Vetenskaplig metod avser sätt att undersöka fenomen, få ny kunskap, korrigera fel och misstag och testa teorier.
I Oxford English Dictionary står det att vetenskaplig metod är: ”en metod eller ett förfarande som har kännetecknat naturvetenskapen sedan 1600-talet och som består av systematisk observation, mätning och experiment samt formulering, testning och ändring av hypoteser”.
En vetenskapsman samlar in empiriska och mätbara bevis och använder sig av sunda resonemang. Ny kunskap behöver ofta justeras, eller passa in i, tidigare kunskap.
Kriterium
Det som utmärker en vetenskaplig undersökningsmetod är en fråga som kallas ”kriteriet”. Det är ett svar på frågan: Finns det ett sätt att avgöra om ett begrepp eller en teori är vetenskap, till skillnad från någon annan typ av kunskap eller tro? Det har funnits många idéer om hur det ska uttryckas. Logiska positivister ansåg att en teori var vetenskaplig om den kunde verifieras, men Karl Popper ansåg att detta var ett misstag. Han ansåg att en teori inte var vetenskaplig om det inte fanns något sätt att motbevisa den. Å andra sidan ansåg Paul Feyerabend att det inte fanns något kriterium. För honom gällde ”anything goes”, eller vad som helst som fungerar, fungerar.
Vetenskapsmän försöker låta verkligheten tala för sig själv. De stöder en teori när dess förutsägelser bekräftas och ifrågasätter den när dess förutsägelser visar sig vara felaktiga. Vetenskapliga forskare erbjuder hypoteser som förklaringar till fenomen och utformar experiment för att testa dessa hypoteser. Eftersom stora teorier inte kan testas direkt görs det genom att testa förutsägelser som härrör från teorin. Dessa steg måste kunna upprepas för att gardera sig mot misstag eller förvirring hos en viss experimentator.
Vetenskapliga undersökningar är i allmänhet avsedda att vara så objektiva som möjligt. För att minska partiska tolkningar av resultat publicerar forskare sitt arbete och delar på så sätt data och metoder med andra forskare.
Steg
Vetenskap och sådant som inte är vetenskap (t.ex. pseudovetenskap) särskiljs ofta efter om de använder sig av den vetenskapliga metoden eller inte. En av de första som skapade en översikt över stegen i den vetenskapliga metoden var John Stuart Mill.
Det finns inte en enda vetenskaplig metod, men i allmänhet brukar den skrivas som ett antal steg:
- Kom med en fråga om världen. Allt vetenskapligt arbete börjar med att man har en fråga att ställa eller ett problem att lösa. I, s9 Ibland är det svåraste för en vetenskapsman att bara komma på rätt fråga. Frågan ska kunna besvaras med hjälp av ett experiment.
- Skapa en hypotes – ett möjligt svar på frågan. En hypotes inom vetenskapen är ett ord som betyder ”En kvalificerad gissning om hur något fungerar”. Det ska vara möjligt att bevisa att den är riktig eller felaktig. Ett påstående som ”Blått är en bättre färg än grönt” är till exempel inte en vetenskaplig hypotes. Det går inte att bevisa att det är rätt eller fel. ”Fler människor tycker om färgen blå än grön” skulle dock kunna vara en vetenskaplig hypotes, eftersom man skulle kunna fråga många människor om de tycker mer om blå än grön och få ett svar på det ena eller andra sättet.
- Utforma ett experiment. Om hypotesen verkligen är vetenskaplig bör det vara möjligt att utforma ett experiment för att testa den. Ett experiment bör kunna tala om för forskaren om hypotesen är felaktig; det kanske inte talar om för honom eller henne om hypotesen är riktig. I exemplet ovan skulle ett experiment kunna innebära att man frågar många människor vilka deras favoritfärger är. Att göra ett experiment kan dock vara mycket svårt. Tänk om den viktigaste frågan att ställa till människor inte är vilka färger de tycker om, utan vilka färger de hatar? Hur många människor måste man fråga? Finns det sätt att ställa frågan på som kan förändra resultatet på ett sätt som inte var förväntat? Detta är alla typer av frågor som vetenskapsmän måste ställa sig innan de gör ett experiment och genomför det. Vanligtvis vill forskare bara testa en sak åt gången. För att göra detta försöker de göra varje del av ett experiment likadant för alla, utom för den sak de vill testa.
