Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Модели научного исследования выполняют две функции: во-первых, дать описательное описание того, как научное исследование осуществляется на практике, и, во-вторых, дать объяснительное объяснение того, почему научное исследование преуспевает, а также, как представляется, в достижении подлинного знания. .

Поиски научных знаний уходят корнями в глубокую древность. В какой-то момент в прошлом, по крайней мере, во времена Аристотеля, философы осознали, что следует проводить фундаментальное различие между двумя видами научного знания - грубо говоря, знанием то и знанием почему . Одно дело знать, что каждая планета периодически меняет направление своего движения на противоположное по сравнению с фоном неподвижных звезд; совсем другое дело - знать почему . Знание первого типа носит описательный характер; знание последнего типа является объяснительным. Это объяснительное знание, которое обеспечивает научное понимание мира. (Лосось, 2006 г., стр. 3) [1]

«Научное исследование относится к различным способам, с помощью которых ученые изучают мир природы и предлагают объяснения, основанные на доказательствах, полученных в результате их работы». [2]

Отчеты о научных исследованиях [ править ]

Классическая модель [ править ]

Классическая модель научного исследования происходит от Аристотеля , который различал формы приблизительного и точного рассуждения, изложил тройную схему абдуктивного , дедуктивного и индуктивного вывода, а также рассматривал сложные формы, такие как рассуждение, по аналогии . [ необходима цитата ]

Прагматическая модель [ править ]

Основная статья: Прагматическая теория истины

Логический эмпиризм [ править ]

Уэсли Сэлмон (1989) [1] начал свой исторический обзор научного объяснения с того, что он назвал принятой точкой зрения , поскольку она была получена от Хемпеля и Оппенгейма в годы, начиная с их исследований логики объяснения (1948) и заканчивая работой Хемпеля. Аспекты научного объяснения (1965). Сэлмон резюмировал свой анализ этих событий с помощью следующей таблицы.

В этой классификации дедуктивно-номологическое (ДН) объяснение происшествия является действительным выводом, вывод которого утверждает, что результат, который должен быть объяснен, действительно имел место. Дедуктивный аргумент называется объяснением , его посылки называются объясняющими ( L: объяснение ), а заключение называется экспланандумом ( L: объясняется ). В зависимости от ряда дополнительных квалификаций объяснение может быть ранжировано по шкале от потенциального до истинного .

Однако не все объяснения в науке относятся к типу DN. Индуктивно-статистический (IS) объяснение объясняет вхождение, относя его под статистическими законами, а не категориальные или универсальных законов, и способ категоризации сам индуктивный вместо дедуктивного. Тип DN можно рассматривать как предельный случай более общего типа IS, где мера уверенности является полной или вероятностью 1 в первом случае, тогда как она меньше чем полная, вероятность <1 во втором случае.

С этой точки зрения, способ рассуждения DN, помимо того, что он используется для объяснения конкретных случаев, может также использоваться для объяснения общих закономерностей, просто выводя их из еще более общих законов.

Наконец, дедуктивно-статистический (DS) тип объяснения, должным образом рассматриваемый как подкласс типа DN, объясняет статистические закономерности путем вывода из более всеобъемлющих статистических законов. (Лосось 1989, стр. 8–9). [1]

Таким был общепринятый взгляд на научное объяснение с точки зрения логического эмпиризма , что Салмон, по словам Сэлмона, «властвовал» в третьей четверти прошлого века (Salmon, p. 10). [1]

Выбор теории [ править ]

Смотрите также: Соизмеримость (философия науки)

В ходе истории одна теория сменяла другую, и некоторые предлагали дальнейшую работу, в то время как другие, казалось, довольствовались лишь объяснением явлений. Причины, по которым одна теория заменяет другую, не всегда очевидны или просты. Философия науки включает вопрос: каким критериям удовлетворяет «хорошая» теория . Этот вопрос имеет долгую историю, и многие ученые, а также философы его рассматривали. Цель состоит в том, чтобы иметь возможность выбрать одну теорию как более предпочтительную по сравнению с другой, не привнося когнитивных искажений . [3] Несколько часто предлагаемых критериев были резюмированы Коливаном. [4] Хорошая теория:

  1. содержит несколько произвольных элементов (простота / экономичность);
  2. соглашается с и объясняет все существующие наблюдения (unificatory / объяснительная сила ) и делает подробные прогнозы относительно будущих наблюдений , которые могут опровергнуть или фальсифицировать теорию , если они не подтверждены;
  3. плодотворен, где акцент сделан на Colyvan не только при прогнозировании и фальсификации, но и на теорию в seminality в предложении будущей работы;
  4. элегантно (формальная элегантность; без специальных модификаций).

