ساختار فرآیند دانش علمی با روش شناسی آن ارائه می شود. اما از این چه چیزی باید فهمید؟ شناخت روشی تجربی برای کسب دانش است که حداقل از قرن هفدهم توسعه علم را مشخص کرده است. با توجه به اینکه مفروضات شناختی در مورد چگونگی کارکرد جهان بر نحوه تفسیر یک فرد از ادراک تأثیر می گذارد، این امر مستلزم مشاهده دقیق است، که دلالت بر شک و تردید شدید در مورد آنچه مشاهده می شود دارد.
شامل فرموله کردن فرضیه ها از طریق استقراء بر اساس چنین مشاهداتی است. آزمون‌های تجربی و مبتنی بر اندازه‌گیری استنباط‌های حاصل از فرضیه‌ها؛ و پالایش (یا حذف) فرضیه ها بر اساس نتایج تجربی. اینها اصول روش علمی هستند، برخلاف مجموعه ای از مراحل که برای همه تلاش های علمی اعمال می شود.
جنبه نظری
اگرچه انواع و ساختارهای متفاوتی از دانش علمی وجود دارد، به طور کلی، روندی مستمر وجود دارد که شامل مشاهداتی درباره جهان طبیعی است. مردم به طور طبیعیکنجکاو هستند، بنابراین اغلب در مورد آنچه می بینند یا می شنوند سؤالاتی می پرسند، و اغلب ایده ها یا فرضیه هایی در مورد اینکه چرا همه چیز به این شکل است را مطرح می کنند. بهترین فرضیه‌ها منجر به پیش‌بینی‌هایی می‌شوند که می‌توانند به روش‌های مختلف آزمایش شوند.
قانع‌کننده‌ترین آزمون فرضیه از استدلال مبتنی بر داده‌های آزمایشی به دقت کنترل شده ناشی می‌شود. بسته به اینکه آزمون‌های اضافی چگونه با پیش‌بینی‌ها مطابقت دارند، ممکن است فرضیه اصلی نیاز به اصلاح، اصلاح، گسترش یا حتی رد داشته باشد. اگر یک فرض خاص به خوبی تأیید شود، می توان یک نظریه کلی و همچنین چارچوبی برای دانش علمی نظری ایجاد کرد.
جنبه رویه ای (عملی)
اگرچه رویه ها از یک رشته تحصیلی به رشته دیگر متفاوت است، اما اغلب برای رشته های مختلف یکسان است. فرآیند روش علمی شامل ساختن فرضیه ها (حدس ها)، استخراج پیش بینی ها از آنها به عنوان پیامدهای منطقی، و سپس انجام آزمایش ها یا مشاهدات تجربی بر اساس آن پیش بینی ها است. فرضیه نظریه ای است مبتنی بر دانشی که در حین جستجوی پاسخ برای یک سوال به دست می آید.
می تواند خاص یا گسترده باشد. سپس دانشمندان با انجام آزمایش ها یا مطالعات، فرضیات را آزمایش می کنند. یک فرضیه علمی باید ابطال پذیر باشد، به این معنی که می توان نتیجه احتمالی آزمایش یا مشاهده ای را که با پیش بینی های ناشی از آن در تناقض است، تعیین کرد. در غیر این صورت، فرضیه را نمی توان به طور معناداری آزمایش کرد.
آزمایش
هدف آزمایش تعیین این است که آیا مشاهدات با پیش‌بینی‌های به دست آمده از فرضیه مطابقت دارند یا بر خلاف آن هستند. آزمایش ها را می توان در هر مکانی انجام داد، از گاراژ گرفته تا برخورد دهنده بزرگ هادرون سرن. با این حال، در فرمول بندی روش مشکلاتی وجود دارد. اگرچه روش علمی اغلب به عنوان یک توالی ثابت از مراحل ارائه می شود، اما بیشتر مجموعه ای از اصول کلی است.
همه مراحل در هر مطالعه علمی (نه به یک اندازه) انجام نمی شود و همیشه به یک ترتیب نیستند. برخی از فیلسوفان و دانشمندان استدلال می کنند که هیچ روش علمی وجود ندارد. این نظر فیزیکدان لی اسمولینا و فیلسوف پل فایرابند (در کتاب خود علیه روش) است.
مشکلات
ساختار دانش و شناخت علمی تا حد زیادی با مشکلات آن تعیین می شود. اختلافات همیشگی در تاریخ علم نگران است:
- خردگرایی، به ویژه با توجه به رنه دکارت.