- Experimentera och samla in data. Här försöker forskaren köra det experiment som de har utformat tidigare. Ibland får forskaren nya idéer medan experimentet pågår. Ibland är det svårt att veta när ett experiment äntligen är över. Ibland är det mycket svårt att experimentera. Vissa forskare ägnar större delen av sitt liv åt att lära sig att göra bra experiment.
- Varför-frågor. Förklaringar är svar på varför-frågor. II, s3
- Dra slutsatser av experimentet. Ibland är resultaten inte lätta att förstå. Ibland öppnar experimenten i sig nya frågor. Ibland kan resultat från ett experiment betyda många olika saker. Alla dessa saker måste man tänka igenom noga.
- Kommunicera dem till andra. En viktig del av vetenskapen är att dela med sig av resultaten av experimenten, så att andra forskare sedan själva kan använda kunskapen och hela vetenskapen kan dra nytta av den. Vanligtvis litar vetenskapsmännen inte på ett nytt påstående om inte andra vetenskapsmän först har granskat det för att se till att det låter som riktig vetenskap. Detta kallas peer review (”peer” betyder här ”andra forskare”). Arbete som klarar peer review publiceras i en vetenskaplig tidskrift.
Och även om det är skrivet som en lista är detta egentligen en cykel: en vetenskapsman kan gå igenom den ett antal gånger innan han eller hon är nöjd med svaret.
Inte alla vetenskapsmän använder sig av den ovan nämnda ”vetenskapliga metoden” i sitt dagliga arbete. Ibland ser det faktiska vetenskapliga arbetet inte alls ut som ovan. Men på det hela taget anses det vara en bra metod för att ta reda på saker om världen som är tillförlitliga, och det är den modell för att tänka på vetenskaplig kunskap som används mest av vetenskapsmännen.
Exempel: att lösa socker i vatten
Vad sägs om att vi ska ta reda på vilken effekt temperaturen har på hur socker löses upp i ett glas vatten. Nedan följer ett sätt att göra detta, genom att följa den vetenskapliga metoden steg för steg.
Aim
Löses socker snabbare i varmt eller kallt vatten? Påverkar temperaturen hur snabbt sockret löser sig? Detta är en fråga som vi kanske vill ställa.
Planering av experimentet
Ett enkelt experiment skulle vara att lösa upp socker i vatten med olika temperaturer och hålla reda på hur lång tid det tar för sockret att lösas upp. Detta skulle vara ett test av idén att upplösningshastigheten varierar beroende på lösningsmedlets kinetiska energi.
Vi vill se till att använda exakt samma mängd vatten i varje försök, och exakt samma mängd socker. Vi gör detta för att försäkra oss om att endast temperaturen orsakar effekten. Det kan till exempel vara så att förhållandet mellan socker och vatten också är en faktor som påverkar upplösningshastigheten. För att vara extra försiktiga kan vi också köra försöket så att vattentemperaturen inte ändras under försöket.
Detta kallas att ”isolera en variabel”. Det innebär att av de faktorer som kan ha en effekt ändras endast en i experimentet.
Driva experimentet
Vi kommer att göra experimentet i tre försök som är exakt likadana, med undantag för vattentemperaturen.
- Vi lägger exakt 25 gram socker i exakt 1 liter vatten som är nästan lika kallt som is. Vi rör inte om. Vi märker att det tar 30 minuter innan allt socker har lösts upp.
- Vi lägger exakt 25 gram socker i exakt 1 liter rumstempererat vatten (20 °C). Vi rör inte om. Vi märker att det tar 15 minuter innan allt socker är upplöst.
