השיטה המדעית
השיטה המדעית היא שם כולל לטכניקות המשמשות במדע לחקר תופעות, צבירת ידע חדש או תיקון ושילוב של ידע קודם. הטכניקות המאפשרות להכריע בין רעיונות, השערות ותפישות שונות כוללות הן אמצעים ושיטות מדידה והן כלים מחשבתיים של היקש לוגי.
השיטה המדעית עברה התפתחות רבה במרוצת ההיסטוריה, וחלק מקפיצות הדרך הגדולות במדע נחשבות כנקודות מפתח בשינוי השיטה המדעית. כיוון שהשיטה המדעית עוברת התפתחות מתמדת, אין עליה הסכמה כוללת, באותו אופן שאין הסכמה כוללת לגבי מהו מדע. כך, למשל, לדעת חלק מהעוסקים במדעי הטבע, חלק מהמחקרים בתחומים כמו פסיכולוגיה וסוציולוגיה לוקים במתודולוגיה משום שהשיטות המדעיות שבהן משתמשים ענפים אלו אינן ריגורוזיות מספיק. באותו אופן הוויכוח סביב ענפים הנחשבים כפסבדו-מדע, כגון הומאופתיה, עוסק לרוב בשיטה המדעית שבה ענפים אלו משתמשים (או אינם משתמשים).
למרות הבדלים בפרוצדורות המחקריות בין תחומי המחקר השונים, קיימים מספר מאפיינים משותפים המייחדים את החקר המדעי ממתודולוגיות ידע אחרות. חוקרים מדעיים מנסים למצוא מודלים שיסבירו תופעות טבע על פי עקרון תערו של אוקאם: כלומר למצוא את המודל הפשוט ביותר המסביר את התופעות הנצפות. תאוריות אלו נבנות על בסיס לוגי ומתמטי, והדרך להכריע בין תאוריות שונות היא על ידי תכנון ניסויים לבחינתן. ניסויים גם נעשים בתחומים שבהם אין תאוריה, על מנת לצבור ידע שיאפשר בנייתם של הסברים ותאוריות. הדרישה הבסיסית מניסויים היא הדירות (reproducibility). בין המאפיינים המשותפים לתחומי המחקר השונים נמנית הדעה הנחרצת בדבר נחיצות האובייקטיביות בתהליך, כדי לצמצם פירוש מוטה של התוצאות. דרישה בסיסית אחרת היא תיעוד, ארכוב ושיתוף כל המידע והמתודולוגיה, כדי שיעברו ביקורת על ידי מדענים אחרים. כך מתאפשר למדענים לאמת את התוצאות על ידי ניסיון לחזור על הניסוי. הליך זה מאפשר קבלת אמת מידה סטטיסטית לאמינות המידע.
מודל בסיסי לשיטה המדעית המודרנית הוא:
- השתמש בדמיון שלך - שקול את הבעיה ונסה להבינה. חפש הסברים קודמים; אם הבעיה חדשה לך אז
- העלה השערה - כאשר דבר אינו ידוע, נסה לנסח את ההסבר, ולהסבירו לאדם אחר, או להעלותו על הכתב.
- נסח תחזית על סמך ההסבר - אם 2 נכון, הצהר תוצאה של ההסבר.
- בחן - חפש את היפוכה של התוצאה, על מנת להפריך את 2. זוהי שגיאה לוגית לחפש את 3 כהוכחה ישירה ל-2. שגיאה זו מכונה אישור הסוגר.
התפתחות השיטה המדעית
השיטה המדעית, התפתחה במקביל להתפתחות המדע.
העת העתיקה - המדע הפרה-ניסיוני
את ניצניו של המדע המודרני ניתן למצוא בתרבויות עתיקות רבות - מסמכים ממצרים העתיקה, כמו פפירוסים עתיקים, מתארים שיטות אבחון רפואי, הבבלים הקדומים (וכן תרבויות עתיקות רבות אחרות) היו בעלי ידע רב באסטרונומיה, התרבות הסינית הקדומה סיפקה הישגים רבים שהיו הכרחיים לקידום המדע, כגון המצאת הנייר, הדפוס, המצפן ואבק השרפה. התפתחויות מדעיות היו קשורות הן לצרכים ממשיים, והן לצרכים דתיים ומיסטיים. כך, למשל, בתרבויות רבות חקר הכוכבים עזר בביסוס לוח השנה שלו הייתה חשיבות רבה לדוגמה בחקלאות, אך מחקר זה נבע גם מהעיסוק המיסטי באסטרולוגיה. ההבחנה בין מדע לבין אמונה ומיסטיקה לא הייתה קיימת, ותרבויות קדומות התבססו על מיתוסים ואמונות בשביל להסביר תופעות טבע שונות.