- استقراءگرایی و/یا تجربه گرایی، به قول فرانسیس بیکن. این بحث به ویژه در میان اسحاق نیوتن و پیروانش محبوب شد؛
- فرضیه قیاسی، که در اوایل قرن نوزدهم مطرح شد.
تاریخ
اصطلاح "روش علمی" یا "دانش علمی" در قرن نوزدهم ظاهر شد، زمانی که پیشرفت نهادی چشمگیری در علم رخ داد و اصطلاحی ظاهر شد که مرزهای روشنی را بین علم و غیرعلم ایجاد کرد، مفاهیمی مانند " دانشمند» و «شبه علم». در طول دهه های 1830 و 1850در طول سال‌هایی که باکونیسم رایج بود، طبیعت‌گرایان مانند ویلیام ویول، جان هرشل، جان استوارت میل در بحث‌هایی درباره «استقرا» و «حقایق» شرکت داشتند و بر چگونگی تولید دانش تمرکز داشتند. در اواخر قرن نوزدهم، بحث‌های رئالیسم در مقابل ضد واقع‌گرایی به‌عنوان نظریه‌های علمی قدرتمندی برگزار شد که فراتر از قابل مشاهده‌ها و همچنین ساختار دانش و شناخت علمی بود.
اصطلاح "روش علمی" در قرن بیستم رایج شد و در لغت نامه ها و کتاب های درسی علوم ظاهر شد، اگرچه معنای آن به اجماع علمی نرسیده است. علیرغم رشد در اواسط قرن بیستم، در پایان آن قرن، بسیاری از فیلسوفان علم تأثیرگذار مانند توماس کوهن و پل فایرابند جهانی بودن «روش علمی» را زیر سوال بردند و در انجام این کار تا حد زیادی جایگزین مفهوم علم به عنوان یک روش همگن شدند. و روش جهانی با استفاده از یک عمل ناهمگن و محلی. به طور خاص، پل فایرابند استدلال کرد که قوانین جهانی خاصی برای علم وجود دارد که ویژگی ها و ساختار دانش علمی را تعیین می کند.
کل فرآیند شامل ساختن فرضیه ها (نظریه ها، حدس ها)، استخراج پیش بینی ها از آنها به عنوان پیامدهای منطقی، و سپس اجرای آزمایش ها بر اساس آن پیش بینی ها برای تعیین درستی فرضیه اصلی است. با این حال، در این فرمول بندی روش مشکلاتی وجود دارد. اگرچه روش علمی اغلب به‌عنوان یک توالی ثابت از مراحل ارائه می‌شود، این فعالیت‌ها بهتر است به عنوان اصول کلی در نظر گرفته شوند.
همه مراحل در هر علمی انجام نمی شودمطالعه (نه به یک اندازه)، و همیشه به یک ترتیب انجام نمی شوند. همانطور که دانشمند و فیلسوف ویلیام ویول (1794-1866) اشاره کرد، "نبوغ، بینش، نبوغ" در هر مرحله مورد نیاز است. ساختار و سطوح دانش علمی دقیقاً در قرن نوزدهم تدوین شد.
اهمیت سوالات
ممکن است این سوال به توضیح یک مشاهدات خاص اشاره داشته باشد - "چرا آسمان آبی است" - اما همچنین می تواند باز باشد - "چگونه می توانم دارویی برای درمان این بیماری خاص ایجاد کنم." این مرحله اغلب شامل جستجو و ارزیابی شواهد از آزمایش‌های قبلی، مشاهدات یا ادعاهای علمی شخصی و کار دانشمندان دیگر است. اگر پاسخ از قبل معلوم باشد، می توان بر اساس شواهد، سؤال دیگری مطرح کرد. هنگام استفاده از روش علمی در تحقیق، شناسایی یک سوال خوب می تواند بسیار دشوار باشد و بر نتیجه تحقیق تأثیر بگذارد.
فرضیه
فرض نظریه ای مبتنی بر دانش به دست آمده از فرمول بندی یک سؤال است که می تواند هر رفتاری را توضیح دهد. این فرضیه می تواند بسیار خاص باشد، مانند اصل هم ارزی انیشتین یا فرانسیس کریک "DNA باعث می شود RNA پروتئین تولید کند" یا می تواند گسترده باشد، مانند گونه های ناشناخته زندگی که در اعماق ناشناخته اقیانوس ها زندگی می کنند.
