La struttura del processo di conoscenza scientifica è data dalla sua metodologia. Ma cosa si deve intendere con questo? La cognizione è un metodo empirico per ottenere la conoscenza che ha caratterizzato lo sviluppo della scienza almeno dal 17° secolo. Implica un'osservazione attenta, che implica uno scetticismo rigoroso su ciò che viene osservato, dato che i presupposti cognitivi su come funziona il mondo influenzano il modo in cui una persona interpreta la percezione.
Implica la formulazione di ipotesi attraverso l'induzione basata su tali osservazioni; prove sperimentali e di misurazione di inferenze tratte da ipotesi; e affinamento (o eliminazione) di ipotesi basate su risultati sperimentali. Questi sono i principi del metodo scientifico, al contrario di una serie di passaggi che si applicano a tutti gli sforzi scientifici.
Aspetto teorico
Sebbene ci siano diversi tipi e strutture di conoscenza scientifica, in generale c'è un processo continuo che implica osservazioni sul mondo naturale. Persone naturalmentesono curiosi, quindi spesso fanno domande su ciò che vedono o sentono e spesso escogitano idee o ipotesi sul perché le cose sono come stanno. Le migliori ipotesi portano a previsioni che possono essere verificate in vari modi.
Il test di ipotesi più convincente deriva dal ragionamento basato su dati sperimentali attentamente controllati. A seconda di come i test aggiuntivi corrispondono alle previsioni, l'ipotesi originale potrebbe dover essere perfezionata, modificata, ampliata o addirittura rifiutata. Se una particolare assunzione diventa molto ben confermata, può essere sviluppata una teoria generale, nonché un quadro per la conoscenza scientifica teorica.
Aspetto procedurale (pratico)
Sebbene le procedure varino da un campo di studio all' altro, spesso sono le stesse per campi diversi. Il processo del metodo scientifico consiste nel fare ipotesi (ipotesi), trarne previsioni come conseguenze logiche e quindi fare esperimenti o osservazioni empiriche basate su tali previsioni. Un'ipotesi è una teoria basata sulla conoscenza acquisita cercando le risposte a una domanda.
Può essere specifico o ampio. Gli scienziati quindi testano le ipotesi conducendo esperimenti o studi. Un'ipotesi scientifica deve essere falsificabile, nel senso che è possibile determinare un possibile esito di un esperimento o di un'osservazione che contraddica le previsioni che ne derivano. In caso contrario, l'ipotesi non può essere verificata in modo significativo.
Esperimento
Lo scopo dell'esperimento è determinare se le osservazioni sono coerenti o contrarie alle previsioni derivate dall'ipotesi. Gli esperimenti possono essere condotti ovunque, da un garage al Large Hadron Collider del CERN. Tuttavia, ci sono difficoltà nella formulazione del metodo. Sebbene il metodo scientifico sia spesso presentato come una sequenza fissa di passaggi, è più un insieme di principi generali.
Non tutti i passaggi si svolgono in ogni studio scientifico (non nella stessa misura) e non sono sempre nello stesso ordine. Alcuni filosofi e scienziati sostengono che non esiste un metodo scientifico. Questa è l'opinione del fisico Lee Smolina e del filosofo Paul Feyerabend (nel suo libro Contro il metodo).
Problemi
La struttura della conoscenza scientifica e della cognizione è in gran parte determinata dai suoi problemi. Le controversie perenni nella storia della scienza riguardano:
- Razionalismo, soprattutto per quanto riguarda René Descartes.
- Induttivismo e/o empirismo, come diceva Francis Bacon. Il dibattito divenne particolarmente popolare tra Isaac Newton e i suoi seguaci;
- Ipotesi-deduttivismo, emerso all'inizio del XIX secolo.
Cronologia
Il termine "metodo scientifico" o "conoscenza scientifica" è apparso nel 19° secolo, quando ci fu un significativo sviluppo istituzionale della scienza e apparve una terminologia che stabiliva confini chiari tra scienza e non scienza, concetti come " scienziato" e "pseudoscienza". Durante gli anni 1830 e 1850Durante gli anni in cui il baconismo era popolare, naturalisti come William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill furono coinvolti in discussioni su "induzione" e "fatti" e si concentrarono su come generare conoscenza. Alla fine del 19° secolo, i dibattiti tra realismo e anti-realismo si tenevano come potenti teorie scientifiche che trascendevano l'osservabile così come la struttura della conoscenza scientifica e della cognizione.
