מבנה תהליך הידע המדעי ניתן על ידי המתודולוגיה שלו. אבל מה יש להבין בזה? קוגניציה היא שיטה אמפירית להשגת ידע המאפיינת את התפתחות המדע לפחות מאז המאה ה-17. זה כרוך בהתבוננות מדוקדקת, מה שמרמז על ספקנות קפדנית לגבי מה שנצפה, בהתחשב בכך שהנחות קוגניטיביות לגבי איך העולם עובד משפיעות על האופן שבו אדם מפרש תפיסה.
זה כרוך בניסוח השערות באמצעות אינדוקציה המבוססת על תצפיות כאלה; מבחנים ניסיוניים ומבוססים מדידה של מסקנות הנגזרות מהשערות; וחידוד (או ביטול) של השערות המבוססות על תוצאות ניסויים. אלו הם העקרונות של השיטה המדעית, בניגוד למערכת של שלבים החלים על כל המאמצים המדעיים.
היבט תיאורטי
למרות שיש סוגים ומבנים שונים של ידע מדעי, באופן כללי, יש תהליך מתמשך הכולל תצפיות על עולם הטבע. אנשים באופן טבעיהם סקרנים, ולכן לעתים קרובות הם שואלים שאלות על מה שהם רואים או שומעים, ולעתים קרובות מעלים רעיונות או השערות לגבי מדוע הדברים הם כפי שהם. ההשערות הטובות ביותר מובילות לתחזיות שניתן לבדוק במגוון דרכים.
בדיקת ההשערות המשכנעת ביותר מגיעה מהיגיון המבוסס על נתונים ניסויים מבוקרים בקפידה. בהתאם לאופן שבו המבחנים הנוספים תואמים את התחזיות, ייתכן שיהיה צורך לחדד, לשנות, להרחיב או אפילו לדחות את ההשערה המקורית. אם הנחה מסוימת מקבלת אישור טוב מאוד, ניתן לפתח תיאוריה כללית, כמו גם מסגרת לידע מדעי תיאורטי.
היבט פרוצדורלי (מעשי)
למרות שהנהלים משתנים מתחום לימודים אחד למשנהו, הם לרוב זהים עבור תחומים שונים. תהליך השיטה המדעית כולל הנחת השערות (ניחושים), גזירת תחזיות מהן כהשלכות הגיוניות, ולאחר מכן ביצוע ניסויים או תצפיות אמפיריות על סמך אותן התחזיות. השערה היא תיאוריה המבוססת על ידע שנצבר תוך כדי חיפוש אחר תשובות לשאלה.
זה יכול להיות ספציפי או רחב. לאחר מכן בודקים מדענים את ההנחות על ידי עריכת ניסויים או מחקרים. השערה מדעית חייבת להיות ניתנת לזיוף, כלומר ניתן לקבוע תוצאה אפשרית של ניסוי או תצפית הסותרת את התחזיות הנגזרות ממנו. אחרת, לא ניתן לבדוק את ההשערה בצורה משמעותית.
ניסוי
מטרת הניסוי היא לקבוע האם התצפיות תואמות או מנוגדות לתחזיות שנגזרות מההשערה. ניתן לבצע ניסויים בכל מקום, ממוסך ועד למאיץ ההדרונים הגדול של CERN. עם זאת, ישנם קשיים בגיבוש השיטה. למרות שהשיטה המדעית מוצגת לעתים קרובות כרצף קבוע של שלבים, היא יותר מערכת של עקרונות כלליים.
לא כל השלבים מתרחשים בכל מחקר מדעי (לא באותה מידה), והם לא תמיד באותו סדר. כמה פילוסופים ומדענים טוענים שאין שיטה מדעית. זו דעתם של הפיזיקאי לי סמולינה והפילוסוף פול פייראבנד (בספרו נגד השיטה).
בעיות
מבנה הידע וההכרה המדעיים נקבע במידה רבה על ידי הבעיות שלו. סכסוכים רב-שנתיים בהיסטוריה של המדע:
- רציונליזם, במיוחד ביחס לרנה דקארט.
