De structuur van het proces van wetenschappelijke kennis wordt gegeven door zijn methodologie. Maar wat moet hier onder verstaan worden? Cognitie is een empirische methode om kennis te verkrijgen die de ontwikkeling van de wetenschap sinds ten minste de 17e eeuw kenmerkt. Het gaat om zorgvuldige observatie, wat een strikte scepsis inhoudt over wat er wordt waargenomen, aangezien cognitieve veronderstellingen over hoe de wereld werkt, van invloed zijn op hoe een persoon perceptie interpreteert.
Het gaat om het formuleren van hypothesen door middel van inductie op basis van dergelijke waarnemingen; experimentele en op metingen gebaseerde tests van gevolgtrekkingen uit hypothesen; en verfijning (of eliminatie) van hypothesen op basis van experimentele resultaten. Dit zijn de principes van de wetenschappelijke methode, in tegenstelling tot een reeks stappen die van toepassing zijn op alle wetenschappelijke inspanningen.
Theoretisch aspect
Hoewel er verschillende soorten en structuren van wetenschappelijke kennis zijn, is er over het algemeen een continu proces waarbij observaties over de natuurlijke wereld betrokken zijn. Mensen natuurlijkzijn nieuwsgierig, dus stellen ze vaak vragen over wat ze zien of horen, en komen ze vaak met ideeën of hypothesen over waarom de dingen zijn zoals ze zijn. De beste hypothesen leiden tot voorspellingen die op verschillende manieren kunnen worden getest.
De meest overtuigende hypothesetest komt van redenering op basis van zorgvuldig gecontroleerde experimentele gegevens. Afhankelijk van hoe de aanvullende tests overeenkomen met de voorspellingen, moet de oorspronkelijke hypothese mogelijk worden verfijnd, gewijzigd, uitgebreid of zelfs verworpen. Als een bepaalde veronderstelling heel goed wordt bevestigd, kan een algemene theorie worden ontwikkeld, evenals een raamwerk voor theoretische wetenschappelijke kennis.
Procedureel (praktisch) aspect
Hoewel procedures per studiegebied verschillen, zijn ze vaak hetzelfde voor verschillende vakgebieden. Het proces van de wetenschappelijke methode omvat het maken van hypothesen (gissingen), het daaruit afleiden van voorspellingen als logische consequenties, en vervolgens het doen van experimenten of empirische observaties op basis van die voorspellingen. Een hypothese is een theorie die is gebaseerd op kennis die is opgedaan tijdens het zoeken naar antwoorden op een vraag.
Het kan specifiek of breed zijn. Wetenschappers testen vervolgens de aannames door experimenten of studies uit te voeren. Een wetenschappelijke hypothese moet falsifieerbaar zijn, wat inhoudt dat het mogelijk is om een mogelijke uitkomst van een experiment of observatie vast te stellen die in tegenspraak is met de voorspellingen die eruit voortvloeien. Anders kan de hypothese niet zinvol worden getest.
Experiment
Het doel van het experiment is om te bepalen of de waarnemingen consistent zijn met of in strijd zijn met de voorspellingen die zijn afgeleid van de hypothese. Experimenten kunnen overal worden uitgevoerd, van een garage tot de Large Hadron Collider van CERN. Er zijn echter moeilijkheden bij het formuleren van de methode. Hoewel de wetenschappelijke methode vaak wordt gepresenteerd als een vaste volgorde van stappen, is het meer een verzameling algemene principes.
Niet alle stappen vinden plaats in elk wetenschappelijk onderzoek (niet in dezelfde mate), en ze zijn niet altijd in dezelfde volgorde. Sommige filosofen en wetenschappers beweren dat er geen wetenschappelijke methode is. Dit is de mening van de natuurkundige Lee Smolina en de filosoof Paul Feyerabend (in zijn boek Against the Method).
Problemen
De structuur van wetenschappelijke kennis en cognitie wordt grotendeels bepaald door de problemen. Eeuwigdurende geschillen in de geschiedenis van de wetenschap betreffen:
- Rationalisme, vooral met betrekking tot René Descartes.