Стивен Хокинг поддержал пункты 1, 2 и 4, но не упомянул о плодотворности. [5] С другой стороны, Кун подчеркивает важность семантики. [6]

Цель здесь - сделать выбор между теориями менее произвольным. Тем не менее, эти критерии содержат субъективные элементы и являются эвристикой, а не частью научного метода . [7] Кроме того, такие критерии не обязательно определяют альтернативные теории. Цитата Птица: [8]

«Они [такие критерии] не могут определять научный выбор. Во-первых, какие особенности теории удовлетворяют этим критериям, может быть спорным ( например , касается ли простота онтологических обязательств теории или ее математической формы?). Во-вторых, эти критерии неточны и так что есть место для разногласий относительно степени, которой они придерживаются. В-третьих, могут быть разногласия по поводу того, как их следует взвешивать по отношению друг к другу, особенно когда они конфликтуют ».

-  Александр Берд, Методологическая несоизмеримость

Он также является дискуссионным ли существующие научные теории удовлетворяют всем этим критериям, которые могут представлять цели еще не достигнуты. Например, объяснительная сила всех существующих наблюдений (критерий 3) в настоящее время не удовлетворяется ни одной теорией. [9]

Какими бы ни были конечные цели некоторых ученых, наука, как она практикуется в настоящее время, зависит от множества перекрывающихся описаний мира, каждое из которых имеет область применимости. В некоторых случаях эта область очень велика, а в других - совсем небольшая. [10]

-  Э. Б. Дэвис, Эпистемологический плюрализм, с. 4

Desiderata из теории «хорошего» были обсуждены в течение многих столетий, восходящие , возможно , даже раньше , чем бритва Оккама , [11] , который часто воспринимается как признак теории хорошо. Бритва Оккама могла подпадать под заголовок «элегантность», первый пункт в списке, но Альберт Эйнштейн предостерегал от слишком усердного применения : «Все должно быть сделано как можно проще, но не проще». [12] Можно утверждать, что бережливость и элегантность «обычно тянут в разные стороны». [13] Пункт о фальсифицируемости в списке связан с критерием, предложенным Поппером как разграничивающий научную теорию от такой теории, как астрология: обе «объясняют» наблюдения, но научная теория рискует делать прогнозы, которые решают, верны они или нет: [14] [15]

«Эмпирическая научная система должна быть опровергнута опытом».

«Те из нас, кто не желает подвергать свои идеи опасности опровержения, не принимают участия в научной игре».

-  Карл Поппер, Логика научного открытия, с. 18 и стр. 280

Томас Кун утверждал, что изменения во взглядах ученых на реальность не только содержат субъективные элементы, но и являются результатом групповой динамики, «революций» в научной практике, которые приводят к смене парадигм . [16] В качестве примера Кун предположил, что гелиоцентрическая « коперниканская революция » заменила геоцентрические взгляды Птолемея не из-за эмпирических неудач, а из-за новой «парадигмы», которая установила контроль над тем, что, по мнению ученых, было более плодотворным способом достижения цели. преследовать свои цели.

Аспекты научного исследования [ править ]

Удержание и индукция [ править ]

Дедуктивная логика и индуктивная логика совершенно разные в своих подходах.

Удержание [ править ]

Дедуктивная логика - это рассуждение доказательства или логическое следствие . Это логика, используемая в математике и других аксиоматических системах, таких как формальная логика. В дедуктивной системе будут аксиомы (постулаты), которые не доказаны. В самом деле, их нельзя доказать без круговорота. Также будут примитивные термины, которые не определены, поскольку они не могут быть определены без цикла. Например, можно определить линию как набор точек, но затем определить точку как пересечение двух линий будет круглым. Из-за этих интересных характеристик формальных системБертран Рассел юмористически назвал математику «областью, в которой мы не знаем, о чем говорим, и не знаем, правда ли то, что мы говорим». Все теоремы и следствия доказываются путем изучения значения аксиом и других теорем, которые были разработаны ранее. Новые термины определяются с использованием примитивных терминов и других производных определений, основанных на этих примитивных терминах.