- אינדוקטיביות ו/או אמפיריציזם, כפי שניסח זאת פרנסיס בייקון. הוויכוח הפך פופולרי במיוחד בקרב אייזק ניוטון וחסידיו;
- היפותזה-דדוקטיביות, שעלתה על הפרק בתחילת המאה ה-19.
היסטוריה
המונח "שיטה מדעית" או "ידע מדעי" הופיע במאה ה-19, כאשר חלה התפתחות מוסדית משמעותית של המדע והופיעה טרמינולוגיה שקבעה גבולות ברורים בין מדע ללא מדע, מושגים כמו " מדען" ו"פסאודומדע". במהלך שנות ה-30 וה-1850במהלך השנים שבהן הביקוניזם היה פופולרי, חוקרי טבע כמו וויליאם וויול, ג'ון הרשל, ג'ון סטיוארט מיל היו מעורבים בדיונים על "אינדוקציה" ו"עובדות" והתמקדו כיצד לייצר ידע. בסוף המאה ה-19, דיונים על ריאליזם מול אנטי-ריאליזם נערכו כתיאוריות מדעיות רבות עוצמה שחרגו מעבר למבנה הניתן לצפייה וגם ממבנה הידע וההכרה המדעית.
המונח "שיטה מדעית" הפך לנפוץ במאה העשרים, והופיע במילונים ובספרי לימוד מדעיים, אם כי משמעותו לא הגיעה לקונצנזוס מדעי. למרות הצמיחה באמצע המאה העשרים, עד סוף אותה מאה, פילוסופים משפיעים רבים של המדע כמו תומס קון ופול פייראבנד הטילו ספק באוניברסליות של "השיטה המדעית" ובכך החליפו במידה רבה את הרעיון של מדע כהומוגנית. ושיטה אוניברסלית תוך שימוש בתרגול הטרוגני ומקומי. במיוחד, פול פייראבנד טען שישנם כללים אוניברסליים מסוימים של המדע, שקובעים את הפרטים והמבנה של הידע המדעי.
התהליך כולו כולל הנחת השערות (תיאוריות, השערות), גזירת תחזיות מהן כהשלכות לוגיות, ולאחר מכן הפעלת ניסויים המבוססים על התחזיות הללו כדי לקבוע אם ההשערה המקורית הייתה נכונה. עם זאת, ישנם קשיים בניסוח זה של השיטה. למרות שהשיטה המדעית מוצגת לעתים קרובות כרצף קבוע של שלבים, פעילויות אלה נתפסות בצורה הטובה ביותר כעקרונות כלליים.
לא כל השלבים מתרחשים בכל מחקר מדעילימוד (לא באותה מידה), והם לא תמיד מבוצעים באותו סדר. כפי שציין המדען והפילוסוף וויליאם וויול (1794–1866), "המצאה, תובנה, גאונות" נחוצים בכל שלב. המבנה ורמות הידע המדעי גובשו בדיוק במאה ה-19.
חשיבות השאלות
השאלה עשויה להתייחס להסבר תצפית ספציפית - "למה השמיים כחולים" - אבל היא יכולה להיות גם פתוחה - "איך אני יכול לפתח תרופה לטיפול במחלה המסוימת הזו." שלב זה כולל לרוב חיפוש והערכת ראיות מניסויים קודמים, תצפיות מדעיות אישיות או טענות ועבודתם של מדענים אחרים. אם התשובה כבר ידועה, ניתן לשאול שאלה נוספת המבוססת על העדויות. כאשר מיישמים את השיטה המדעית במחקר, זיהוי שאלה טובה עשוי להיות קשה מאוד וישפיע על תוצאות המחקר.
השערות
הנחה היא תיאוריה המבוססת על ידע שנרכש מניסוח שאלה שיכולה להסביר כל התנהגות נתונה. ההשערה יכולה להיות מאוד ספציפית, כמו עקרון השקילות של איינשטיין או "ה-DNA יוצר RNA מייצר חלבון" של פרנסיס קריק, או שהיא יכולה להיות רחבה, כמו מיני חיים לא ידועים החיים במעמקי האוקיינוסים הבלתי נחקרים.