- Inductivisme en/of empirisme, zoals Francis Bacon het uitdrukte. Het debat werd vooral populair bij Isaac Newton en zijn volgelingen;
- Hypothese-deductivisme, dat in het begin van de 19e eeuw op de voorgrond trad.
Geschiedenis
De term "wetenschappelijke methode" of "wetenschappelijke kennis" verscheen in de 19e eeuw, toen er een significante institutionele ontwikkeling van de wetenschap was en een terminologie verscheen die duidelijke grenzen stelde tussen wetenschap en niet-wetenschap, zoals concepten als " wetenschapper" en "pseudowetenschap". Tijdens de jaren 1830 en 1850In de jaren dat Baconism populair was, waren natuuronderzoekers zoals William Whewell, John Herschel en John Stuart Mill betrokken bij discussies over "inductie" en "feiten" en concentreerden zich op het genereren van kennis. Aan het einde van de 19e eeuw werden realisme versus anti-realisme debatten gehouden als krachtige wetenschappelijke theorieën die zowel het waarneembare als de structuur van wetenschappelijke kennis en cognitie overstegen.
De term 'wetenschappelijke methode' werd wijdverbreid in de twintigste eeuw en verscheen in woordenboeken en wetenschappelijke leerboeken, hoewel de betekenis ervan nog geen wetenschappelijke consensus heeft bereikt. Ondanks de groei in het midden van de twintigste eeuw, tegen het einde van die eeuw, trokken talrijke invloedrijke wetenschapsfilosofen zoals Thomas Kuhn en Paul Feyerabend de universaliteit van de "wetenschappelijke methode" in twijfel en vervingen daarmee grotendeels de notie van wetenschap als een homogene en universele methode met behulp van een heterogene en lokale praktijk. In het bijzonder betoogde Paul Feyerabend dat er bepaalde universele regels van de wetenschap zijn, die de specificiteit en structuur van wetenschappelijke kennis bepalen.
Het hele proces omvat het maken van hypothesen (theorieën, vermoedens), het afleiden van voorspellingen als logische consequenties, en het uitvoeren van experimenten op basis van die voorspellingen om te bepalen of de oorspronkelijke hypothese correct was. Er zijn echter moeilijkheden bij deze formulering van de methode. Hoewel de wetenschappelijke methode vaak wordt gepresenteerd als een vaste volgorde van stappen, kunnen deze activiteiten het beste worden gezien als algemene principes.
Niet alle stappen vinden plaats in elke wetenschappelijkeonderzoeken (niet in dezelfde mate), en ze worden niet altijd in dezelfde volgorde uitgevoerd. Zoals de wetenschapper en filosoof William Whewell (1794-1866) opmerkte, is in elk stadium 'vindingrijkheid, inzicht, genialiteit' nodig. De structuur en niveaus van wetenschappelijke kennis zijn precies in de 19e eeuw geformuleerd.
Belang van vragen
De vraag kan verwijzen naar het uitleggen van een specifieke observatie - "Waarom is de lucht blauw" - maar het kan ook een open vraag zijn - "Hoe kan ik een medicijn ontwikkelen om deze specifieke ziekte te behandelen." Deze fase omvat vaak het zoeken naar en evalueren van bewijs van eerdere experimenten, persoonlijke wetenschappelijke observaties of beweringen en het werk van andere wetenschappers. Als het antwoord al bekend is, kan op basis van het bewijs een andere vraag worden gesteld. Bij het toepassen van de wetenschappelijke methode op onderzoek, kan het identificeren van een goede vraag erg moeilijk zijn en de uitkomst van het onderzoek beïnvloeden.
Hypothesen
Aanname is een theorie die is gebaseerd op kennis die is verkregen door het formuleren van een vraag die een bepaald gedrag kan verklaren. De hypothese kan heel specifiek zijn, zoals het equivalentieprincipe van Einstein of Francis Cricks "DNA maakt RNA maakt eiwit", of het kan breed zijn, zoals onbekende soorten die leven in de onontgonnen diepten van de oceanen.