יוון העתיקה: התפתחות השיטה האקסיומטית והולדת האמפיריציזם
בראשית המאה ה-3 לפנה"ס יצא לאור באלכסנדריה הספר "יסודות" בן 13 הכרכים של אוקלידס. בספר הזה הונח הבסיס לשיטה האקסיומטית שפותחה ביוון העתיקה, ותהווה מכאן ואילך את השיטה המדעית של המתמטיקה. על פי שיטה זו כל הידע המתמטי מבוסס על הוכחות, בשיטה של דדוקציה, שבה כל משפט מוכח על בסיס משפטים שכבר הוכחו, וכל המשפטים כולם נסמכים על סט מצומצם ככל האפשר של משפטי יסוד, הקרויים אקסיומות. אף שמאז התקופה העתיקה המתמטיקה התפתחה רבות ונוספו אליה תחומים רבים, השיטה המדעית העומדת בבסיסה לא השתנתה מאז ימי אוקלידס.
ביוון העתיקה נעשה גם ניסיון לקבוע כללי ניהול דיון והכרעה בין תפישות עולם, שהיווה את הבסיס לפילוסופיה ולמדעים המודרניים. השיטה המדעית שהתפתחה הייתה ניסיון להגיע להכרעה על בסיס טיעונים לוגיים, כפי שנעשה במתמטיקה. הפילוסוף אפלטון אף האמין שהמתמטיקה היא דרך לחקור את העולם: הוא האמין שהמתמטיקה מתארת עולם, 'עולם האידאות' שעליו מבוסס עולמנו. תפישה זאת ספגה ביקורת חדה בכתביו של אריסטו, ולמפלה ניצחת בראשית המאה ה-19 עם גילויין של גאומטריות לא אוקלידיות.
ימי הביניים: ראשית הגישה הניסיונית
את האמפיריציזם - ביסוס המדע על ניסוי - נהוג לייחס למהפכה הקופרניקאית, במאה ה-17, אך את ניצניו אפשר למצוא כבר בעבודותיהם של מדענים מוסלמים בימי הביניים. מדענים אלו הציגו גישה של ניסוי וכימות כדי להבחין בין תאוריות מדעיות מתחרות באוריינטציה אמפירית. דוגמה טובה לכך היא ניסוי האופטיקה בספר האופטיקה (1021) של איבן אל-היית'ם. אל היית'ם ניסה לבדוק את הסברה, שהאור נע בקווים ישרים.[1][2]
על עבודה זו הוא כותב:
כיצד עובר האור דרך גופים שקופים? האור עובר דרך גופים שקופים בקווים ישרים בלבד. ...הסברנו זאת באריכות בספר האופטיקה שלנו. אך הרשו לנו להזכיר כעת דבר מה כדי להוכיח זאת באופן משכנע: העובדה שהאור עובר בקווים ישרים נצפית בקלות באורות החודרים לחדרים חשוכים דרך חורים. ...האור הנכנס נראה בבירור באבק הממלא את החדר
— אלהאזן (איבן אל-היית'ם)[3]
הדרך שבה הדגים את נכונות הסברה הייתה הצגת מקל ישר, או חוט מתוח, לאורך קרן האור,[4] וכך להראות כי האור נע בקו ישר. אולי החידוש המרכזי בעבודה זאת, הוא בכך שאל-היית'ם הקדיש את הזמן והמאמץ על מנת לבדוק בצורה ניסיונית, עובדה שנראתה כמובנת וברורה מאליה. גישה זאת היא בבסיס השיטה המדעית, המטילה ספק בכל דבר, כל עוד לא הוכח בניסוי. על אופן זה של החיפוש אחר האמת הוא כותב:
מחפשים את האמת למען האמת עצמה. אלה העוסקים בחיפוש אחר כל דבר למען עצמו אינם מתעניינים בדברים אחרים. מציאת האמת קשה, והדרך אליה דרך חתחתים...
— אלהאזן (איבן אל-היית'ם)[5]
רוברט גרוסטסט, בישוף לינקולן היה הראשון במערב שביצע ניסויים מבוקרים מתוך מטרה להוכיח או להפריך טענות המנוסחות באופן מדויק ומתמטי וכתב על שיטתו. הוא אף כתב על שיטת ה"הפרדה והרכבה", כלומר הסקת חוק טבע כללי מתוך תצפיות פרטניות וגזירת ניסויים פרטניים הניתנים לבחינה מתוך החוק הכללי. על אף שלא תמיד ביצע בעצמו את אשר הטיף לו, הרי שהציג למערב פרשנות קוהרנטית ראשונה של השיטה המדעית (שננקטה כבר הן על ידי אריסטו וממשיכיו והן על ידי אנשי המדע הערבי בימי הביניים).[6]
בייקון וגישתו
במאה ה-16 הניח פרנסיס בייקון שעל מנת לחקור דברים יש לערוך ניסויים, לצפות בתוצאותיהם, ולבסוף לנתח את ממצאי הניסויים ולהסיק מסקנות מהם. אם לא נוכל לעשות ניסויים אז לפחות נעסוק בתצפיות. למשל, באסטרונומיה שליטה הגישה של עריכת תצפיות כי לא נוכל לגשת לכוכבי הלכת הנמצאים מעבר להישג ידינו. לכן, על בסיס המסקנות אנו יוצרים "תמונה" המציגה את הדברים, ובעזרת תהליכים המתרחשים על פני כדור הארץ ניתן להקיש על תהליכים המתרחשים בכוכבי לכת אחרים.