השערה סטטיסטית היא הנחה לגבי אוכלוסייה סטטיסטית נתונה. לדוגמה, האוכלוסייה עשויה להיות אנשים עם מחלה מסוימת. התיאוריה יכולה להיות שהתרופה החדשה תרפא את המחלה אצל חלק מהאנשים הללו. התנאים הם בדרך כללהקשורים להשערות סטטיסטיות הן השערות האפס וההשערות החלופיות.
Null - ההנחה שההשערה הסטטיסטית שגויה. למשל שתרופה חדשה לא עושה כלום וכל תרופה נגרמת מתאונה. חוקרים בדרך כלל רוצים להראות שהניחוש האפס שגוי.
ההשערה האלטרנטיבית היא התוצאה הרצויה שהתרופה פועלת טוב יותר מאשר במקרה. נקודה אחרונה: תיאוריה מדעית חייבת להיות ניתנת לזיוף, כלומר ניתן לקבוע תוצאה אפשרית של ניסוי שסותר את התחזיות הנגזרות מההשערה; אחרת, לא ניתן לאמת אותו בצורה משמעותית.
היווצרות התיאוריה
שלב זה כולל קביעת ההשלכות הלוגיות של ההשערה. לאחר מכן נבחר חיזוי אחד או יותר לבדיקה נוספת. ככל שתחזית תהיה נמוכה יותר בצירוף מקרים בלבד, כך היא תהיה משכנעת יותר אם היא תתגשם. הראיות גם חזקות יותר אם התשובה לתחזית עדיין לא ידועה, בשל השפעת הטיית הטיה (ראה גם הודעה).
באופן אידיאלי, התחזית צריכה גם להבחין בין ההשערה לבין החלופות הסבירות. אם שתי הנחות מניבות את אותה תחזית, עמידה בתחזית אינה הוכחה לזו או אחרת. (הצהרות אלו לגבי החוזק היחסי של ראיות ניתנות לגזירה מתמטית באמצעות משפט בייס.)
בדיקת השערות
זהו מחקר של האם העולם האמיתי מתנהג כפי שצפויהַשׁעָרָה. מדענים (ואחרים) בודקים הנחות על ידי ביצוע ניסויים. המטרה היא לקבוע האם התצפיות של העולם האמיתי הן עקביות או סותרות את התחזיות הנגזרות מההשערה. אם הם מסכימים, האמון בתיאוריה עולה. אחרת, זה יורד. האמנה אינה מבטיחה שההשערה נכונה; ניסויים עתידיים עשויים לגלות בעיות.
קרל פופר יעץ למדענים לנסות לזייף את ההנחות, כלומר למצוא ולבדוק את הניסויים הנראים המפוקפקים ביותר. מספר רב של אישורים מוצלחים אינו חד משמעי אם הם נובעים מניסויים המונעים סיכון.
ניסוי
יש לתכנן ניסויים כדי למזער שגיאות אפשריות, במיוחד באמצעות שימוש בבקרות מדעיות מתאימות. לדוגמה, בדיקות טיפול תרופתי נערכות בדרך כלל כבדיקות כפולות סמיות. הנבדק, שעלול להראות לאחרים מבלי משים אילו דגימות הן תרופות הבדיקה הרצויות ואילו הפלצבו, אינו יודע אילו. רמזים כאלה יכולים להשפיע על תגובות הנבדקים, מה שקובע את המבנה בניסוי מסוים. צורות מחקר אלו הן החלק החשוב ביותר בתהליך הלמידה. הם מעניינים גם מנקודת המבט של חקר המבנה (הידע המדעי) שלו, רמותיו וצורתו.
כמו כן, כישלון של ניסוי לא אומר בהכרח שההשערה שגויה. מחקר תמיד תלוי במספר תיאוריות. למשל, שציוד הבדיקה פועל כשורה והכשל עשוי להיות כישלון של אחת מההשערות התומכות. השערות וניסוי הם חלק בלתי נפרד מהמבנה (והצורה) של הידע המדעי.