Il termine "metodo scientifico" si è diffuso nel ventesimo secolo, comparendo nei dizionari e nei libri di testo, anche se il suo significato non ha raggiunto un consenso scientifico. Nonostante la crescita nella metà del XX secolo, alla fine di quel secolo numerosi influenti filosofi della scienza come Thomas Kuhn e Paul Feyerabend misero in dubbio l'universalità del "metodo scientifico" e così facendo sostituirono ampiamente la nozione di scienza come un e metodo universale utilizzando una pratica eterogenea e locale. In particolare, Paul Feyerabend ha affermato che esistono alcune regole universali della scienza, che determinano le specificità e la struttura della conoscenza scientifica.
L'intero processo consiste nel fare ipotesi (teorie, congetture), trarne previsioni come conseguenze logiche e quindi eseguire esperimenti basati su tali previsioni per determinare se l'ipotesi originale fosse corretta. Tuttavia, ci sono difficoltà in questa formulazione del metodo. Sebbene il metodo scientifico sia spesso presentato come una sequenza fissa di passaggi, queste attività sono meglio viste come principi generali.
Non tutti i passaggi hanno luogo in ogni scientificostudio (non nella stessa misura) e non vengono sempre eseguiti nello stesso ordine. Come ha osservato lo scienziato e filosofo William Whewell (1794–1866), "ingegno, intuizione, genio" sono necessari in ogni fase. La struttura ei livelli delle conoscenze scientifiche furono formulati proprio nel XIX secolo.
Importanza delle domande
La domanda può riferirsi alla spiegazione di un'osservazione specifica - "Perché il cielo è blu" - ma può anche essere aperta - "Come posso sviluppare un farmaco per curare questa particolare malattia". Questa fase include spesso la ricerca e la valutazione di prove da esperimenti precedenti, osservazioni o affermazioni scientifiche personali e il lavoro di altri scienziati. Se la risposta è già nota, può essere posta un' altra domanda basata sull'evidenza. Quando si applica il metodo scientifico alla ricerca, identificare una buona domanda può essere molto difficile e influenzerà il risultato della ricerca.
Ipotesi
L'assunzione è una teoria basata sulla conoscenza acquisita formulando una domanda che può spiegare un determinato comportamento. L'ipotesi può essere molto specifica, come il principio di equivalenza di Einstein o "Il DNA fa l'RNA produce proteine" di Francis Crick, oppure può essere ampia, come specie viventi sconosciute che vivono nelle profondità inesplorate degli oceani.
Un'ipotesi statistica è un'ipotesi su una data popolazione statistica. Ad esempio, la popolazione può essere costituita da persone con una particolare malattia. La teoria potrebbe essere che il nuovo farmaco curerà la malattia in alcune di queste persone. I termini sono di solitoassociate alle ipotesi statistiche sono le ipotesi nulle e alternative.
Null - l'ipotesi che l'ipotesi statistica sia sbagliata. Ad esempio, che un nuovo farmaco non fa nulla e che qualsiasi farmaco è causato da un incidente. I ricercatori di solito vogliono dimostrare che l'ipotesi nulla è sbagliata.
L'ipotesi alternativa è il risultato desiderato che il farmaco funzioni meglio del caso. Un ultimo punto: una teoria scientifica deve essere falsificabile, il che significa che è possibile determinare un possibile esito di un esperimento che contraddice le previsioni derivate dall'ipotesi; in caso contrario, non può essere verificato in modo significativo.
Formazione della teoria
Questo passaggio implica la determinazione delle implicazioni logiche dell'ipotesi. Una o più previsioni vengono quindi selezionate per ulteriori test. Meno è probabile che una previsione sia vera per semplice coincidenza, più convincente sarà se si avvererà. L'evidenza è anche più forte se la risposta alla previsione non è ancora nota, a causa dell'influenza del bias bias (vedi anche messaggio).
Idealmente, la previsione dovrebbe anche distinguere l'ipotesi dalle probabili alternative. Se due ipotesi fanno la stessa previsione, soddisfare la previsione non è una prova dell'una o dell' altra. (Queste affermazioni sulla forza relativa dell'evidenza possono essere derivate matematicamente usando il teorema di Bayes.)
