Vědecká metoda označuje způsoby zkoumání jevů, získávání nových poznatků, opravování chyb a omylů a ověřování teorií.
Oxfordský slovník angličtiny říká, že vědecká metoda je: „metoda nebo postup, který charakterizuje přírodní vědy od 17. století a spočívá v systematickém pozorování, měření a experimentování a ve formulování, testování a úpravě hypotéz.“
Vědec shromažďuje empirické a měřitelné důkazy a používá rozumné úvahy. Nové poznatky je často třeba upravit nebo napasovat na předchozí poznatky.
Kritérium
To, co odlišuje vědeckou metodu zkoumání, je otázka známá jako „kritérium“. Je to odpověď na otázku: Existuje způsob, jak určit, zda je nějaký pojem nebo teorie vědou, na rozdíl od nějakého jiného druhu poznání nebo přesvědčení? Existuje mnoho nápadů, jak by mělo být vyjádřeno. Logičtí pozitivisté se domnívali, že teorie je vědecká, pokud ji lze ověřit; Karl Popper to však považoval za chybu. Domníval se, že teorie není vědecká, pokud neexistuje nějaký způsob, jak ji vyvrátit. Na druhé straně Paul Feyerabend se domníval, že žádné kritérium neexistuje. Podle něj „anything goes“, neboli cokoli funguje, funguje.
Vědci se snaží nechat skutečnost mluvit za sebe. Podporují teorii, když se její předpovědi potvrdí, a zpochybňují ji, když se její předpovědi ukáží jako nepravdivé. Vědci nabízejí hypotézy jako vysvětlení jevů a navrhují experimenty k ověření těchto hypotéz. Protože velké teorie nelze testovat přímo, děje se tak testováním předpovědí odvozených z teorie. Tyto kroky musí být opakovatelné, aby se zabránilo omylu nebo záměně konkrétního experimentátora.
Vědecké zkoumání má být obecně co nejobjektivnější. Aby se omezily neobjektivní interpretace výsledků, vědci svou práci publikují, a sdílejí tak data a metody s ostatními vědci.
Stupně
Věda a věci, které nejsou vědou (například pseudověda), se často rozlišují podle toho, zda používají vědeckou metodu. Jedním z prvních lidí, kteří vytvořili přehled kroků vědecké metody, byl John Stuart Mill.
Neexistuje jedna vědecká metoda, ale obecně se obvykle zapisuje jako řada kroků:
- Vymyslet otázku o světě. Veškerá vědecká práce začíná tím, že máte otázku, kterou si chcete položit, nebo problém, který chcete vyřešit.“ I, s9 Někdy je právě vymyslet správnou otázku pro vědce to nejtěžší. Na otázku by mělo být možné odpovědět pomocí experimentu.
- Vytvořte hypotézu – jednu z možných odpovědí na otázku. Hypotéza je ve vědě slovo, které znamená „kvalifikovaný odhad toho, jak něco funguje“. Mělo by být možné prokázat její správnost nebo nesprávnost. Například tvrzení typu „Modrá barva je lepší než zelená“ není vědeckou hypotézou. Nelze dokázat, zda je správné, nebo ne. „Více lidí má rádo modrou barvu než zelenou“ by však mohlo být vědeckou hypotézou, protože by bylo možné se zeptat mnoha lidí, zda mají rádi modrou barvu více než zelenou, a dojít k odpovědi tak či onak.“
- Navrhněte experiment. Pokud je hypotéza skutečně vědecká, mělo by být možné navrhnout experiment, který by ji ověřil. Experiment by měl být schopen vědci říci, zda je hypotéza chybná; nemusí mu říci, zda je hypotéza správná. Ve výše uvedeném příkladu by experiment mohl zahrnovat dotazování mnoha lidí, jaké jsou jejich oblíbené barvy. Provedení experimentu však může být velmi obtížné. Co když klíčovou otázkou, kterou je třeba lidem položit, není, jaké barvy mají rádi, ale jaké barvy nesnášejí? Kolika lidí je třeba se zeptat? Existují způsoby položení otázky, které by mohly změnit výsledek způsobem, který se neočekával? To jsou všechno typy otázek, které si vědci musí položit, než udělají experiment a provedou ho. Obvykle chtějí vědci testovat vždy jen jednu věc. Aby toho dosáhli, snaží se, aby každá část experimentu byla pro všechny stejná, kromě věci, kterou chtějí testovat.