את האחרון יכול להיעשות במעבדה בקולג', על שולחן מטבח, על קרקעית האוקיינוס, על מאדים (באמצעות אחד מהרוברים הפועלים) ובמקומות אחרים. אסטרונומים עורכים בדיקות בחיפוש אחר כוכבי לכת סביב כוכבים רחוקים. לבסוף, רוב הניסויים הבודדים עוסקים בנושאים מאוד ספציפיים מסיבות של מעשיות. כתוצאה מכך, עדויות על נושאים רחבים יותר מצטברות בדרך כלל בהדרגה, כנדרש על ידי מבנה המתודולוגיה של הידע המדעי.
איסוף ולימוד תוצאות
תהליך זה כולל קביעה מה מראות תוצאות הניסוי והחלטה כיצד להמשיך. התחזיות של התיאוריה מושוות לאלו של השערת האפס כדי לקבוע מי הכי מסוגל להסביר את הנתונים. במקרים בהם הניסוי חוזר על עצמו פעמים רבות, ייתכן שיידרש ניתוח סטטיסטי כגון בדיקת צ'י ריבוע.
אם הראיות מפריכות את ההנחה, נדרשת אחת חדשה; אם הניסוי מאשש את ההשערה, אך הנתונים אינם חזקים מספיק עבור ביטחון גבוה, יש לבדוק תחזיות אחרות. ברגע שתיאוריה נתמכת היטב על ידי ראיות, ניתן לשאול שאלה חדשה כדי לספק הבנה מעמיקה יותר של אותו נושא. זה גם קובע את מבנה הידע המדעי, שיטותיו וצורותיו.
עדויות ממדענים אחרים וחוויות לעתים קרובותנכלל בכל שלב בתהליך. בהתאם למורכבות הניסוי, ייתכן שידרשו חזרות רבות כדי לאסוף מספיק ראיות ואז לענות על שאלה בביטחון, או ליצור תשובות רבות לשאלות מאוד ספציפיות ואז לענות על שאלה רחבה יותר. שיטה זו של שאילת שאלות קובעת את המבנה והצורות של הידע המדעי.
אם לא ניתן לחזור על ניסוי כדי להפיק את אותן תוצאות, זה אומר שייתכן שהנתונים המקוריים היו שגויים. כתוצאה מכך, ניסוי אחד מבוצע בדרך כלל מספר פעמים, במיוחד כאשר ישנם משתנים בלתי מבוקרים או אינדיקציות אחרות לטעות בניסוי. לתוצאות משמעותיות או בלתי צפויות, מדענים אחרים עשויים גם לנסות לשחזר אותן בעצמם, במיוחד אם זה יהיה חשוב לעבודה שלהם.
הערכה מדעית חיצונית, ביקורת, מומחיות ונהלים אחרים
על מה מבוססת סמכותו של מבנה הידע המדעי, שיטותיו וצורותיו? קודם כל, על חוות דעת של מומחים. הוא נוצר באמצעות הערכת הניסוי על ידי מומחים, שבדרך כלל נותנים את הביקורת שלהם בעילום שם. כתבי עת מסוימים דורשים מהנסיין לספק רשימות של סוקרים אפשריים, במיוחד אם התחום הוא מאוד מיוחד.
ביקורת העמיתים אינה מאשרת את נכונות התוצאות, רק שלדעת המבקר, הניסויים עצמם היו תקפים (בהתבסס על התיאור שסיפק הנסיין). אם העבודה עוברת ביקורת עמיתים, מה שעלול לדרוש לפעמים ניסויים חדשיםסוקרים, הוא יפורסם בכתב העת המדעי המתאים. כתב העת המסוים שמפרסם את התוצאות מעיד על האיכות הנתפסת של העבודה.
הקלטה ושיתוף נתונים
מדענים נוטים להיות זהירים ברישום הנתונים שלהם, דרישה שהועלתה על ידי Ludwik Fleck (1896–1961) ואחרים. למרות שלא נדרש בדרך כלל, ייתכן שהם יתבקשו לספק דיווחים למדענים אחרים המעוניינים לשחזר את התוצאות המקוריות שלהם (או חלקים מהתוצאות המקוריות שלהם), תוך החלפה של כל דגימות ניסוי שעלול להיות קשה להשגה.
