Videnskabelig metode henviser til måder at undersøge fænomener på, få ny viden, korrigere fejl og fejltagelser og afprøve teorier på.
I Oxford English Dictionary står der, at videnskabelig metode er: “en metode eller procedure, der har kendetegnet naturvidenskaben siden det 17. århundrede, og som består i systematisk observation, måling og eksperiment samt formulering, afprøvning og ændring af hypoteser”.
En videnskabsmand indsamler empirisk og målbart bevismateriale og bruger fornuftige ræsonnementer. Ny viden skal ofte justeres eller indpasses i tidligere viden.
Kriterium
Det, der kendetegner en videnskabelig undersøgelsesmetode, er et spørgsmål, der er kendt som “kriteriet”. Det er et svar på spørgsmålet: Er der en måde at sige, om et begreb eller en teori er videnskab, i modsætning til en anden form for viden eller tro? Der har været mange idéer til, hvordan det skal udtrykkes. Logiske positivister mente, at en teori var videnskabelig, hvis den kunne verificeres, men Karl Popper mente, at dette var en fejltagelse. Han mente, at en teori ikke var videnskabelig, medmindre der var en måde, hvorpå den kunne tilbagevises. På den anden side mente Paul Feyerabend, at der ikke fandtes noget kriterium. For ham var “anything goes”, eller hvad der virker, virker.
For ham forsøger videnskabsfolk at lade virkeligheden tale for sig selv. De støtter en teori, når dens forudsigelser bliver bekræftet, og udfordrer den, når dens forudsigelser viser sig at være falske. Videnskabelige forskere opstiller hypoteser som forklaringer på fænomener og udformer eksperimenter for at afprøve disse hypoteser. Da store teorier ikke kan testes direkte, sker det ved at teste forudsigelser, der er afledt af teorien. Disse trin skal kunne gentages for at sikre mod fejl eller forvirring hos en bestemt forsøgsdeltager.
Videnskabelige undersøgelser skal generelt være så objektive som muligt. For at reducere forudindtagede fortolkninger af resultaterne offentliggør forskerne deres arbejde og deler således data og metoder med andre forskere.
Trin
Videnskab og ting, der ikke er videnskab (f.eks. pseudovidenskab), skelnes ofte efter, om de anvender den videnskabelige metode. En af de første, der lavede en oversigt over trinene i den videnskabelige metode, var John Stuart Mill.
Der findes ikke én videnskabelig metode, men generelt skrives den som regel som en række trin:
- Kom med et spørgsmål om verden. Alt videnskabeligt arbejde begynder med at have et spørgsmål at stille eller et problem at løse.I, s9 Nogle gange er det sværeste for en videnskabsmand bare at finde frem til det rigtige spørgsmål. Spørgsmålet skal kunne besvares ved hjælp af et eksperiment.
- Opstil en hypotese – et muligt svar på spørgsmålet. En hypotese inden for videnskaben er et ord, der betyder “Et kvalificeret gæt om, hvordan noget virker”. Det skal være muligt at bevise, at den er rigtig eller forkert. For eksempel er et udsagn som “Blå er en bedre farve end grøn” ikke en videnskabelig hypotese. Det kan ikke bevises, at det er rigtigt eller forkert. “Flere mennesker kan lide farven blå end grøn” kunne dog være en videnskabelig hypotese, fordi man kunne spørge mange mennesker, om de kan lide blå mere end grøn, og komme frem til et svar på den ene eller den anden måde.
- Udform et eksperiment. Hvis hypotesen virkelig er videnskabelig, burde det være muligt at udforme et eksperiment for at afprøve den. Et eksperiment bør kunne fortælle forskeren, om hypotesen er forkert; det fortæller ham eller hende måske ikke, om hypotesen er rigtig. I eksemplet ovenfor kunne et eksperiment bestå i at spørge mange mennesker, hvad deres yndlingsfarver er. Det kan dog være meget vanskeligt at lave et eksperiment. Hvad nu hvis det vigtigste spørgsmål, man skal stille folk, ikke er, hvilke farver de kan lide, men hvilke farver de hader? Hvor mange mennesker skal man så spørge? Er der måder at stille spørgsmålet på, som kan ændre resultatet på en måde, som ikke var forventet? Det er alle den slags spørgsmål, som videnskabsmænd er nødt til at stille, før de laver et eksperiment og udfører det. Normalt ønsker videnskabsmænd kun at teste én ting ad gangen. For at gøre dette forsøger de at gøre alle dele af et eksperiment ens for alle, bortset fra den ting, de ønsker at teste.