המהפכה הקופרניקאית והמהפכה המדעית
במאה ה-16 ניקולאוס קופרניקוס הציג מודל למערכת השמש, שלפיו לא השמש מקיפה את כדור הארץ אלא להפך, כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת מקיפים את השמש. מודל זה נתן הסבר פשוט יותר לתצפיות על תנועת הכוכבים, ובזכות התיקון של יוהנס קפלר (שמצא שכוכבי הלכת נעים באליפסה סביב השמש, ולא במעגל) נתן לראשונה הסבר מדויק לתנועה זאת. גלילאו גליליי הושם במעצר בעקבות תמיכתו בתאוריה זאת, כיוון שהיא סתרה את עמדת הכנסייה, ואולם דור אחד מאוחר יותר המודל הפך למקובל על כלל הקהילה המדעית וסימן שלב חשוב בהתפתחות המדע: ביסוס המדע על ניסוי, במקום על תפישות לוגיות או מיסטיות שהיו מקובלות קודם לכן.
קשיים בתיאור השיטה המדעית
ערך מורחב – אינסטרומנטליזם
בין שנות ה-30 לשנות ה-80 של המאה ה-20 התחולל ויכוח עז בקרב פילוסופים של המדע לגבי השאלה האם בכלל קיימת שיטה מדעית. הוויכוח הוכרע לבסוף במסקנה ששיטה מדעית איננה קיימת, משתי סיבות עיקריות:
- כל ניסיון לתת הגדרה ממצה או להכליל משיטות ספציפיות לדיסציפלינות שונות נכשל.
- יש הטוענים שלא ניתן לתת הגדרה ממצה של השיטה המדעית כי השיטה המדעית היא ישות דינמית שמשתנה כל הזמן עם הידע המדעי.[דרוש מקור]
בין הפילוסופים העיקריים שעסקו בשאלה זו ניתן למצוא את תומאס קון, אימרה לקטוש, פול פייראבנד, יוסף אגסי, ומאוחר יותר גם לארי לאודן, ברי גאוור, אלן צ'למרס ואיאן האקינג.
השיטה המדעית שהציג קרל פופר, המבוססת על עקרון ההפרכה (כפי שמוסבר בפסקה הקודמת), הותקפה על ידי בעיית תת-ההיקבעות (underdetermination). תומאס קון טען ששיטה מדעית ותאוריה הן חלק ממכלול שנקרא פרדיגמה. פרדיגמות מחליפות זו את זו במהפכות. פול פייראבנד כתב את הספר "נגד המתודה" שבו טען שאין ושלא רצוי שתהיה שיטה מדעית. הוא השתמש בגלילאו גליליי שסטה מהעקרונות המדעיים שהיו מקובלים בתקופתו כדי להוכיח את טענתו. התוכנית המקורית הייתה שפייראבנד ולקטוש יכתבו ספר משותף שבו פייראבנד יטען נגד השיטה מדעית, ואימרה לקטוש בעדה, אך לקטוש נפטר לפני כתיבת הספר. לקטוש האמין בקיומן של "תוכניות מחקר". תוכנית מחקר נשלטת על ידי עקרונות מטאפיזיים כלליים שקובעים את שיטות המחקר. מדענים בוחרים (בחירה רציונלית) לנטוש תוכנית מחקר אחת ולהעדיף את השנייה כאשר נראה שאחת מובילה למבוי סתום, ואולם הצעה זאת ודומות לה הותקפו על כך שהן כלליות מדי, ולפיכך אינן מועילות, או שהן מפורטות, אבל אז תמיד שנויות במחלוקת ולא מקיפות את כל מה שהיינו רוצים לכלול בתוך "השיטה המדעית".