Een statistische hypothese is een aanname over een bepaalde statistische populatie. De populatie kan bijvoorbeeld bestaan uit mensen met een bepaalde ziekte. De theorie zou kunnen zijn dat het nieuwe medicijn de ziekte bij sommige van deze mensen zal genezen. Termen zijn meestalgeassocieerd met statistische hypothesen zijn de nul- en alternatieve hypothesen.
Null - de veronderstelling dat de statistische hypothese onjuist is. Bijvoorbeeld dat een nieuw medicijn niets doet en elk medicijn wordt veroorzaakt door een ongeluk. Onderzoekers willen meestal aantonen dat de nulschatting verkeerd is.
De alternatieve hypothese is de gewenste uitkomst dat het medicijn beter werkt dan toeval. Een laatste punt: een wetenschappelijke theorie moet falsifieerbaar zijn, wat betekent dat het mogelijk is om een mogelijke uitkomst van een experiment te bepalen die in tegenspraak is met de voorspellingen die uit de hypothese zijn afgeleid; anders kan het niet zinvol worden geverifieerd.
Theorievorming
Deze stap omvat het bepalen van de logische implicaties van de hypothese. Een of meer voorspellingen worden vervolgens geselecteerd om verder te testen. Hoe kleiner de kans dat een voorspelling door louter toeval waar is, des te overtuigender het zal zijn als het uitkomt. Het bewijs is ook sterker als het antwoord op de voorspelling nog niet bekend is, vanwege de invloed van bias bias (zie ook bericht).
Idealiter zou de prognose ook de hypothese moeten onderscheiden van de waarschijnlijke alternatieven. Als twee aannames dezelfde voorspelling maken, is het voldoen aan de voorspelling geen bewijs van het een of het ander. (Deze uitspraken over de relatieve sterkte van bewijs kunnen wiskundig worden afgeleid met behulp van de stelling van Bayes.)
Hypothese testen
Dit is een onderzoek naar of de echte wereld zich gedraagt zoals voorspeldhypothese. Wetenschappers (en anderen) testen aannames door experimenten te doen. Het doel is om te bepalen of de waarnemingen van de echte wereld consistent zijn of in tegenspraak zijn met de voorspellingen die zijn afgeleid van de hypothese. Als ze het ermee eens zijn, neemt het vertrouwen in de theorie toe. Anders wordt het minder. De conventie garandeert niet dat de hypothese waar is; toekomstige experimenten kunnen problemen aan het licht brengen.
Karl Popper adviseerde wetenschappers om te proberen de aannames te vervalsen, dat wil zeggen, om die experimenten te vinden en te testen die het meest twijfelachtig lijken. Een groot aantal succesvolle bevestigingen is niet overtuigend als ze voortkomen uit experimenten die risico's vermijden.
Experiment
Experimenten moeten worden ontworpen om mogelijke fouten tot een minimum te beperken, vooral door het gebruik van passende wetenschappelijke controles. Drugsbehandelingstests worden bijvoorbeeld meestal uitgevoerd als dubbelblinde tests. De proefpersoon, die misschien onbewust anderen laat zien welke monsters de gewenste testgeneesmiddelen zijn en welke de placebo zijn, weet niet welke. Dergelijke signalen kunnen de reacties van de proefpersonen beïnvloeden, wat de structuur in een bepaald experiment bepa alt. Deze vormen van onderzoek vormen het belangrijkste onderdeel van het leerproces. Ze zijn ook interessant vanuit het oogpunt van het bestuderen van de (wetenschappelijke kennis) structuur, niveaus en vorm.
Bovendien betekent het mislukken van een experiment niet noodzakelijkerwijs dat de hypothese verkeerd is. Onderzoek is altijd afhankelijk van meerdere theorieën. Bijvoorbeeld dat de testapparatuur goed werkt enhet falen kan het falen van een van de ondersteunende hypothesen zijn. Vermoedens en experimenten zijn een integraal onderdeel van de structuur (en vorm) van wetenschappelijke kennis.