- Experimentujte a sbírejte data. Zde se vědec snaží provést experiment, který předtím navrhl. Někdy vědec dostane v průběhu experimentu nové nápady. Někdy je těžké poznat, kdy experiment konečně skončí. Někdy bude experimentování velmi obtížné. Někteří vědci stráví většinu svého života tím, že se učí, jak dělat dobré experimenty.
- Proč-otázky. Vysvětlení jsou odpovědi na proč-otázky. II, str. 3
- Vyvozujte závěry z experimentu. Někdy není snadné výsledky pochopit. Někdy experimenty samy o sobě otevírají nové otázky. Někdy mohou výsledky experimentu znamenat mnoho různých věcí. O tom všem je třeba pečlivě přemýšlet.
- Sdělte je ostatním. Klíčovým prvkem vědy je sdílení výsledků experimentů, aby ostatní vědci mohli tyto poznatky následně sami využít a celá věda z nich měla prospěch. Vědci obvykle nedůvěřují novému tvrzení, pokud si ho ostatní vědci nejprve neprohlédli, aby se ujistili, že zní jako skutečná věda. Tomu se říká peer review („peer“ zde znamená „ostatní vědci“). Práce, která projde peer review, je publikována ve vědeckém časopise.
Ačkoli je to napsáno jako seznam, ve skutečnosti se jedná o cyklus: vědec jej může několikrát obejít, než je s odpovědí spokojen.
Ne všichni vědci používají výše uvedenou „vědeckou metodu“ při své každodenní práci. Někdy se skutečná vědecká práce výše uvedenému vůbec nepodobá. Celkově je však považována za dobrou metodu pro spolehlivé zjišťování věcí o světě a je to model uvažování o vědeckých poznatcích, který vědci nejčastěji používají.
Příklad: rozpouštění cukru ve vodě
Řekněme, že budeme zjišťovat vliv teploty na způsob rozpouštění cukru ve sklenici vody. Níže je uveden jeden ze způsobů, jak to udělat podle vědecké metody krok za krokem.
Cíl
Rozpouští se cukr rychleji v horké nebo studené vodě? Má teplota vliv na to, jak rychle se cukr rozpouští? Tuto otázku bychom si mohli položit.
Plánování experimentu
Jedním z jednoduchých experimentů by bylo rozpustit cukr ve vodě o různých teplotách a sledovat, za jak dlouho se cukr rozpustí. Tím bychom ověřili myšlenku, že rychlost rozpouštění se mění v závislosti na kinetické energii rozpouštědla.
Chceme se ujistit, že při každém pokusu použijeme přesně stejné množství vody a přesně stejné množství cukru. Děláme to proto, abychom se ujistili, že efekt způsobuje pouze teplota. Může se například stát, že poměr cukru a vody je také faktorem ovlivňujícím rychlost rozpouštění. Abychom byli mimořádně opatrní, můžeme také pokus provést tak, aby se teplota vody během pokusu neměnila.
Tomu se říká „izolace proměnné“. To znamená, že z faktorů, které by mohly mít vliv, měníme v pokusu pouze jeden.
Provádění pokusu
Pokus provedeme ve třech pokusech, které jsou až na teplotu vody naprosto stejné.
- Dáme přesně 25 g cukru do přesně 1 litru vody studené téměř jako led. Nemícháme. Zjistíme, že trvá 30 minut, než se všechen cukr rozpustí.
- Dáme přesně 25 gramů cukru do přesně 1 litru vody o pokojové teplotě (20 °C). Nemícháme. Zjistíme, že trvá 15 minut, než se všechen cukr rozpustí.
- Dáme přesně 25 gramů cukru do přesně 1 litru teplé vody (50 °C). Nemícháme. Všimneme si, že trvá 4 minuty, než se všechen cukr rozpustí.