- Vi häller exakt 25 gram socker i exakt 1 liter varmt vatten (50 °C). Vi rör inte om. Vi märker att det tar 4 minuter innan allt socker är upplöst.
Slutsatser
Ett sätt som gör det lätt att se resultaten är att göra en tabell av dem, där man listar alla de saker som förändrades varje gång vi utförde experimentet. Vår skulle kunna se ut så här:
| Temperatur | Upplösningstid |
|---|---|
| 1 °C | 30 min |
| 20 °C | 15 min |
| 50 °C | 4 min |
Om alla andra delar av försöket var desamma (vi använde inte mer socker den ena gången än den andra, vi rörde inte om den ena eller den andra gången, osv.), så skulle detta vara ett mycket bra bevis för att värme påverkar hur snabbt socker löses upp.
Vi kan dock inte vara säkra på att det inte är något annat som påverkar det. Ett exempel på en dold orsak skulle kunna vara att socker löses upp snabbare varje gång mer socker löses upp i samma kruka. Detta är förmodligen inte sant, men om det vore så skulle det kunna ge exakt samma resultat: tre försök, och det sista skulle vara snabbast. Vi har ingen anledning att tro att detta är sant just nu, men vi kanske vill notera det som ett annat möjligt svar.
Historiska aspekter
Element av den vetenskapliga metoden utarbetades av några tidiga naturstudenter.
- ”Vi anser att det är en god princip att förklara fenomenen med en så enkel hypotes som möjligt”. Ptolemaios (85-165 e.Kr.). Detta är ett tidigt exempel på vad vi kallar Occams rakkniv.
- Ibn al-Haytham (Alhazen) (965-1039), Robert Grosseteste (1175-1253) och Roger Bacon (1214-1294) gjorde alla vissa framsteg när det gällde att utveckla den vetenskapliga metoden.
- Det dröjde dock till 1600-talet innan man enades om att den experimentella metoden var det viktigaste sättet att finna sanningen. Detta gjordes i Västeuropa av män som Galileo, Kepler, Hooke, Boyle, Halley och Newton. Samtidigt uppfanns mikroskopet och teleskopet (båda i Holland) och Royal Society bildades. Både instrumenten och sällskapen hjälpte vetenskapen mycket.
Relaterade sidor
- Falsifierbarhet
- Vetenskapsfilosofi
- Blindförsök
Bilder för barn
-
Ibn al-Haytham (Alhazen), 965-1039 Irak. En mångsysslare som av vissa anses vara den moderna vetenskapliga metodens fader, på grund av hans betoning på experimentella data och reproducerbarhet av dess resultat.
-
Johannes Kepler (1571-1630). ”Kepler visar sitt skarpa logiska sinne när han i detalj beskriver hela den process genom vilken han slutligen kom fram till den sanna omloppsbanan. Detta är det största stycke retroduktivt resonemang som någonsin utförts.” – C. S. Peirce, ca 1896, om Keplers resonemang genom förklarande hypoteser
-
Aristoteles, 384 fvt – 322 fvt. ”När det gäller hans metod erkänns Aristoteles som den vetenskapliga metodens uppfinnare på grund av hans raffinerade analys av logiska implikationer som finns i demonstrativa diskurser, som går långt utöver den naturliga logiken och som inte har något att tacka de som filosoferat före honom för.” – Riccardo Pozzo
-
Enligt Morris Kline ”har den moderna vetenskapen sitt nuvarande blomstrande tillstånd att tacka för en ny vetenskaplig metod som nästan helt och hållet formades av Galileo Galilei” (1564-1642). Dudley Shapere har en mer sansad syn på Galileos bidrag.
-
Flygande galopp falsifierad; se bild nedan
-
Muybridges fotografier av The Horse in Motion, 1878, användes för att besvara frågan om alla fyra fötterna på en galopperande häst någonsin är från marken samtidigt. Detta visar på en användning av fotografi inom vetenskapen.
-
..2. DNA-hypoteser
-
Precession av perihelion (överdriven)
-
..1. DNA-karakteriseringar
-
..DNA Exempel