В дедуктивной системе можно правильно использовать термин «доказательство» применительно к теореме. Сказать, что теорема доказана, означает, что аксиомы не могут быть истинными, а теорема - ложной. Например, мы могли бы использовать простой силлогизм, такой как следующий:

  1. Национальный парк Арчес находится в штате Юта .
  2. Я стою в национальном парке Арки.
  3. Поэтому я нахожусь в штате Юта.

Обратите внимание, что невозможно (при условии, что указаны все тривиальные квалификационные критерии) находиться в Arches, а не в Юте. Тем не менее, можно быть в Юте, а не в национальном парке Арки. Смысл работает только в одном направлении. Из утверждений (1) и (2) следует утверждение (3). Утверждение (3) ничего не подразумевает относительно утверждений (1) или (2). Обратите внимание, что мы не доказали утверждение (3), но мы показали, что утверждения (1) и (2) вместе влекут за собой утверждение (3). В математике доказывается не истинность конкретной теоремы, а то, что из аксиом системы следует теорема. Другими словами, аксиомы не могут быть истинными, а теорема - ложной. Сила дедуктивных систем в том, что они уверены в своих результатах. Слабость в том, что это абстрактные конструкции, которые, к сожалению,один шаг от физического мира. Однако они очень полезны, поскольку математика дала глубокое понимание естествознания, предоставив полезные модели природных явлений. Одним из результатов является разработка продуктов и процессов, приносящих пользу человечеству.

Индукция [ править ]

Изучение физического мира требует использования индуктивной логики.. Это логика построения теории. Это полезно в таких широко расходящихся сферах, как наука и детективы на месте преступления. Каждый делает ряд наблюдений и пытается объяснить то, что видит. Наблюдатель формирует гипотезу, пытаясь объяснить то, что он / она наблюдал. Гипотеза будет иметь последствия, которые укажут на некоторые другие наблюдения, которые естественным образом возникли бы либо в результате повторения эксперимента, либо в результате дополнительных наблюдений при несколько ином наборе обстоятельств. Если предсказанные наблюдения верны, можно почувствовать волнение по поводу того, что они, возможно, находятся на правильном пути. Однако гипотеза не подтвердилась. Гипотеза подразумевает, что должны следовать определенные наблюдения, но положительные наблюдения не предполагают гипотезы. Они только делают его более правдоподобным.Вполне возможно, что какая-то другая гипотеза также может объяснить известные наблюдения и может лучше работать с будущими экспериментами. Импликация течет только в одном направлении, как в силлогизме, используемом при обсуждении дедукции. Следовательно, нельзя сказать, что научный принцип или гипотеза / теория были доказаны. (По крайней мере, не в строгом смысле доказательства, используемом в дедуктивных системах.)

Классический пример этого - изучение гравитации. Ньютон сформулировал закон тяготения, согласно которому сила тяготения прямо пропорциональна произведению двух масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. На протяжении более 170 лет все наблюдения, казалось, подтверждали его уравнение. Однако в конечном итоге телескопы стали достаточно мощными, чтобы увидеть небольшое отклонение орбиты Меркурия. Ученые перепробовали все, что только можно вообразить, чтобы объяснить это несоответствие, но они не смогли сделать это, используя объекты, которые будут находиться на орбите Меркурия. В конце концов, Эйнштейн разработал свою общую теорию относительности.и он объяснил орбиту Меркурия и все другие известные наблюдения, связанные с гравитацией. В течение длительного периода времени, когда ученые проводили наблюдения, которые, казалось, подтверждали теорию Ньютона, они фактически не доказали его теорию. Однако в то время должно было казаться, что так оно и есть. Достаточно одного контрпримера (орбита Меркурия), чтобы доказать, что с его теорией что-то не так.

Это типично для индуктивной логики. Все наблюдения, которые, кажется, подтверждают теорию, не подтверждают ее истинность. Но один контрпример может доказать, что это ложно. Это означает, что при оценке теории используется дедуктивная логика. Другими словами, если A подразумевает B, то не B подразумевает не A. Общая теория относительности Эйнштейна была подтверждена многими наблюдениями с использованием лучших научных инструментов и экспериментов. Однако его теория теперь имеет тот же статус, что и теория тяготения Ньютона до того, как появились проблемы на орбите Меркурия. Это очень достоверно и подтверждено всем, что нам известно, но не доказано. Это только лучшее, что у нас есть на данный момент.