Vyvození závěrů
Jedním ze způsobů, který usnadňuje přehled o výsledcích, je sestavit si jejich tabulku, v níž uvedeme všechny věci, které se při každém provedení pokusu změnily. Naše by mohla vypadat takto:
| Teplota | Doba rozpouštění |
|---|---|
| 1 °C | 30 min |
| 20 °C | 15 min |
| 50 °C | 4 min |
Pokud byly všechny ostatní části pokusu stejné (nepoužili jsme jednou více cukru než podruhé, nemíchali jsme jednou více než podruhé, atd.), pak by to byl velmi dobrý důkaz toho, že teplo ovlivňuje rychlost rozpouštění cukru.
Nemůžeme však s jistotou vědět, zda to neovlivňuje ještě něco jiného. Příkladem skryté příčiny může být to, že se cukr rozpouští rychleji pokaždé, když se do stejného hrnce rozpustí více cukru. To pravděpodobně není pravda, ale kdyby tomu tak bylo, mohlo by to způsobit, že by výsledky byly naprosto stejné: tři pokusy a ten poslední by byl nejrychlejší. V tuto chvíli nemáme důvod si myslet, že je to pravda, ale mohli bychom si to poznamenat jako další možnou odpověď.
Historické aspekty
Prvky vědecké metody vypracovali někteří první studenti přírodovědy.
- „Považujeme za dobrou zásadu vysvětlovat jevy co nejjednodušší hypotézou“. Ptolemaios (85-165 n. l.). Toto je raný příklad toho, čemu říkáme Occamova břitva.
- Ibn al-Haytham (Alhazen) (965-1039), Robert Grosseteste (1175-1253) a Roger Bacon (1214-1294), ti všichni učinili určitý pokrok v rozvoji vědecké metody.
- Na tom, že experimentální metoda je hlavní cestou k nalezení pravdy, se však shodli až v 17. století. V západní Evropě se o to zasloužili muži jako Galileo, Kepler, Hooke, Boyle, Halley a Newton. Ve stejné době byly vynalezeny mikroskop a dalekohled (oba v Holandsku) a vznikla Královská společnost. Oba přístroje i společnosti vědě velmi pomohly.
Související stránky
- Filozofie vědy
- Slepý pokus
Obrázky pro děti
-
Ibn al-Hajtham (Alhazen), 965-1039 Irák. Politik, některými považovaný za otce moderní vědecké metodologie díky důrazu na experimentální data a reprodukovatelnost jejich výsledků.
-
Johannes Kepler (1571-1630). „Kepler prokazuje svůj bystrý logický smysl, když podrobně popisuje celý proces, kterým nakonec dospěl ke skutečné dráze. Jedná se o největší dílo Retroduktivního uvažování, jaké kdy bylo provedeno.“ – C. S. Peirce, asi 1896, o Keplerově uvažování pomocí vysvětlujících hypotéz
-
Aristoteles, 384 př. n. l. – 322 př. n. l. „Pokud jde o jeho metodu, je Aristoteles uznáván jako vynálezce vědecké metody díky své rafinované analýze logických důsledků obsažených v demonstrativní řeči, která značně přesahuje přirozenou logiku a nezůstává nic dlužna těm, kteří filozofovali před ním.“ – Riccardo Pozzo
-
Podle Morrise Klinea „moderní věda vděčí za svůj současný rozkvět nové vědecké metodě, kterou téměř celou zformoval Galileo Galilei“ (1564-1642). Dudley Shapere má na Galileův přínos odměřenější pohled.
-
Létající galop zfalšován; viz obrázek níže
-
Muybridgeovy fotografie Koně v pohybu z roku 1878 byly použity k zodpovězení otázky, zda se všechny čtyři nohy cválajícího koně někdy současně odlepí od země. To dokládá využití fotografie ve vědě.
-
. 2.. DNA-hypotézy
-
Recese perihelia (přehnaná)
-
..1. DNA-charakteristika
-
..DNA Příklad
.