בשנות ה-70 של המאה ה-20 סוציולוגים של המדע, שהושפעו מקון, חקרו מדענים בשטח. הם הגיעו למסקנה שמה שמדענים עושים למעשה במעבדה אינו דומה לשום תיאור מקובל של השיטה מדעית. הם הראו שהפעילות המדעית מערבת הרבה אינטואיציה ודמיון וגם אינטראקציות חברתיות רבות. מחקרים היסטוריים הגיעו למסקנות דומות. הקיצוניים יותר שבין הסוציולוגים טוענים ש"השיטה המדעית" היא לא יותר ממיתוס שנועד לתת לגיטימציה לידע המדעי בקרב הציבור ולהסתיר את ה"לכלוך" שלמעשה מאפיין את הפעילות המדעית.
תיאורי הסוציולוגים הוסיפו אתגר חדש לפילוסופים, ובפרט לאלה המאמינים בקיומה ובאחדותה של השיטה המדעית. הכותבים הבולטים בשנות השמונים הם לארי לאודן, שטען שלא ניתן לדבר על שיטה מדעית אחת, משום שמטרות קוגניטיביות (פשטות, דיוק, יכולת חיזוי וכדומה), תאוריות ושיטות המחקר משפיעות זו על זו. כאשר התאוריה משתנה, למשל, משתנה גם השיטה המדעית. לכן לא ניתן לדבר על שיטה מאוחדת ובלתי משתנה, אלא רק על שיטות מקומיות הנתונות לשינוי תמידי. ברי גאוור טען שאף על פי שלא ניתן להגיע לניסוח מדויק של השיטה המדעית, היא קיימת כאידיאל, שהשיטות המדעיות הקיימות הולכות ומתקרבות אליו ככל שהזמן עובר. תפישות אלה הותקפו על ידי אלן צ'למרס. בשנות ה-80 של המאה ה-20 התפתח הדיון בשיטה מדעית לכיוון של ויכוח בין ריאליזם לאינסטרומנטליזם, שעוסק במטאפיזיקה ולא במתודולוגיה.
איאן האקינג טוען שאמנם לא ניתן לדבר על שיטה מדעית אחת, אבל ניתן לזהות שישה "סגנונות טיעון" (styles of reasoning) מרכזיים במדע המערבי, כגון ההוכחה המתמטית, האלגוריתם, הניסוי המעבדתי והשימוש במודל אנלוגי שמהווים קנה מידה לאובייקטיביות. למרות, כפי שהיסטוריונים וסוציולוגים טרחו להראות, שהסגנונות האלה נוצרו בנסיבות היסטוריות מסוימות, הן "התעלו" עליהן וקיבלו מעמד על זמני.
הקושי בהכללת מדעים יישומיים
הפילוסופיה של המדע מתחבטת בהגדרה שתתאים למדעים טהורים, כך שאין זה פלא שמדעים שימושיים רחוקים מרחק רב מהשיטה הפילוסופית. במדע שימושי התוצאה חשובה יותר מקוהרנטיות ההסבר, או אף מקיומו של הסבר. ברפואה, למשל, קיימות תרופות רבות שלא ידוע מנגנון פעולתן, אך דבר זה אינו מונע את הכללתן בספרי התרופות, ובלבד שנערך להן הליך תיקוף מדעי - בדרך כלל ניסוי כפול-סמיות. שיטה זו, המוכוונת לקבלת תוצאות ללא כבילה מחייבת להבנה כיצד מושגות התוצאות, קשורה קשר קלוש למדי לכללי הפילוסופים של המדע, ועם זאת מקובלת בפועל כ"מדע" בעולם המדעי עצמו.
הניגוח של בכלר
פרופ' זאב בכלר תוקף בספרו "שלוש מהפכות קופרניקניות" את הניסיונות המתמשכים, מצדם של הפילוסופים, לכפות מערכת מחייבת על כלל השיטה המדעית. לטענת בכלר ניסיון זה הוא עקר ואף מזיק. בכלר מנתח שלוש מהפכות מדעיות גדולות ומתאר כיצד בכל מקרה המהפכה התרחשה בזכות התנתקות מדקדקנות פילוסופית עקרה, והתפרצות אמיצה אל הלא נודע על כנפי אינטואיציה, שהניבה שיטה מתפקדת ועובדת - אך נטולת בסיס פילוסופי. זאת מול תיאורים מושלמים פילוסופית אך נטולי כל תוצאות שהיו קיימים בזמן מהפכות אלו.
אמת ואמונה
- ערך מורחב – אמת ושקר (פילוסופיה)
אמונה אינה חייבת להיות נכונה (אולם היא עשויה להיות נכונה, אפילו אם מקורותיה במיתוס).[7] ספרו של ג'וזף נידהם, "מדע וציוויליזציה בסין", מציג את תמונת "הסוס המעופף" כדוגמה לתצפית: בציור, רגלי הסוס מוצגת כפרושות לפנים ולאחור, בעוד רצף תמונות הזואופרקסיסקופ של אדוארד מייברידג' מראות מציאות אחרת. לפיהן, כפי שניתן לראות משמאל, ברגע בו אף רגל אינה נוגעת בקרקע, כל הרגליים מקובצות יחדיו, ולא פרושות.