Другой пример правильного научного рассуждения показан в текущих поисках бозона Хиггса . Ученые эксперимента « Компактный мюонный соленоид» на Большом адронном коллайдере провели эксперименты, в результате которых были получены данные, свидетельствующие о существовании бозона Хиггса. Однако, понимая, что результаты можно объяснить фоновыми колебаниями, а не бозоном Хиггса, они проявляют осторожность и ждут дальнейших данных из будущих экспериментов. Сказал Гвидо Тонелли:

"Мы не можем исключить наличие Стандартной модели Хиггса между 115 и 127 ГэВ из-за небольшого избытка событий в этой области масс, который довольно последовательно проявляется в пяти независимых каналах [...] На сегодняшний день то, что мы видим, согласовано либо с фоновой флуктуацией, либо с наличием бозона ».

Краткий обзор научного метода будет содержать как минимум следующие шаги:

  1. Сделайте ряд наблюдений относительно изучаемого явления.
  2. Сформируйте гипотезу, которая могла бы объяснить наблюдения. (Индуктивный шаг)
  3. Определите последствия и результаты, которые должны последовать, если гипотеза верна.
  4. Проведите другие эксперименты или наблюдения, чтобы увидеть, не сработает ли какой-либо из предсказанных результатов.
  5. Если какие-либо прогнозируемые результаты терпят неудачу, гипотеза оказывается ложной, поскольку если A подразумевает B, то не B подразумевает не A. (Дедуктивная логика) Затем необходимо изменить гипотезу и вернуться к шагу 3. Если прогнозируемые результаты подтверждаются, гипотеза не доказана, скорее можно сказать, что она согласуется с известными данными.

Когда гипотеза выдержала достаточное количество проверок, ее можно преобразовать в научную теорию . Теория - это гипотеза, которая выдержала множество проверок и, кажется, согласуется с другими устоявшимися научными теориями. Поскольку теория представляет собой выдвинутую гипотезу, она принадлежит к тому же «логическому» виду и имеет те же логические ограничения. Точно так же, как гипотезу нельзя доказать, но можно опровергнуть, это верно и для теории. Это разница в степени, а не в характере.

Аргументы по аналогии - это еще один тип индуктивного рассуждения. Рассуждая по аналогии, можно сделать вывод, что, поскольку две вещи похожи в нескольких отношениях, они, вероятно, будут похожи в другом отношении. Это, конечно, предположение. Естественно пытаться найти сходство между двумя явлениями и задаться вопросом, что можно извлечь из этих сходств. Однако если заметить, что две вещи имеют общие атрибуты в некоторых отношениях, это не означает какого-либо сходства в других отношениях. Возможно, что наблюдатель уже заметил все общие атрибуты, и любые другие атрибуты будут отличаться. Аргумент по аналогии - ненадежный метод рассуждения, который может привести к ошибочным выводам и, следовательно, не может использоваться для установления научных фактов.

См. Также [ править ]

  • Дедуктивно-номологический
  • Explanandum и объясняющие
  • Гипотетико-дедуктивный метод
  • Расследование
  • Научный метод

