Mokslinis metodas

Kriterijus

Mokslinio tyrimo metodo išskirtinumas yra klausimas, vadinamas "kriterijumi". Tai atsakymas į klausimą: ar yra būdas pasakyti, ar sąvoka arba teorija yra mokslinė, o ne kokia nors kita žinios ar tikėjimo rūšis? Buvo daug idėjų, kaip jis turėtų būti išreikštas. Loginiai pozityvistai manė, kad teorija yra mokslinė, jei ją galima patikrinti, tačiau Karlas Popperis manė, kad tai klaida. Jis manė, kad teorija nėra mokslinė, jei nėra būdų, kaip ją paneigti. Kita vertus, Paulis Feyerabendas manė, kad nėra jokio kriterijaus. Jo manymu, "viskas tinka", arba viskas, kas tinka, tinka.

Mokslininkai stengiasi, kad tikrovė kalbėtų pati už save. Jie palaiko teoriją, kai jos prognozės pasitvirtina, ir ginčija ją, kai jos prognozės pasirodo esančios klaidingos. Mokslo tyrėjai kelia hipotezes, kuriomis aiškina reiškinius, ir rengia eksperimentus šioms hipotezėms patikrinti. Kadangi didelių teorijų negalima patikrinti tiesiogiai, tai daroma tikrinant iš teorijos išvestas prognozes. Šiuos veiksmus turi būti galima pakartoti, kad būtų apsisaugota nuo konkretaus eksperimentatoriaus klaidos ar nesusipratimo.

Mokslinis tyrimas paprastai turi būti kuo objektyvesnis. Siekdami sumažinti neobjektyvų rezultatų interpretavimą, mokslininkai skelbia savo darbus ir taip dalijasi duomenimis bei metodais su kitais mokslininkais.

Etapai

Mokslas ir ne mokslas (pvz., pseudomokslas) dažnai atskiriami pagal tai, ar juose taikomas mokslinis metodas. Vienas pirmųjų mokslinio metodo etapų schemą sukūrė Johnas Stuartas Millas.

Nėra vieno mokslinio metodo. Kai kurios mokslo sritys, pavyzdžiui, fizika ir klimatologija, yra pagrįstos matematiniais modeliais. Kitose srityse, pavyzdžiui, daugelyje socialinių mokslų sričių, teorijos yra apytikslės ir daugiau remiamasi iš duomenų atsirandančiais dėsningumais. Kartais mokslininkai daugiausia dėmesio skiria hipotezių tikrinimui ir patvirtinimui, tačiau svarbus ir atviras tyrinėjimas. Kai kuriose mokslo srityse naudojami laboratoriniai eksperimentai. Kiti renka stebėjimus iš realaus pasaulio situacijų. Daugelis mokslo sričių yra kiekybinės, jose akcentuojami skaitiniai duomenys ir matematinė analizė. Tačiau kai kuriose srityse, ypač socialiniuose moksluose, taikomi kokybiniai metodai, pavyzdžiui, interviu arba išsamūs žmonių ar gyvūnų elgesio stebėjimai. Per daug dėmesio skirdami vienai metodų rūšiai, galime ignoruoti žinias, gautas taikant kitus metodus.

Kai kuriuose vadovėliuose daugiausia dėmesio skiriama vienam standartiniam "moksliniam metodui". Ši vieningo mokslinio metodo idėja daugiausia grindžiama eksperimentinėmis, hipotezes tikrinančiomis, kiekybinėmis mokslo sritimis. Kitoms mokslo sritims ji nelabai tinka. Dažnai jis rašomas kaip tam tikri žingsniai:

1. Užduokite klausimą apie pasaulį. Visas mokslinis darbas prasideda nuo klausimo arba problemos, kurią reikia išspręsti.^{I, p9} Kartais mokslininkui sunkiausia sugalvoti tinkamą klausimą. Į klausimą turėtų būti galima atsakyti atliekant eksperimentą.
2. Sukurkite hipotezę - vieną iš galimų atsakymų į klausimą. Mokslo hipotezė - tai žodis, reiškiantis "pagrįstą spėjimą apie tai, kaip kas nors veikia". Turėtų būti įmanoma įrodyti, kad ji teisinga arba klaidinga. Pavyzdžiui, toks teiginys kaip "Mėlyna spalva yra geresnė už žalią" nėra mokslinė hipotezė. Jo negalima įrodyti, ar jis teisingas, ar klaidingas. Tačiau teiginys "Daugiau žmonių mėgsta mėlyną spalvą nei žalią" galėtų būti mokslinė hipotezė, nes būtų galima paklausti daugelio žmonių, ar jiems labiau patinka mėlyna spalva nei žalia, ir gauti vienokį ar kitokį atsakymą.
3. Suplanuokite eksperimentą. Jei hipotezė yra tikrai mokslinė, turėtų būti įmanoma sukurti eksperimentą jai patikrinti. Eksperimentas turėtų padėti mokslininkui pasakyti, ar hipotezė yra klaidinga; jis gali nepasakyti, ar hipotezė yra teisinga. Pirmiau pateiktame pavyzdyje eksperimento metu galima būtų paklausti daugelio žmonių, kokios yra jų mėgstamiausios spalvos. Tačiau atlikti eksperimentą gali būti labai sunku. Ką daryti, jei pagrindinis klausimas, kurį reikia užduoti žmonėms, yra ne kokios spalvos jiems patinka, o kokių spalvų jie nekenčia? Kiek žmonių reikia paklausti? Ar yra būdų užduoti klausimą, kurie galėtų pakeisti rezultatą taip, kaip nebuvo tikėtasi? Visus šiuos klausimus mokslininkai turi užduoti prieš atlikdami eksperimentą. Paprastai mokslininkai vienu metu nori patikrinti tik vieną dalyką. Norėdami tai padaryti, jie stengiasi, kad kiekviena eksperimento dalis būtų vienoda visiems, išskyrus tą dalyką, kurį jie nori patikrinti.
4. Eksperimentuokite ir rinkite duomenis. Čia mokslininkas bando atlikti eksperimentą, kurį buvo suprojektavęs anksčiau. Kartais mokslininkui kyla naujų idėjų, kai eksperimentas vyksta. Kartais sunku sužinoti, kada eksperimentas galutinai baigtas. Kartais eksperimentuoti būna labai sunku. Kai kurie mokslininkai didžiąją savo gyvenimo dalį praleidžia mokydamiesi, kaip atlikti gerus eksperimentus.
5. Klausimai, kodėl. Paaiškinimai yra atsakymai į klausimus kodėl. ^{II, p3}
6. Padarykite eksperimento išvadas. Kartais rezultatus nelengva suprasti. Kartais patys eksperimentai atveria naujų klausimų. Kartais eksperimento rezultatai gali reikšti daug skirtingų dalykų. Visus šiuos dalykus reikia gerai apgalvoti.
7. Perduokite juos kitiems. Svarbiausias mokslo elementas - dalytis eksperimentų rezultatais, kad kiti mokslininkai galėtų patys naudotis žiniomis ir kad visas mokslas gautų naudos. Paprastai mokslininkai nepasitiki nauju teiginiu, jei kiti mokslininkai prieš tai jo neišnagrinėjo ir neįsitikino, kad jis skamba kaip tikras mokslas. Tai vadinama tarpusavio vertinimu ("tarpusavio" čia reiškia "kiti mokslininkai"). Tarpusavio vertinimą išlaikęs darbas skelbiamas moksliniame žurnale.

Nors užrašyta kaip sąrašas, mokslininkai gali kelis kartus pereiti iš vieno etapo į kitą, kol bus patenkinti atsakymu.

Ne visi mokslininkai savo kasdieniame darbe taiko minėtą "mokslinį metodą". Kartais tikrasis mokslinis darbas visai nepanašus į tai, kas išdėstyta pirmiau.

Pavyzdys: cukraus tirpinimas vandenyje

Tarkime, ketiname išsiaiškinti, kokią įtaką temperatūra daro cukraus tirpimui stiklinėje vandens. Toliau pateikiame vieną iš būdų, kaip tai padaryti, laikantis mokslinio metodo žingsnis po žingsnio.

Tikslas

Ar cukrus greičiau tirpsta karštame, ar šaltame vandenyje? Ar temperatūra turi įtakos cukraus tirpimo greičiui? Tai klausimas, kurį galbūt norėtume užduoti.

Eksperimento planavimas

Vienas paprastas eksperimentas - ištirpinti cukrų skirtingos temperatūros vandenyje ir stebėti, per kiek laiko cukrus ištirpsta. Taip būtų galima patikrinti mintį, kad tirpinimo greitis priklauso nuo tirpiklio kinetinės energijos.

Norime įsitikinti, kad kiekviename bandyme naudojame lygiai tokį patį kiekį vandens ir lygiai tokį patį kiekį cukraus. Taip elgiamės norėdami įsitikinti, kad poveikį lemia vien temperatūra. Pavyzdžiui, gali būti, kad cukraus ir vandens santykis taip pat turi įtakos tirpimo greičiui. Norėdami būti ypač atsargūs, eksperimentą galime atlikti taip, kad jo metu vandens temperatūra nesikeistų.