Dit laatste kan worden gedaan in een universiteitslab, op een keukentafel, op de oceaanbodem, op Mars (met behulp van een van de werkende rovers) en elders. Astronomen voeren tests uit op zoek naar planeten rond verre sterren. Ten slotte gaan de meeste individuele experimenten om praktische redenen over zeer specifieke onderwerpen. Als gevolg hiervan stapelt bewijs over bredere onderwerpen zich gewoonlijk geleidelijk op, zoals vereist door de structuur van de methodologie van wetenschappelijke kennis.
Verzamelen en bestuderen van resultaten
Dit proces omvat het bepalen wat de resultaten van het experiment laten zien en beslissen hoe verder te gaan. De voorspellingen van de theorie worden vergeleken met die van de nulhypothese om te bepalen wie de data het best kan verklaren. In gevallen waarin het experiment vele malen wordt herhaald, kan een statistische analyse, zoals een chikwadraattoets, nodig zijn.
Als het bewijs de veronderstelling weerlegt, is een nieuwe vereist; als het experiment de hypothese bevestigt, maar de gegevens niet sterk genoeg zijn voor een hoge betrouwbaarheid, moeten andere voorspellingen worden getest. Zodra een theorie sterk wordt ondersteund door bewijs, kan een nieuwe vraag worden gesteld om een dieper begrip van hetzelfde onderwerp te krijgen. Dit bepa alt ook de structuur van wetenschappelijke kennis, haar methoden en vormen.
Bewijs van andere wetenschappers en ervaringen vaakopgenomen in elke fase van het proces. Afhankelijk van de complexiteit van het experiment, kan het vele iteraties vergen om voldoende bewijs te verzamelen en vervolgens een vraag met vertrouwen te beantwoorden, of het creëren van veel antwoorden op zeer specifieke vragen en vervolgens één bredere vraag te beantwoorden. Deze manier van vragen stellen bepa alt de structuur en vormen van wetenschappelijke kennis.
Als een experiment niet kan worden herhaald om dezelfde resultaten te produceren, betekent dit dat de oorspronkelijke gegevens mogelijk verkeerd waren. Als gevolg hiervan wordt één experiment meestal meerdere keren uitgevoerd, vooral wanneer er ongecontroleerde variabelen zijn of andere aanwijzingen voor een experimentele fout. Voor significante of onverwachte resultaten kunnen andere wetenschappers ook proberen ze voor zichzelf te reproduceren, vooral als dit belangrijk is voor hun eigen werk.
Externe wetenschappelijke beoordeling, audit, expertise en andere procedures
Waarop berust de autoriteit van de structuur van wetenschappelijke kennis, haar methoden en vormen? Allereerst naar de mening van experts. Het wordt gevormd door de evaluatie van het experiment door experts, die meestal anoniem hun beoordeling geven. Sommige tijdschriften vereisen dat de onderzoeker lijsten met mogelijke recensenten verstrekt, vooral als het veld zeer gespecialiseerd is.
De peer review bevestigt niet de juistheid van de resultaten, alleen dat, naar de mening van de reviewer, de experimenten zelf valide waren (op basis van de beschrijving van de experimentator). Als het werk peer-reviewed is, waarvoor soms nieuwe experimenten nodig zijnreviewers, zal het worden gepubliceerd in het juiste wetenschappelijke tijdschrift. Het specifieke tijdschrift dat de resultaten publiceert, geeft de waargenomen kwaliteit van het werk aan.
Opnemen en delen van gegevens
Wetenschappers zijn over het algemeen voorzichtig met het vastleggen van hun gegevens, een vereiste die werd gesteld door Ludwik Fleck (1896-1961) en anderen. Hoewel dit normaal gesproken niet vereist is, kan hen worden gevraagd om rapporten te verstrekken aan andere wetenschappers die hun oorspronkelijke resultaten (of delen van hun oorspronkelijke resultaten) willen reproduceren, waarbij ook eventuele experimentele monsters worden uitgewisseld die moeilijk te verkrijgen zijn.