Test di ipotesi
Questo è uno studio per verificare se il mondo reale si comporta come previstoipotesi. Gli scienziati (e altri) testano le ipotesi facendo esperimenti. L'obiettivo è determinare se le osservazioni del mondo reale sono coerenti o contraddicono le previsioni derivate dall'ipotesi. Se sono d'accordo, la fiducia nella teoria aumenta. Altrimenti diminuisce. La convenzione non garantisce che l'ipotesi sia vera; esperimenti futuri potrebbero rivelare problemi.
Karl Popper ha consigliato agli scienziati di provare a falsificare le ipotesi, cioè di trovare e testare quegli esperimenti che sembrano i più dubbi. Un gran numero di conferme riuscite non è conclusivo se derivano da esperimenti che evitano il rischio.
Esperimento
Gli esperimenti dovrebbero essere progettati per ridurre al minimo possibili errori, soprattutto attraverso l'uso di appropriati controlli scientifici. Ad esempio, i test di trattamento farmacologico sono generalmente condotti come test in doppio cieco. Il soggetto, che può inconsapevolmente mostrare ad altri quali campioni sono i farmaci di prova desiderati e quali sono il placebo, non sa quali. Tali segnali possono influenzare le risposte dei soggetti, il che determina la struttura in un particolare esperimento. Queste forme di ricerca sono la parte più importante del processo di apprendimento. Sono interessanti anche dal punto di vista dello studio della sua struttura (conoscenza scientifica), livelli e forma.
Inoltre, il fallimento di un esperimento non significa necessariamente che l'ipotesi sia sbagliata. La ricerca dipende sempre da diverse teorie. Ad esempio, che l'apparecchiatura di prova funzioni correttamente eil fallimento può essere il fallimento di una delle ipotesi a sostegno. La congettura e l'esperimento sono parte integrante della struttura (e della forma) della conoscenza scientifica.
Quest'ultimo può essere fatto in un laboratorio universitario, su un tavolo da cucina, sul fondo dell'oceano, su Marte (usando uno dei rover funzionanti) e altrove. Gli astronomi stanno conducendo test alla ricerca di pianeti attorno a stelle lontane. Infine, la maggior parte dei singoli esperimenti tratta argomenti molto specifici per ragioni di praticità. Di conseguenza, le prove su argomenti più ampi di solito si accumulano gradualmente, come richiesto dalla struttura della metodologia della conoscenza scientifica.
Raccogliere e studiare i risultati
Questo processo implica la determinazione di cosa mostrano i risultati dell'esperimento e la decisione di come procedere. Le previsioni della teoria vengono confrontate con quelle dell'ipotesi nulla per determinare chi è in grado di spiegare meglio i dati. Nei casi in cui l'esperimento viene ripetuto molte volte, potrebbe essere necessaria un'analisi statistica come un test del chi quadrato.
Se l'evidenza smentisce l'ipotesi, ne è richiesta una nuova; se l'esperimento conferma l'ipotesi, ma i dati non sono abbastanza forti per un'elevata confidenza, è necessario testare altre previsioni. Una volta che una teoria è fortemente supportata da prove, è possibile porre una nuova domanda per fornire una comprensione più profonda dello stesso argomento. Questo determina anche la struttura della conoscenza scientifica, i suoi metodi e le sue forme.
Prove da altri scienziati ed esperienze spessoinclusi in ogni fase del processo. A seconda della complessità dell'esperimento, potrebbero essere necessarie molte iterazioni per raccogliere prove sufficienti e quindi rispondere a una domanda con sicurezza, oppure creare molte risposte a domande molto specifiche e quindi rispondere a una più ampia. Questo metodo di porre domande determina la struttura e le forme della conoscenza scientifica.
Se un esperimento non può essere ripetuto per produrre gli stessi risultati, significa che i dati originali potrebbero essere stati errati. Di conseguenza, un esperimento viene solitamente eseguito più volte, soprattutto quando sono presenti variabili non controllate o altre indicazioni di errore sperimentale. Per risultati significativi o inaspettati, anche altri scienziati potrebbero provare a riprodurli da soli, soprattutto se sarà importante per il proprio lavoro.
Valutazione scientifica esterna, audit, competenze e altre procedure
Su cosa si basa l'autorità della struttura della conoscenza scientifica, i suoi metodi e le sue forme? Innanzitutto, su parere di esperti. Si forma attraverso la valutazione dell'esperimento da parte di esperti, che di solito danno la loro recensione in modo anonimo. Alcune riviste richiedono allo sperimentatore di fornire elenchi di possibili revisori, soprattutto se il campo è altamente specializzato.