فرضیه آماری یک فرضیه در مورد یک جامعه آماری معین است. به عنوان مثال، جمعیت ممکن است افراد مبتلا به یک بیماری خاص باشد. این تئوری می تواند این باشد که داروی جدید بیماری را در برخی از این افراد درمان می کند. شرایط معمولادر ارتباط با فرضیه های آماری، فرضیه های صفر و جایگزین هستند.
Null - این فرض که فرضیه آماری اشتباه است. مثلاً اینکه یک داروی جدید هیچ کاری نمی کند و هر دارویی بر اثر تصادف ایجاد می شود. محققان معمولاً می‌خواهند نشان دهند که حدس صفر اشتباه است.
فرضیه جایگزین نتیجه مطلوب این است که دارو بهتر از شانس عمل می کند. نکته آخر: یک نظریه علمی باید ابطال پذیر باشد، به این معنی که می توان نتیجه احتمالی آزمایشی را که با پیش بینی های حاصل از این فرضیه در تناقض است، تعیین کرد. در غیر این صورت، نمی توان آن را به طور معناداری تأیید کرد.
تشکیل نظریه
این مرحله شامل تعیین مفاهیم منطقی فرضیه است. سپس یک یا چند پیش‌بینی برای آزمایش بیشتر انتخاب می‌شوند. هرچه احتمال کمتر بودن یک پیش‌بینی به صورت تصادفی درست باشد، در صورت تحقق آن قانع‌کننده‌تر خواهد بود. اگر پاسخ به پیش‌بینی هنوز شناخته نشده باشد، شواهد نیز قوی‌تر است، به دلیل تأثیر سوگیری سوگیری (همچنین به پیام مراجعه کنید).
در حالت ایده آل، پیش بینی همچنین باید فرضیه را از گزینه های احتمالی متمایز کند. اگر دو فرض یک پیش‌بینی را انجام دهند، برآورده شدن پیش‌بینی دلیل بر یکی یا دیگری نیست. (این اظهارات در مورد قدرت نسبی شواهد را می توان با استفاده از قضیه بیز به صورت ریاضی به دست آورد.)
آزمایش فرضیه
این مطالعه ای است درباره اینکه آیا دنیای واقعی مطابق پیش بینی رفتار می کند یا خیرفرضیه. دانشمندان (و دیگران) فرضیات را با انجام آزمایشات آزمایش می کنند. هدف تعیین این است که آیا مشاهدات دنیای واقعی با پیش‌بینی‌های حاصل از این فرضیه سازگار هستند یا در تضاد هستند. اگر موافق باشند، اعتماد به نظریه افزایش می یابد. در غیر این صورت کاهش می یابد. قرارداد تضمین نمی کند که فرضیه درست است. آزمایش‌های آینده ممکن است مشکلاتی را نشان دهد.
کارل پوپر به دانشمندان توصیه کرد که سعی کنند فرضیات را جعل کنند، یعنی آزمایش هایی را که مشکوک ترین به نظر می رسند، بیابند و آزمایش کنند. تعداد زیادی از تأییدهای موفقیت آمیز اگر از آزمایش هایی ناشی شوند که از خطر جلوگیری می کنند، قطعی نیستند.
آزمایش
آزمایش ها باید به گونه ای طراحی شوند که خطاهای احتمالی را به حداقل برسانند، به ویژه از طریق استفاده از کنترل های علمی مناسب. برای مثال، آزمایش‌های درمان دارویی معمولاً به صورت آزمایش‌های دوسوکور انجام می‌شوند. آزمودنی که ممکن است ناخواسته به دیگران نشان دهد کدام نمونه داروی مورد نظر و کدام دارونما است، نمی داند کدام یک. چنین نشانه‌هایی می‌توانند بر پاسخ‌های آزمودنی‌ها تأثیر بگذارند، که ساختار را در یک آزمایش خاص تنظیم می‌کند. این اشکال تحقیق مهمترین بخش فرآیند یادگیری هستند. آنها همچنین از نظر بررسی ساختار، سطوح و شکل آن (دانش علمی) جالب هستند.
همچنین، شکست یک آزمایش لزوماً به معنای اشتباه بودن فرضیه نیست. تحقیق همیشه به چندین نظریه بستگی دارد. مثلا اینکه تجهیزات تست به درستی کار می کنند وشکست ممکن است شکست یکی از فرضیه های پشتیبان باشد. حدس و آزمایش جزء لاینفک ساختار (و شکل) دانش علمی هستند.