ציורים מוקדמים מתארים את התצפית השגויה, "הסוס המעופף". נקודה זו מדגימה היטב את אזהרתו של פלק, לפיה אנו רואים מה שאנו מצפים לראות, עד שנקבל הוכחה שתסתור זאת; האמונות שלנו משפיעות על התצפיות שלנו (ולכן על הפעולות שלנו לאחר התצפית). אך יישום חוזר ונשנה של השיטה המדעית יכול לסייע לנו לפתור בעיות, על ידי חשיפת החלקים באמונות שאינם נכונים. לקהילה מדעית אינטרסים דומים, המסייעים לה לפתור בעיות במשותף.
עיקרי השיטה המדעית
כאמור לעיל, נטען שהשיטה המדעית כמושג אינה קיימת, ואין מחלוקת על כך שהשיטה המדעית התפתחה לאורך השנים ומוסיפה להתפתח, וכן על כך שהשיטה המדעית שונה בענפים שונים של המדע. הפסקה הזאת באה לתאר את עיקר תפישת השיטה המדעית עליה קיימת הסכמה רחבה בקהילה המדעית ובקרב פילוסופים של המדע.
המערך הבא של אלמנטים מתודולוגיים וארגון הפרוצדורות מאפיינים יותר את מדעי הטבע ופסיכולוגיה ניסויית, ופחות את מדעי החברה. במדעי החברה השיטות המתמטיות והסטטיסטיות של אימות ובחינת השערות עשויות להיות פחות נוקשות. בכל זאת, מחזור ההשערה, אימות וניסוח השערות חדשות ידמה למחזור המתואר בהמשך.
כל מרכיב בשיטה המדעית נתון לביקורת עמיתים כדי למנוע שגיאות. פעולות אלה אינן כל עבודתם של המדענים, וישימות בעיקר למדעים הניסיוניים (כמו כימיה ופיזיקה ). המרכיבים הללו נלמדים לעיתים במערכת החינוך.[20]
דוגמה מתחום ה-DNA
|
|---|
|
להלן מודגם כל מרכיב בשיטה המדעית, בעזרת דוגמה מגילוי מבנה ה-DNA:
המשך גם בחזרות DNA, בהערכה וחזרה. |
השיטה המדעית אינה מתכון ותו לא; היא דורשת אינטליגנציה, דמיון ויצירתיות.[22] השיטה גם מתקדמת ומשתנה ללא הרף, ומפתחת מודלים ושיטות יעילים, מדויקים ומקיפים יותר. לדוגמה, כאשר פיתח איינשטיין את תורת היחסות הפרטית ואת תורת היחסות הכללית, הן לא סתרו או הפריכו את "פרינציפיה" של ניוטון. למעשה, אם מתעלמים ממצבים של גדלים גדולים או קטנים במיוחד, או מהירות גבוהה במיוחד - תופעות שאותן ניוטון לא ראה, משוואות ניוטון נותרות על כנן. התאוריות של איינשטיין מרחיבות ומשכללות את התאוריות של ניוטון, ותצפיות המגדילות את ביטחוננו בהן גם מגדילות את ביטחוננו במשוואות המקורבות של ניוטון.
ניתן לסדר את השלבים הרשומים מעלה באופן הבא, כדרך פעולה:
- הגדירו את השאלה
- אספו מידע ומשאבים (ערכו תצפיות)
- העלו השערה
- ערכו ניסוי ואספו נתונים
- נתחו את הנתונים
- פרשו את הנתונים והסיקו מסקנות, המשמשות כנקודת התחלה להשערה חדשה
- פרסמו תוצאות
- בחנו מחדש (שלב המבוצע בדרך כלל על ידי מדענים אחרים)
המעגל האיטרטיבי בניסוח זה הוא בין שלב 3 עד 6, ובחזרה ל-3.
אף שדרך הפעולה לעיל מתארת שיטת השערה/בדיקה טיפוסית,[23] מספר פילוסופים, היסטוריונים וסוציולוגים של המדע (הבולט שבהם - פול פייראבנד) טוענים כי לתיאורים מסוג זה של השיטה המדעית קשר קלוש לדרך שבה המדע פועל במציאות.
המודל ה"מבצעי" משלב את רעיונות ה"תעשייתיים" של עיבוד, הגדרה אופרטיבית, ואיכות היישום (Utility):
פרויקט "אבני הבסיס של המדע", מטעם כתב העת Science, בחר מספר מאמרים מדעיים מכתב העת, והאיר בהם הארות, לביאור היישום של השיטה המדעית בכל חלק של המאמר. כאן ניתן לקרוא דוגמה לכך, במאמר תחת הכותרת: Microbial Genes in the Human Genome: Lateral Transfer or Gene Loss?.