- Eksperimentér og indsaml data. Her forsøger forskeren at udføre det eksperiment, som de har designet før. Nogle gange får forskeren nye idéer, mens eksperimentet foregår. Nogle gange er det svært at vide, hvornår et eksperiment endelig er slut. Nogle gange vil det være meget vanskeligt at eksperimentere. Nogle videnskabsmænd bruger det meste af deres liv på at lære, hvordan man laver gode eksperimenter.
- Hvorfor-spørgsmål. Forklaringer er svar på hvorfor-spørgsmål. II, s3
- Træk konklusioner af eksperimentet. Nogle gange er resultaterne ikke lette at forstå. Nogle gange åbner eksperimenterne i sig selv op for nye spørgsmål. Nogle gange kan resultater fra et eksperiment betyde mange forskellige ting. Alle disse ting skal man tænke grundigt over.
- Formidl dem til andre. Et centralt element i videnskaben er at dele resultaterne af eksperimenterne, så andre videnskabsmænd derefter selv kan bruge denne viden, og hele videnskaben kan få gavn af den. Normalt stoler videnskabsfolk ikke på en ny påstand, medmindre andre videnskabsfolk først har kigget den igennem for at sikre sig, at den lyder som rigtig videnskab. Dette kaldes peer review (“peer” betyder her “andre videnskabsmænd”). Arbejder, der består peer review, offentliggøres i et videnskabeligt tidsskrift.
Selv om det er skrevet som en liste, er det i virkeligheden en cyklus: en videnskabsmand kan gå rundt om den et antal gange, før han er tilfreds med svaret.
Det er ikke alle videnskabsmænd, der bruger ovennævnte “videnskabelige metode” i deres daglige arbejde. Nogle gange ligner det faktiske videnskabelige arbejde slet ikke ovenstående. Men i det store og hele anses den for at være en god metode til at finde ud af ting om verden, som er pålidelige, og den er den model for tænkning om videnskabelig viden, som videnskabsfolk bruger mest.
Eksempel: opløsning af sukker i vand
Lad os sige, at vi skal finde ud af, hvordan temperaturen påvirker den måde, sukker opløses i et glas vand på. Nedenfor er en måde at gøre det på, hvor vi følger den videnskabelige metode trin for trin.
Sigte
Løses sukker hurtigere op i varmt vand eller koldt vand? Har temperaturen indflydelse på, hvor hurtigt sukkeret opløses? Det er et spørgsmål, som vi måske vil stille.
Planlægning af forsøget
Et simpelt forsøg kunne være at opløse sukker i vand med forskellige temperaturer og holde styr på, hvor lang tid det tager for sukkeret at opløses. Dette ville være en test af idéen om, at opløsningshastigheden varierer i forhold til opløsningsmidlets kinetiske energi.
Vi vil sikre os, at vi bruger nøjagtig den samme mængde vand i hvert forsøg og nøjagtig den samme mængde sukker. Det gør vi for at sikre, at det er temperaturen alene, der forårsager effekten. Det kan f.eks. være, at forholdet mellem sukker og vand også spiller en rolle for opløsningshastigheden. For at være ekstra forsigtige kan vi også køre forsøget, så vandtemperaturen ikke ændrer sig i løbet af forsøget.
Dette kaldes “at isolere en variabel”. Det betyder, at af de faktorer, der kan have en virkning, er det kun én, der ændres i forsøget.
Driv forsøget
Vi laver forsøget i tre forsøg, som er nøjagtig ens, bortset fra vandets temperatur.
- Vi putter nøjagtig 25 gram sukker i nøjagtig 1 liter vand, der er næsten iskoldt. Vi rører ikke rundt. Vi bemærker, at det tager 30 minutter, før alt sukkeret er opløst.
- Vi hælder præcis 25 gram sukker i præcis 1 liter vand med stuetemperatur (20 °C). Vi rører ikke rundt. Vi bemærker, at det tager 15 minutter, før alt sukkeret er opløst.