دومی را می توان در آزمایشگاه دانشگاه، روی میز آشپزخانه، کف اقیانوس، مریخ (با استفاده از یکی از مریخ نوردهای فعال) و جاهای دیگر انجام داد. ستاره شناسان در حال انجام آزمایشاتی هستند که به دنبال سیاراتی در اطراف ستاره های دوردست هستند. در نهایت، بیشتر آزمایش‌های فردی به دلایل کاربردی با موضوعات بسیار خاصی سروکار دارند. در نتیجه، طبق ساختار روش شناسی دانش علمی، معمولاً شواهد در مورد موضوعات گسترده تر به تدریج جمع می شوند.
جمع آوری و مطالعه نتایج
این فرآیند شامل تعیین آنچه نتایج آزمایش نشان می دهد و تصمیم گیری در مورد چگونگی ادامه دارد. پیش‌بینی‌های نظریه با پیش‌بینی‌های فرضیه صفر مقایسه می‌شوند تا مشخص شود چه کسی بهتر می‌تواند داده‌ها را توضیح دهد. در مواردی که آزمایش بارها تکرار می شود، ممکن است به تجزیه و تحلیل آماری مانند آزمون کای اسکوئر نیاز باشد.
اگر شواهد این فرض را رد کنند، مدرک جدیدی لازم است. اگر آزمایش فرضیه را تأیید کرد، اما داده ها به اندازه کافی قوی برای اطمینان بالا نیستند، پیش بینی های دیگر باید آزمایش شوند. هنگامی که یک نظریه قویاً توسط شواهد تأیید شد، می توان یک سؤال جدید برای ارائه درک عمیق تر از همان موضوع مطرح کرد. این نیز ساختار دانش علمی، روشها و اشکال آن را تعیین می‌کند.
شواهد از سایر دانشمندان و تجربیات اغلبدر هر مرحله از فرآیند گنجانده شده است. بسته به پیچیدگی آزمایش، ممکن است تکرارهای زیادی طول بکشد تا شواهد کافی جمع آوری شود و سپس با اطمینان به یک سؤال پاسخ داده شود، یا پاسخ های زیادی برای سؤالات بسیار خاص ایجاد شود و سپس به یک سؤال گسترده تر پاسخ دهد. این روش پرسش، ساختار و اشکال دانش علمی را تعیین می کند.
اگر آزمایشی را نتوان برای ایجاد نتایج مشابه تکرار کرد، به این معنی است که داده های اصلی ممکن است اشتباه بوده باشند. در نتیجه، یک آزمایش معمولاً چندین بار انجام می شود، به خصوص زمانی که متغیرهای کنترل نشده یا نشانه های دیگری از خطای آزمایشی وجود داشته باشد. برای نتایج قابل توجه یا غیرمنتظره، دانشمندان دیگر نیز ممکن است سعی کنند آنها را برای خود بازتولید کنند، به خصوص اگر برای کار خودشان مهم باشد.
ارزیابی علمی خارجی، حسابرسی، تخصص و سایر رویه ها
اقتدار ساختار دانش علمی، روشها و اشکال آن بر چه اساسی استوار است؟ اول از همه نظر کارشناسان. از طریق ارزیابی آزمایش توسط کارشناسانی که معمولاً بررسی خود را به صورت ناشناس ارائه می کنند، شکل می گیرد. برخی از مجلات، آزمایشگر را ملزم می‌کنند تا فهرستی از داوران احتمالی ارائه کند، به‌ویژه اگر این رشته بسیار تخصصی باشد.
بررسی همتا صحت نتایج را تأیید نمی کند، فقط به نظر داور، آزمایش ها خود معتبر بودند (بر اساس توضیحات ارائه شده توسط آزمایشگر). اگر کار مورد بازبینی همتا باشد، ممکن است گاهی نیاز به آزمایش‌های جدید باشدداوران، در مجله علمی مربوطه منتشر خواهد شد. مجله خاصی که نتایج را منتشر می کند، کیفیت درک شده کار را نشان می دهد.