אפיון
דוגמה: אפיון ה-DNA
|
|---|
|
ההיסטוריה של גילוי מבנה ה-DNA היא דוגמה קלאסית ליסודות השיטה המדעית: ב-1950 היה ידוע כי לתורשה הגנטית תיאור מתמטי, שראשיתו במחקרו של גרגור מנדל. אך המכניזם של הגן לא נודע. חוקרים במעבדת קוונדיש בניהולו של ויליאם לורנס בראג באוניברסיטת קיימברידג' הכינו תמונת עקיפה של קרני רנטגן עבור מולקולות שונות, החל בגבישי מלח, והמשך בחומרים מורכבים יותר. בעזרת רמזים שנאספו בקפדנות לאורך עשורים, החל במבנה הכימי של ה-DNA, נקבע כי אפשר יהיה לאפיין את המבנה הפיזי של DNA, ולעשות זאת בעזרת תמונות קרני רנטגן. |
השיטה המדעית נשענת על אפיונים מתוחכמים יותר ויותר של נושאי המחקר (את ה"נושאים" ניתן גם לכנות "בעיות לא-פתורות" או "נעלמים"). לדוגמה, בנג'מין פרנקלין זיהה נכונה את אש אלמו ה"קדוש" כתופעה חשמלית באופיה, אך רק לאחר סדרת ניסויים ארוכה בשילוב פיתוח תאורטי. חיפוש התכונות החשובות של הנושא משלב הגדרות ותצפיות; התצפיות דורשות לעיתים קרובות מדידות מדויקות, או ספירה.
- "איני נוהג לומר דבר בביטחון לאחר מדידה אחת או שתיים בלבד"[24] - אנדריאס וסאליוס (1546)
האיסוף השיטתי והזהיר של מדידות או ספירות של הגדלים הרלוונטיים הוא בדרך כלל ההבדל הקריטי בין פסבדו-מדע, כמו אלכימיה, למדע, כמו כימיה או ביולוגיה. מדידות מדעיות עוברות בדרך כלל סידור כלשהו, בטבלה, בגרף, במפות, ועוברות ניתוחים סטטיסטיים, כמו קורלציה ורגרסיה. המדידות מבוצעות בסביבה מבוקרת, כמו מעבדה, או על נושאים פחות נגישים או ניתנים לשליטה, כמו הכוכבים, או אוכלוסיות אנושיות. המדידות דורשת בדרך כלל ציוד מדעי מיוחד, כמו מדחום, ספקטרוסקופ, או וולטמטר, והתקדמות התחום המדעי קשורה מאוד להמצאה ופיתוח של מכשירים מדעיים.
אי ודאות
מדידות מדעיות מלוות בדרך כלל באומדן של אי-הוודאות בהן. אי-הוודאות מוערכת לעיתים קרובות על ידי ביצוע מדידות חוזרות ונשנות של אותו גודל נחקר. ניתן גם לחשב את אי-הוודאות תוך חישוב אי-הוודאויות במרכיבים הבסיסיים של אותה מדידה - לדוגמה, מדידת אורך בעזרת סרט מידה תושפע מצפיפות השנתות על סרט המידה, דיוק הדפסת השנתות, והדיוק בקביעת השנת הנכונה על ידי מבצע המדידה.
ספירות שונות, כמו מספר האנשים במדינה מסוימת בזמן כלשהו, עשויות להיות מושפעות גם ממגבלות השיטה שבה משתמשים. הספירות עשויות לייצג רק דגימה של הגודל הרצוי, עם אי-ודאות התלויה בשיטת הדגימה ובמספר הדגימות.
הגדרה
מדידה דורשת שימוש ב"הגדרות אופרטיביות" של הגדלים הרלוונטיים. כלומר, גודל מדעי מתואר או מוגדר על ידי דרך מדידתו, בניגוד להגדרה יותר מעורפלת, לא מדויקת, או "אידיאלית". לדוגמה, זרם חשמלי, הנמדד באמפר, מוגדר אופרטיבית במושגים של מסת כסף המשוקע בפרק זמן מסוים על אלקטרודה במתקן אלקטרוכימי המתואר בפירוט. ההגדרה האופרטיבית מסתמכת לעיתים קרובות על השוואות לסטנדרטים: ההגדרה האופרטיבית של מסה מסתמכת, בסופו של דבר, על השימוש בחפץ מוגדר, כמו משקולת הקילוגרם מסגסוגת פלטינה-אירידיום, השמורה בלשכה הבינלאומית למידות ולמשקלות בפריז.