Classic
המודל הקלאסי של ידע מדעי מגיע מאריסטו, שהבחין בין צורות של חשיבה משוערת ומדויקת, התווה את הסכימה המשולשת של חשיבה דדוקטיבית ואינדוקטיבית, וגם שקל אפשרויות מורכבות, כמו חשיבה לגבי מבנה הידע המדעי., שיטותיו וצורותיו.
מודל היפותטי-דדוקטיבי
מודל או שיטה זו הם תיאור מוצע של השיטה המדעית. כאן התחזיות מההשערה מרכזיות: אם אתה מניח שהתיאוריה נכונה, מהן ההשלכות?
אם מחקר אמפירי נוסף לא יוכיח שהתחזיות אלו תואמות את העולם הנצפה, נוכל להסיק שההנחה שגויה.
מודל פרגמטי
הגיע הזמן לדבר על הפילוסופיה של המבנה והשיטות של הידע המדעי. צ'ארלס סנדרס פירס (1839–1914) אפייןמחקר (מחקר) אינו כחתירה לאמת כשלעצמה, אלא כמאבק להתרחק מספקות מעצבנים ומרסנים הנוצרים מהפתעות, אי הסכמות וכו'. המסקנה שלו רלוונטית גם היום. הוא, בעצם, ניסח את המבנה וההיגיון של הידע המדעי.
פירס האמין שגישה איטית ומהוססת לניסוי עלולה להיות מסוכנת בעניינים מעשיים, ושהשיטה המדעית מתאימה ביותר למחקר תיאורטי. אשר, בתורו, לא צריך להיקלט בשיטות אחרות ובמטרות מעשיות. "הכלל הראשון" של התבונה הוא שכדי ללמוד, יש לשאוף ללמוד וכתוצאה מכך להבין את מבנה הידע המדעי, שיטותיו וצורותיו.
הטבות
עם התמקדות ביצירת הסברים, פירס תיאר את המונח שהוא לומד כמתאם שלושה סוגים של מסקנות במחזור תכליתי המתמקד בפתרון ספק:
- הסבר. ניתוח ראשוני אך דדוקטיבי לא ברור של השערה על מנת להבהיר את חלקיה ככל האפשר, כמתחייב מהמושג והמבנה של שיטת הידע המדעי.
- הדגמה. חשיבה דדוקטיבית, הליך אוקלידי. הסקה מפורשת של ההשלכות של השערה כתחזיות, לצורך אינדוקציה לבדיקה, לגבי הראיות שיימצאו. חקירתי או, במידת הצורך, תיאורטית.
- אינדוקציה. תחולתו ארוכת הטווח של כלל האינדוקציה נגזרת מהעיקרון (בהנחה שבאופן כללי ההיגיון) הואשהממשי הוא רק מושא לחוות דעת סופית שאליה יכולה להוביל חקירה נאותה; מה שתהליך כזה יוביל אי פעם אליו לא יהיה אמיתי. אינדוקציה הכוללת בדיקה או תצפית מתמשכת פועלת לפי שיטה אשר, עם שימור מספק, תפחית את השגיאה שלה מתחת לכל דרגה שנקבעה מראש.
השיטה המדעית עדיפה בכך שהיא תוכננה במיוחד כדי להשיג את האמונות המאובטחות ביותר (בסופו של דבר) שעליהן ניתן לבסס את השיטות המוצלחות ביותר.
החל מהרעיון שאנשים לא מחפשים אמת כשלעצמה, אלא במקום להכניע את הספק המעצבן, לעכב את הספק, פירס הראה כיצד, באמצעות מאבק, חלק יכולים לציית לאמת בשם הכנות של אמונה, לחפש כמדריך אמת לתרגול פוטנציאלי. הוא ניסח את המבנה האנליטי של הידע המדעי, שיטותיו וצורותיו.