ضبط و اشتراک گذاری داده
دانشمندان تمایل دارند در مورد ثبت داده های خود مراقب باشند، الزامی که توسط لودویک فلک (1896-1961) و دیگران مطرح شده است. اگرچه معمولاً مورد نیاز نیست، ممکن است از آنها خواسته شود تا گزارش‌هایی را برای دانشمندان دیگری که مایل به بازتولید نتایج اصلی خود (یا بخش‌هایی از نتایج اصلی خود) هستند، ارائه دهند، که تا تبادل نمونه‌های آزمایشی که ممکن است به دست آوردن آنها دشوار باشد، گسترش می‌یابد..
کلاسیک
مدل کلاسیک دانش علمی از ارسطو گرفته شده است، که بین اشکال تفکر تقریبی و دقیق تمایز قائل شد، طرح سه جانبه استدلال قیاسی و استقرایی را ترسیم کرد، و همچنین گزینه های پیچیده ای مانند استدلال در مورد ساختار دانش علمی را در نظر گرفت. ، روش ها و اشکال آن.
مدل فرضی-قیاسی
این مدل یا روش یک توصیف پیشنهادی از روش علمی است. در اینجا پیش‌بینی‌های این فرضیه محوری هستند: اگر فرض کنید نظریه درست است، پیامدهای آن چیست؟
اگر تحقیقات تجربی بیشتر نشان ندهد که این پیش‌بینی‌ها با دنیای مشاهده‌شده سازگاری دارند، می‌توانیم نتیجه بگیریم که این فرض اشتباه است.
مدل عملی
وقت آن است که در مورد فلسفه ساختار و روش های دانش علمی صحبت کنیم. چارلز سندرز پیرس (1839-1914) شخصیت را توصیف کردتحقیق (مطالعه) به عنوان دنبال حقیقت نیست، بلکه به عنوان مبارزه ای برای دور شدن از شک و تردیدهای آزاردهنده و بازدارنده ناشی از شگفتی ها، اختلاف نظرها و غیره است. نتیجه گیری او هنوز هم امروز مطرح است. او در اصل ساختار و منطق دانش علمی را تدوین کرد.
پیرس معتقد بود که رویکرد آهسته و مردد به آزمایش می تواند در مسائل عملی خطرناک باشد و این روش علمی برای تحقیقات نظری مناسب تر است. که به نوبه خود نباید با روش ها و اهداف عملی دیگر جذب شود. «اولین قاعده» عقل این است که برای یادگیری باید تلاش کرد تا یاد بگیرد و در نتیجه ساختار دانش علمی، روش ها و اشکال آن را درک کرد.
مزایا
با تمرکز بر تولید تبیین، پیرس اصطلاحی را که در حال یادگیری است به عنوان هماهنگ کردن سه نوع استنتاج در یک چرخه هدفمند متمرکز بر حل شبهه توصیف کرد:
- توضیح. تجزیه و تحلیل مقدماتی مبهم اما قیاسی یک فرضیه به منظور شفاف سازی بخش های آن تا حد امکان، همانطور که مفهوم و ساختار روش دانش علمی لازم است.
- تظاهرات. استدلال قیاسی، رویه اقلیدسی. استنتاج صریح پیامدهای یک فرضیه به عنوان پیش‌بینی، برای استقرا برای آزمایش، در مورد شواهدی که باید یافت شوند. تحقیقی یا در صورت لزوم نظری.
- القاء. کاربرد طولانی مدت قاعده استقرا از این اصل (با فرض اینکه به طور کلی استدلال) ناشی می شوداینکه واقعی فقط موضوع نظر نهایی است که تحقیقات کافی می تواند به آن منتهی شود. هرچه که چنین فرآیندی به آن منتهی شود، واقعی نخواهد بود. یک استقرا شامل آزمایش یا مشاهده مداوم از روشی پیروی می کند که با حفظ کافی، خطای آن را کمتر از هر درجه از پیش تعیین شده کاهش می دهد.
روش علمی از این جهت برتر است که به طور خاص برای دستیابی به (در نهایت) مطمئن ترین باورهایی طراحی شده است که می توان بر اساس آنها موفق ترین شیوه ها را مبتنی کرد.
با شروع از این ایده که مردم به خودی خود به دنبال حقیقت نیستند، اما به جای فروکش کردن آزاردهنده، جلوگیری از تردید، پیرس نشان داد که چگونه از طریق مبارزه، برخی می توانند به نام صداقت از حقیقت اطاعت کنند. ایمان، به عنوان یک راهنمای حقیقت برای تمرین بالقوه جستجو کنید. او ساختار تحلیلی دانش علمی، روش ها و اشکال آن را تدوین کرد.