La peer review non conferma la correttezza dei risultati, solo che, a giudizio del revisore, gli esperimenti stessi erano validi (sulla base della descrizione fornita dallo sperimentatore). Se il lavoro è sottoposto a revisione paritaria, ciò può talvolta richiedere nuovi esperimentirevisori, sarà pubblicato sull'apposita rivista scientifica. La particolare rivista che pubblica i risultati indica la qualità percepita del lavoro.
Registrazione e condivisione di dati
Gli scienziati tendono a fare attenzione nel registrare i propri dati, un requisito avanzato da Ludwik Fleck (1896–1961) e altri. Sebbene non sia normalmente richiesto, può essere chiesto loro di fornire relazioni ad altri scienziati che desiderano riprodurre i loro risultati originali (o parti dei loro risultati originali), estendendosi allo scambio di eventuali campioni sperimentali che potrebbero essere difficili da ottenere.
Classico
Il modello classico della conoscenza scientifica viene da Aristotele, che distingueva tra forme di pensiero approssimativo ed esatto, delineava lo schema tripartito del ragionamento deduttivo e induttivo e considerava anche opzioni complesse, come il ragionamento sulla struttura della conoscenza scientifica, i suoi metodi e le sue forme.
Modello ipotetico-deduttivo
Questo modello o metodo è una descrizione proposta del metodo scientifico. Qui le previsioni dell'ipotesi sono centrali: se si assume che la teoria sia corretta, quali sono le implicazioni?
Se ulteriori ricerche empiriche non dimostrano che queste previsioni sono coerenti con il mondo osservato, possiamo concludere che l'ipotesi è sbagliata.
Modello pragmatico
È tempo di parlare della filosofia della struttura e dei metodi della conoscenza scientifica. Charles Sanders Pierce (1839–1914) caratterizzatola ricerca (studio) non è come una ricerca della verità in quanto tale, ma come una lotta per sfuggire a dubbi fastidiosi e restrittivi generati da sorprese, disaccordi e così via. La sua conclusione è ancora attuale. Egli, in sostanza, formulò la struttura e la logica della conoscenza scientifica.
Pearce credeva che un approccio lento ed esitante alla sperimentazione potesse essere pericoloso in questioni pratiche e che il metodo scientifico fosse più adatto alla ricerca teorica. Che, a sua volta, non dovrebbe essere assorbito da altri metodi e scopi pratici. La “prima regola” della ragione è che per apprendere, bisogna sforzarsi di apprendere e, di conseguenza, comprendere la struttura della conoscenza scientifica, i suoi metodi e le sue forme.
Vantaggi
Concentrandosi sulla generazione di spiegazioni, Peirce ha descritto il termine che sta imparando come il coordinamento di tre tipi di inferenza in un ciclo mirato incentrato sulla risoluzione dei dubbi:
- Spiegazione. Un'oscura analisi preliminare ma deduttiva di un'ipotesi al fine di rendere le sue parti il più chiare possibile, come richiesto dal concetto e dalla struttura del metodo della conoscenza scientifica.
- Dimostrazione. Ragionamento deduttivo, procedura euclidea. Dedurre esplicitamente le conseguenze di un'ipotesi come predizioni, per l'induzione alla verifica, sull'evidenza da trovare. Investigativo o, se necessario, teorico.
- Induzione. L'applicabilità a lungo termine della regola dell'induzione deriva dal principio (assumendo che in generale il ragionamento) siache il reale è solo oggetto di un giudizio finale a cui può condurre un'indagine adeguata; qualunque cosa un tale processo porterà mai non sarà reale. Un'induzione che coinvolge test o osservazioni in corso segue un metodo che, con una conservazione sufficiente, ridurrà il suo errore al di sotto di qualsiasi grado predeterminato.
Il metodo scientifico è superiore in quanto è specificamente progettato per raggiungere le convinzioni (in definitiva) più sicure su cui possono essere basate le pratiche di maggior successo.
Partendo dall'idea che le persone non cercano la verità in sé, ma invece di sottomettere irritanti, trattenendo i dubbi, Pierce ha mostrato come, attraverso la lotta, alcuni possono arrivare a obbedire alla verità in nome dell'onestà di fede, da cercare come guida della verità per la pratica potenziale. Ha formulato la struttura analitica della conoscenza scientifica, i suoi metodi e le sue forme.