Tai vadinama kintamojo išskyrimu. Tai reiškia, kad iš veiksnių, kurie gali turėti įtakos, eksperimento metu keičiamas tik vienas.

Eksperimento vykdymas

Eksperimentą atliksime trimis bandymais, kurie yra visiškai vienodi, išskyrus vandens temperatūrą.

1. Lygiai 25 gramus cukraus įdedame į lygiai 1 litrą beveik šalto kaip ledas vandens. Nemaišome. Pastebime, kad visas cukrus ištirpsta tik po 30 minučių.
2. Į lygiai 1 litrą kambario temperatūros (20 °C) vandens įberiame lygiai 25 g cukraus. Nemaišome. Pastebime, kad visas cukrus ištirpsta tik po 15 minučių.
3. Lygiai 25 g cukraus įberiame į lygiai 1 litrą šilto vandens (50 °C). Nemaišome. Pastebime, kad visas cukrus ištirpsta tik po 4 minučių.

Išvadų darymas

Vienas iš būdų, padedančių lengviau peržiūrėti rezultatus, yra sudaryti jų lentelę, kurioje būtų surašyti visi dalykai, kurie keitėsi kiekvieną kartą atliekant eksperimentą. Mūsų lentelė gali atrodyti taip:

Jei visos kitos eksperimento dalys būtų tokios pačios (vienu metu nenaudojome daugiau cukraus nei kitu, nemaišėme nei vienu, nei kitu metu ir t. t.), tai būtų labai geras įrodymas, kad šiluma turi įtakos cukraus tirpimo greičiui.

Tačiau negalime būti tikri, ar nėra dar ko nors kito, kas jį paveiktų. Paslėptos priežasties pavyzdys galėtų būti tai, kad cukrus tirpsta greičiau kaskart, kai į tą patį puodą ištirpinama daugiau cukraus. Tikriausiai tai netiesa, bet jei taip būtų, dėl to rezultatai galėtų būti lygiai tokie patys: trys bandymai, ir paskutinis būtų greičiausias. Šiuo metu neturime pagrindo manyti, kad tai tiesa, bet galėtume tai pažymėti kaip dar vieną galimą atsakymą.

Replikavimo krizė

Replikacijos krizė (arba replikacijos krizė) - tai mokslo krizė. Labai dažnai mokslinio eksperimento rezultatus vėliau sunku arba neįmanoma pakartoti nepriklausomiems tyrėjams arba patiems pirminiams tyrėjams. Nors ši krizė turi senas šaknis, ši frazė atsirado 2010-ųjų pradžioje, kaip dalis didėjančio problemos suvokimo.

Kadangi eksperimentų pakartojamumas yra esminė mokslinio metodo dalis, nesugebėjimas pakartoti tyrimų gali turėti rimtų pasekmių.

Replikavimo krizė ypač plačiai aptariama psichologijos (ypač socialinės psichologijos) ir medicinos srityse, kur buvo dedama daug pastangų iš naujo ištirti klasikinius rezultatus ir bandoma nustatyti rezultatų pagrįstumą, o jei jie nepagrįsti - priežastis, dėl kurių nepavyko jų atkartoti.

Neseniai vykusiose diskusijose ši problema tapo geriau žinoma.

Istoriniai aspektai

Kai kurie ankstyvieji gamtos tyrinėtojai sukūrė mokslinio metodo elementus.

• "Manome, kad geras principas yra paaiškinti reiškinius kuo paprastesne hipoteze." Ptolemėjas (85-165 m. po Kr.). Tai ankstyvas pavyzdys to, ką mes vadiname Okamo skustuvu.
• Ibn al-Haythamas (Alhazenas) (965-1039), Robertas Grosseteste'as (1175-1253) ir Rogeris Baconas (1214-1294) padarė tam tikrą pažangą plėtojant mokslinį metodą.
• XVII a. mokslininkai ėmė sutarti, kad eksperimentinis metodas yra pagrindinis tiesos paieškos būdas. Vakarų Europoje tai padarė tokie žmonės kaip Galilėjus, Kepleris, Hukas, Boilas, Halley ir Niutonas. Tuo pat metu buvo išrasti mikroskopas ir teleskopas (Olandijoje), susikūrė Karališkoji draugija. Prietaisai, draugijos ir leidyba - visa tai labai padėjo mokslui.

Susiję puslapiai

• Falsifikavimo galimybė
• Mokslo istorija
• Mokslo filosofija
• Aklasis eksperimentas