ההגדרה המדעית של מושג עשויה להיות שונה משמעותית מהשימוש בו בשפה יום יומית. לדוגמה, בדיבור למילים מסה ומשקל משמעויות חופפות, אך למעשה יש להן משמעויות נפרדות במכניקה. לעיתים קרובות מאפיינים גדלים מדעיים בעזרת יחידות המידה שלהם, שאותן ניתן להמיר מאוחר יותר ליחידות פיזיקליות מקובלות, למטרת פרסום העבודה.
לעיתים ההבנה כי גודל מסוים לא הוגדר בצורה ברורה יכולה להוביל לתאוריות חדשות. לדוגמה, המאמר הראשון של אלברט איינשטיין בנושא תורת היחסות הפרטית פותח בהגדרת סימולטניות ואורך. אייזיק ניוטון דילג על רעיונות אלה, באומרו: "איני מגדיר זמן, חלל, מיקום ותנועה, כיוון שאלה ידועים לכל". מאמרו של איינשטיין מדגים כי אלה (רעיונות הזמן המוחלט, ואורך שאינו תלוי בתנועה) היו קירובים בלבד. פרנסיס קריק מזהיר אותנו כי כאשר מאפיינים נושא מחקר, יש להימנע מהגדרת דבר מה לפני הבנתו ברמה מספקת.[25]
בחוקרו את התודעה, מצא קריק כי למעשה קל יותר לחקור מודעות במערכת הראייה, מאשר לחקור, לדוגמה, בחירה חופשית. הדוגמה בה הוא משתמש לצורך ההזהרה היא הגן; אופיו של הגן לא הובן היטב לפני עבודתם החלוצית של ווטסון וקריק לחקר מבנה ה-DNA; הקדשת זמן רב להגדרת הגן, לפני הבנת מבנהו, לא הייתה מועילה.
הפרצסיה של כוכב חמה
אפיון נושא מסוים עשוי לדרוש מחקר נרחב וממושך, אפילו לאורך מאות שנים. נדרשו אלפי שנות מדידות, על ידי אסטרונומים כשׂדִיים (Chaldea), הודים, פרסים, יוונים, ערבים, ואירופאים, על מנת להגדיר את התנועה של כדור הארץ. ניוטון הצליח להשתמש בתוצאות אלה ולהסבירן כתוצאה של חוקי התנועה שלו. אך בפריהליון במסלולו של כוכב חמה ניתן לזהות נקיפה (פרצסיה) שאינה מוסברת במלואה על ידי חוקי התנועה הניוטוניים; הפער בינה לבין החיזוי על פי חוקי ניוטון עומד על 43 שניות-קשת לכל מאה שנים. ההסבר המלא לתופעה ניתן על ידי תורת היחסות הכללית של איינשטיין, והיא הייתה אחד הרעיונות הראשונים שהעלה איינשטיין למבחן של נכונות התורה.
פיתוח השערה
דוגמה: השערת ה-DNA
|
|---|
|
לינוס פאולינג הציע כי מבנה ה-DNA הוא סליל משולש. פרנסיס קריק וג'יימס ווטסון למדו על השערתו, הבינו מהמידע הקיים כי פאולינג שגה, והבינו כי בקרוב יבין את טעותו. אז החל המרוץ לפענח את המבנה הנכון. אך פאולינג לא הבין באותה עת כי הוא במרוץ... |
השערה היא הצעה להסבר של תופעה, או הצעה מנומקת לקשר אפשרי בין תופעות. לעיתים קרובות להשערות צורה של מודל מתמטי. לעיתים, אך לא תמיד, ניתן לנסחן כהצהרות אקזיסטנציאליות, לפיהן לפן מסוים של התופעה הנחקרת יש הסברים אופייניים וסיבתיים, להם צורה של הצהרות אוניברסליות, כלומר - לכל מופע של התופעה יש מאפיין מסוים.
לניסוח הסבר לתופעות, המדענים משתמשים בכל משאב לרשותם - דמיון, רעיונות מתחומים אחרים, אינדוקציה, היסקים בייסיאנים וכולי. צ'ארלס פרס, בהשראת "אנליטיקה קודמת" של אריסטו, תיאר את השלבים הראשונים של מחקר, כטיעון רטרודוקטיבי. ההיסטוריה של המדע מלאה בסיפורים של מדענים שסיפרו על "פרץ השראה", או תחושה, שגרמו להם לחפש ראיות שיתמכו או יפריכו את הרעיון שלהם. מיכאל פולני הפך את היצירתיות הזו לאבן היסוד בדיוניו אודות מתודולוגיה.
