sandheden søges, men der ikke findes sikkerhed i beviser og tilbageviser , var det Lakatos forsøgte at fastslå, at ingen sætning om uformel matematik er endelig eller perfekt. Det betyder, at vi ikke skal tro, at en sætning i sidste ende er sand, kun at der endnu ikke er fundet et modeksempel . Når der er fundet et modeksempel, det vil sige en enhed, der modsiger/ikke forklares med sætningen, justerer vi sætningen og muligvis udvider dens gyldighedsdomæne. Dette er en kontinuerlig måde, hvorpå vores viden akkumuleres gennem logikken og processen med beviser og modbevisninger. (Hvis der imidlertid gives aksiomer for en gren af ​​matematik, skaber dette et logisk system-Wittgenstein 1921 Tractatus Logico-Philosophicus 5.13; Lakatos hævdede, at beviser fra et sådant system var tautologiske , dvs. internt logisk sande , ved at omskrive former , som vist af Poincaré, der demonstrerede teknikken til at omdanne tautologisk sande former (dvs. Euler -karakteristikken ) til eller ud af former fra homologi eller mere abstrakt fra homologisk algebra .)

Lakatos foreslog en redegørelse for matematisk viden baseret på Polyas idé om heuristik . I Beviser og gendrivelser , Lakatos gav flere grundlæggende regler for at finde beviser og modeksempler til formodninger. Han troede, at matematiske ' tankeeksperimenter ' er en gyldig måde at opdage matematiske formodninger og beviser på.

Da Gauss blev spurgt, hvordan han kom til sine sætninger , svarede han engang "durch planmässiges Tattonieren" (gennem systematisk håndgribelig eksperimentering ).

Forholdet til statistik

Når den videnskabelige metode anvender statistik som en vigtig del af sit arsenal, er der matematiske og praktiske spørgsmål, der kan have en skadelig effekt på pålideligheden af ​​output fra videnskabelige metoder. Dette er beskrevet i et populært videnskabeligt papir fra 2005 "Why Most Published Research Findings Are False" af John Ioannidis , som betragtes som grundlæggende inden for metascience . Meget forskning inden for metascience søger at identificere dårlig brug af statistik og forbedre dens anvendelse. Se Forregistrering (videnskab) #Rationale

De særlige punkter, der er rejst, er statistiske ("Jo mindre undersøgelser, der udføres på et videnskabeligt område, desto mindre sandsynligt er forskningsresultaterne for at være sande" og "Jo større fleksibilitet i design, definitioner, resultater og analysemåder inden for et videnskabeligt område, jo mindre sandsynligt forskningsresultaterne er sande. ") og økonomiske (" Jo større de økonomiske og andre interesser og fordomme på et videnskabeligt område er, desto mindre sandsynligt er det, at forskningsresultaterne er sande "og" Jo varmere et videnskabeligt område ( med flere videnskabelige teams involveret), desto mindre sandsynligt er forskningsresultaterne at være sande. ") Derfor:" De fleste forskningsresultater er forkerte for de fleste forskningsdesign og for de fleste felter "og" Som vist fungerer størstedelen af ​​moderne biomedicinsk forskning i områder med meget lav sandsynlighed før og efter studiet for sande fund. " Men: "Ikke desto mindre vil de fleste nye opdagelser fortsat stamme fra hypotese-genererende forskning med lave eller meget lave præ-undersøgelsesodds," hvilket betyder, at * nye * opdagelser vil komme fra forskning, der, da forskningen startede, havde lav eller meget lave odds (en lav eller meget lav chance) for at lykkes. Derfor, hvis den videnskabelige metode bruges til at udvide vidensgrænserne, vil forskning i områder, der ligger uden for mainstream, give de nyeste opdagelser. Se: Forventet værdi af prøveoplysninger , Falske positive og falske negativer , Teststatistik og Type I og type II fejl

Tilfældighedens rolle i opdagelsen

Et eller andet sted skønnes mellem 33% og 50% af alle videnskabelige opdagelser at være faldet over , snarere end søgt. Dette kan forklare, hvorfor forskere så ofte udtrykker, at de var heldige. Louis Pasteur tilskrives det berømte ordsprog, at "Held begunstiger det forberedte sind", men nogle psykologer er begyndt at undersøge, hvad det vil sige at være 'forberedt på held' i den videnskabelige kontekst. Forskning viser, at forskere undervises i forskellige heuristikker, der har tendens til at udnytte tilfældigheder og det uventede. Det er, hvad Nassim Nicholas Taleb kalder "Anti-fragility"; mens nogle undersøgelsessystemer er skrøbelige over for menneskelige fejl , menneskelige skævheder og tilfældigheder, er den videnskabelige metode mere end resistent eller hård-den drager faktisk fordel af en sådan tilfældighed på mange måder (den er anti-skrøbelig). Taleb mener, at jo mere skrøbeligt systemet er, jo mere vil det blomstre i den virkelige verden.

Psykolog Kevin Dunbar siger, at opdagelsesprocessen ofte starter med, at forskere finder fejl i deres eksperimenter. Disse uventede resultater får forskere til at forsøge at rette op på, hvad de mener er en fejl i deres metode. Til sidst beslutter forskeren, at fejlen er for vedvarende og systematisk til at være et tilfælde. De meget kontrollerede, forsigtige og nysgerrige aspekter ved den videnskabelige metode er således det, der gør den velegnet til at identificere sådanne vedvarende systematiske fejl. På dette tidspunkt vil forskeren begynde at tænke på teoretiske forklaringer på fejlen og søger ofte hjælp fra kolleger på tværs af forskellige ekspertiseområder.

Se også

Problemer og problemer

Historie, filosofi, sociologi

Noter

Problemløsning via videnskabelig metode

Referencer

Kilder

Yderligere læsning

eksterne links