- Vi hælder præcis 25 g sukker i præcis 1 liter varmt vand (50 °C). Vi rører ikke rundt. Vi bemærker, at det tager 4 minutter, før alt sukkeret er opløst.
Tiltrækning af konklusioner
En måde, der gør det nemt at se resultaterne på, er at lave en tabel over dem, hvor alle de ting, der ændrede sig, hver gang vi kørte forsøget, er opført. Vores kunne se sådan her ud:
| Temperatur | Opløsningstid |
|---|---|
| 1 °C | 30 min |
| 20 °C | 15 min |
| 50 °C | 4 min |
Hvis alle andre dele af forsøget var de samme (vi brugte ikke mere sukker den ene gang end den anden, vi rørte ikke rundt den ene eller den anden gang osv.), så ville det være et meget godt bevis for, at varme påvirker, hvor hurtigt sukker opløses.
Vi kan dog ikke vide med sikkerhed, at der ikke er noget andet, der påvirker det. Et eksempel på en skjult årsag kunne være, at sukker opløses hurtigere, hver gang der opløses mere sukker i den samme gryde. Dette er sandsynligvis ikke sandt, men hvis det var, kunne det gøre resultaterne nøjagtig ens: tre forsøg, og det sidste ville være hurtigst. Vi har ingen grund til at tro, at dette er sandt på nuværende tidspunkt, men vi vil måske notere det som et andet muligt svar.
Historiske aspekter
Elementer af den videnskabelige metode blev udarbejdet af nogle tidlige naturstudenter.
- “Vi anser det for et godt princip at forklare fænomenerne med den enkleste hypotese, der er mulig.” Ptolemæus (85-165 e.Kr.). Dette er et tidligt eksempel på det, vi kalder Occams barberkniv.
- Ibn al-Haytham (Alhazen) (965-1039), Robert Grosseteste (1175-1253) og Roger Bacon (1214-1294), gjorde alle nogle fremskridt i udviklingen af den videnskabelige metode.
- Det var dog først i det 17. århundrede, at man blev enige om, at den eksperimentelle metode var den vigtigste måde at finde sandheden på. Dette blev gjort i Vesteuropa af mænd som Galilei, Kepler, Hooke, Boyle, Halley og Newton. Samtidig blev mikroskopet og teleskopet opfundet (begge i Holland), og Royal Society blev dannet. Både instrumenterne og selskaberne var til stor hjælp for videnskaben.
Relaterede sider
- Falsificerbarhed
- Videnskabsfilosofi
- Blindeforsøg
Billeder til børn
-
Ibn al-Haytham (Alhazen), 965-1039 Irak. Polymath, af nogle anset for at være faderen til den moderne videnskabelige metodologi på grund af hans vægt på eksperimentelle data og reproducerbarhed af resultaterne.
-
Johannes Kepler (1571-1630). “Kepler viser sin skarpe logiske sans ved at beskrive hele den proces, hvormed han til sidst nåede frem til den sande bane. Dette er det største stykke retroduktiv ræsonnement, der nogensinde er udført.” – C. S. Peirce, ca. 1896, om Keplers ræsonnement gennem forklaringshypoteser
-
Aristoteles, 384 fvt. – 322 fvt. “Hvad angår hans metode, er Aristoteles anerkendt som opfinderen af den videnskabelige metode på grund af hans raffinerede analyse af logiske implikationer indeholdt i demonstrativ diskurs, som går langt ud over den naturlige logik og ikke skylder noget til dem, der har filosoferet før ham.” – Riccardo Pozzo
-
Som Morris Kline siger: “Den moderne videnskab skylder sin nuværende blomstrende tilstand til en ny videnskabelig metode, som næsten udelukkende blev udformet af Galileo Galilei” (1564-1642). Dudley Shapere har et mere afmålt syn på Galileos bidrag.
-
Flyvende galop falsificeret; se billede nedenfor
-
Muybridges fotografier af The Horse in Motion, 1878, blev brugt til at besvare spørgsmålet om, hvorvidt alle fire fødder på en galoperende hest nogensinde er løftet fra jorden på samme tid. Dette viser en anvendelse af fotografi inden for videnskaben.
-
..2. DNA-hypoteser
-
Præcession af perihelium (overdrevet)
-
..1. DNA-karakteriseringer
-
..DNA Eksempel