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г Уэсли С. Сэлмон (2006). Четыре десятилетия научного объяснения (Reprint of Salmon, WC 1989. In, Scientific Explanation , eds. P. Kitcher and WC Salmon, volume XIII of Minnesota Studies in the Philosophy of Science ed.). Университет Питтсбурга Press. ISBN 9780822959267.
  2. ^ Национальный исследовательский совет (1996). Национальные стандарты естественнонаучного образования . Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press. п. 23. DOI : 10,17226 / 4962 . ISBN 978-0-309-05326-6.
  3. ^ Томас Кун формально заявил о необходимости «норм выбора рациональной теории». Одно из его обсуждений перепечатано в Thomas S. Kuhn (2002-11-01). «Глава 9: Рациональность и выбор теории» . В Джеймсе Конанте, Джоне Хогеланде (ред.). Дорога от структуры: философские очерки, 1970–1993 (2-е изд.). Издательство Чикагского университета. стр. 208 и далее . ISBN 0226457990.
  4. ^ Марк Коливан (2001). Незаменимость математики . Издательство Оксфордского университета. С. 78–79. ISBN 0195166612.
  5. ^ Стивен Хокинг; Леонард Млодинов (2010). "Что такое реальность?" . Великий замысел . Random House Digital, Inc. стр. 51. ISBN 978-0553907070.См. Также: модельно-зависимый реализм .
  6. ^ Томас С. Кун (1966). Структура научных революций (PDF) (3-е изд.). Издательство Чикагского университета. п. 157. ISBN.  0226458083. Это решение должно основываться не столько на прошлых достижениях, сколько на обещаниях на будущее.
  7. ^ Например, Хокинг / Млодинов говорят ( Великий замысел , стр. 52) «Вышеупомянутые критерии явно субъективны. Элегантность, например, нелегко измерить, но она высоко ценится среди ученых». Идея «слишком барокко» связана с «простотой»: «теория, забитая ложными факторами, не очень элегантна. Перефразируя Эйнштейна, теория должна быть как можно проще, но не проще» ( The Grand Design , p. 52) См. Также: Саймон Фицпатрик (5 апреля 2013 г.). «Простота в философии науки» . Интернет-энциклопедия философии .и Бейкер, Алан (25 февраля 2010 г.). «Простота» . В Эдварде Н. Залта (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии (издание летом 2011 г.) .
  8. ↑ Птица, Александр (11 августа 2011 г.). «§4.1 Методологическая несоизмеримость» . В Эдварде Н. Залта (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии (издание весна 2013 г.) .
  9. ^ См. Стивен Хокинг; Леонард Млодинов (2010). Великий замысел . Random House Digital, Inc. стр. 8. ISBN 978-0553907070. Это целое семейство различных теорий, каждая из которых является хорошим описанием наблюдений только в некотором диапазоне физических ситуаций ... Но так же, как нет карты, которая бы хорошо представляла всю поверхность Земли, не существует единой теория, которая является хорошим представлением наблюдений во всех ситуациях.
  10. ^ E Брайан Дэвис (2006). «Эпистемологический плюрализм» . Архив PhilSci .
  11. ^ Бритва Оккама, иногда называемая «онтологической экономностью», грубо формулируется следующим образом: если есть выбор между двумя теориями, самая простая - лучшая. Это предположение обычно приписывают Уильяму Оккаму в 14 веке, хотя, вероятно, оно появилось раньше него. См. Бейкер, Алан (25 февраля 2010 г.). «Простота; §2: Онтологическая экономия» . Стэнфордская энциклопедия философии (издание летом 2011 г.) . Проверено 14 ноября 2011 .
  12. ^ Эта цитата может быть перефразированием. См. MobileReference (2011). Знаменитые цитаты 100 великих людей . MobileReference. ISBN 978-1611980769. MobilReference - базирующееся в Бостоне издательство электронных книг.
  13. ↑ Бейкер, Алан (25 февраля 2010 г.). «Простота» . В Эдварде Н. Залта (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии (издание летом 2011 г.) .
  14. ^ Карл Поппер. «Наука: предположения и опровержения» (PDF) . Техасский университет A&M Лаборатория интерфейса мотивации и познания. Архивировано из оригинального (PDF) 09.09.2013 . Проверено 22 января 2013 . Эта лекция Поппера была впервые опубликована как часть книги « Гипотезы и опровержения», ссылка на которую имеется здесь .
  15. ^ Карл Раймунд Поппер (2002). Логика научного открытия (Перепечатка перевода 1935 года под  ред. Logik der Forchung ). Routledge / Taylor & Francis Group. с. 18, 280. ISBN 0415278430.
  16. ^ Томас С. Кун (1966). Структура научных революций (PDF) (3-е изд.). Издательство Чикагского университета. ISBN  0226458083.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Введение в логику и научный метод (1934) Эрнеста Нагеля и Морриса Рафаэля Коэна
  • Философский словарь (1942) Дагоберта Д. Рунеса
  • Понимание научного прогресса: ориентированный на цель эмпиризм , 2017, Paragon House, Сент-Пол, Николас Максвелл

Внешние ссылки [ править ]

Для интересных объяснений относительно орбиты Меркурия и общей теории относительности полезны следующие ссылки:

  • Прецессия перигелия Меркурия
  • Противостояние общей теории относительности и эксперимента