Klassiek
Het klassieke model van wetenschappelijke kennis komt van Aristoteles, die onderscheid maakte tussen vormen van benaderend en exact denken, het tripartiete schema van deductief en inductief redeneren schetste, en ook complexe opties in overweging nam, zoals redeneren over de structuur van wetenschappelijke kennis, zijn methoden en vormen.
Hypothetisch-deductief model
Dit model of deze methode is een voorgestelde beschrijving van de wetenschappelijke methode. Hierbij staan de voorspellingen vanuit de hypothese centraal: als je aanneemt dat de theorie klopt, wat zijn dan de implicaties?
Als verder empirisch onderzoek niet aantoont dat deze voorspellingen consistent zijn met de waargenomen wereld, kunnen we concluderen dat de veronderstelling onjuist is.
Pragmatisch model
Het is tijd om te praten over de filosofie van de structuur en methoden van wetenschappelijke kennis. Charles Sanders Pierce (1839-1914) gekenmerktonderzoek (studie) is niet als een zoektocht naar de waarheid als zodanig, maar als een worsteling om weg te komen van vervelende, beperkende twijfels die worden veroorzaakt door verrassingen, meningsverschillen, enzovoort. Zijn conclusie is nog steeds actueel. Hij formuleerde in wezen de structuur en logica van wetenschappelijke kennis.
Pearce geloofde dat een langzame, aarzelende benadering van experimenteren gevaarlijk zou kunnen zijn in praktische zaken, en dat de wetenschappelijke methode het meest geschikt was voor theoretisch onderzoek. Wat op zijn beurt niet mag worden geabsorbeerd door andere methoden en praktische doeleinden. De "eerste regel" van de rede is dat om te leren, men ernaar moet streven om te leren en, als resultaat, de structuur van wetenschappelijke kennis, haar methoden en vormen moet begrijpen.
Voordelen
Met een focus op het genereren van verklaringen, beschreef Peirce de term die hij aan het leren is als het coördineren van drie soorten gevolgtrekkingen in een doelgerichte cyclus gericht op het oplossen van twijfel:
- Explicatie. Een obscure voorlopige maar deductieve analyse van een hypothese om de onderdelen ervan zo duidelijk mogelijk te maken, zoals vereist door het concept en de structuur van de methode van wetenschappelijke kennis.
- Demonstratie. Deductief redeneren, Euclidische procedure. Expliciet de consequenties van een hypothese afleiden als voorspellingen, voor inductie om te testen, over het te vinden bewijs. Onderzoekend of, indien nodig, theoretisch.
- Inductie. De toepasbaarheid op lange termijn van de inductieregel is afgeleid van het principe (ervan uitgaande dat de redenering in het algemeendat het reële slechts het voorwerp is van een definitief oordeel waartoe adequaat onderzoek kan leiden; waar zo'n proces ooit toe zal leiden, zal niet echt zijn. Een inductie die voortdurend testen of observeren omvat, volgt een methode die, met voldoende behoud, de fout tot onder een vooraf bepaalde graad zal verminderen.
De wetenschappelijke methode is superieur omdat deze specifiek is ontworpen om de (uiteindelijk) veiligste overtuigingen te bereiken waarop de meest succesvolle praktijken kunnen worden gebaseerd.
Uitgaande van het idee dat mensen niet per se op zoek zijn naar de waarheid, maar in plaats van irritante, twijfel in bedwang te houden, liet Pierce zien hoe sommigen door middel van strijd de waarheid kunnen gehoorzamen in de naam van de eerlijkheid van geloof, om in te zoeken als een waarheidsgids voor potentiële praktijk. Hij formuleerde de analytische structuur van wetenschappelijke kennis, haar methoden en vormen.