לפי ויליאם גלן:
- ההצלחה של השערה, או תרומתה למדע, אינה רק ב"אמת" שהיא מגלמת, או יכולתה להחליף רעיון קודם, אלא אולי יותר ביכולתה לעורר את המחקר שיאיר... הנחות קרחות ואזורים של עמימות.[26]
באופן כללי, מדענים נוטים לחפש תאוריות "יפות", או "אלגנטיות". בניגוד לשימוש המקובל במילים אלה, כאן הכוונה היא לתאוריה המתיישבות עם העובדות הידועות, אך פשוטות יחסית, וקלות לטיפול. התער של אוקאם משמש כלל אצבע לקביעת עניינים מסוג זה - לפיו, כאשר קיימים מספר הסברים אפשריים, ובהיעדר מידע נוסף, יש להעדיף את ההסבר שדורש פחות הנחות. לעניין זה, כאשר קיים הסבר הסותר תאוריה מוכרת ובדוקה, פעולה לפי התער משמעותה - להניח שהתאוריה המוכרת שגויה בדרך כלשהי.
תחזיות על סמך ההשערה
דוגמה: תחזיות DNA
|
|---|
|
כאשר ווטסון וקריק שיערו כי ל-DNA מבנה של סליל כפול, קריק חזה כי תמונת דיפרקציית רנטגן של ה-DNA תציג צורת X. במאמר הראשון שלהם חזו כי לצורת הסליל הכפול תהיה חשיבות בביולוגיה: "לא חמקה מאיתנו האפשרות כי הצימוד הספציפי ששיערנו רומז על מנגנון העתקה אפשרי של החומר הגנטי". |
כל השערה מועילה תאפשר הפקת תחזיות, על ידי היסק לוגי, כולל דדוקציה. ההשערה תוכל לחזות תוצאת ניסוי במעבדה, או תצפית של התופעה בטבע; התחזית עשויה להיות סטטיסטית באופיה, ולדון רק בהסתברות.
תוצאת הניסוי יכולה לסייע לביסוס ההשערה רק אם התוצאה אינה ידועה בעת התחזית. אם התוצאה כבר ידועה, אין ערך לתחזית מסוג זה, וממילא התוצאה אמורה לשמש לניסוח ההשערה.
אם הניסויים המתבקשים לבדיקת התחזית אינם ניתנים לביצוע, ההשערה עדיין אינה שימושית לשיטה, ועליה לחכות לשלב מאוחר יותר, בו ייתכן כי טכנולוגיה או תאוריה חדשה יאפשרו בדיקת ההשערות.
תורת היחסות הכללית
ניתן להפיק מספר תחזיות פרטניות מתורת היחסות הכללית של איינשטיין, לגבי המבנה הניתן לצפייה של מרחב-זמן; ביניהן, התחזית שאור מתכופף בשדה כבידה, ומידת הכיפוף תלויה באופן מדויק בעוצמת שדה הכבידה. תצפיותיו של ארתור אדינגטון בזמן ליקוי חמה בשנת 1919 תמכו בתורת היחסות הכללית, לעומת הכבידה הניוטונית.
ניסויים
- ערך מורחב – ניסוי
דוגמה: ניסויי DNA
|
|---|
|
ווטסון וקריק הציעו מודל ראשוני (ושגוי) של מבנה ה-DNA בפני צוות מקינגס קולג' באוניברסיטת לונדון - רוזלינד פרנקלין, מוריס וילקינס וריימונד גוסלינג. פרנקלין זיהתה מיד פגמים בהשערות הראשוניות לגבי מבנה ה-DNA שהעלו ווטסון וקריק. בשלב זה פיקפקה פרנקלין במבנה הסלילי. מאוחר יותר, תצלום 51 שהכינה הראה צורת X,[27] ועזר לאשש את השערת המבנה הסלילי.[28] כשראו ווטסון וקריק תצלום זה, התעורר מחדש עניינם בפיתוח מודל למבנה ה-DNA, והם הגיעו לבסוף למבנה הנכון. (ראו: גילוי מבנה ה-DNA) |
הבקרה חשובה מאוד. לאחר ניסוח התחזיות, ניתן לבדוק אותן בעזרת ניסויים. אם תוצאות הניסוי סותרות את התחזית, ההשערות מוטלות בספק, ומחפשים הסברים לתוצאות. לעיתים ניסויים אינן מבוצעים כראוי, ולכן מתקבלות תוצאות סותרות. הקפדה על תכנון וביצוע נכון, וביצוע מספר ניסויים בשיטות שונות, מסייעים להפחתת הסכנה בכשל מסוג זה. אם התוצאות מאששות את התחזיות, גדל הסיכוי לנכונות ההשערות, אך הן עדיין עשויות להיות שגויות, ודרושים ניסויים נוספים.
לניסויים ייתכנו צורות שונות, בהתאם לתחזיות. הניסוי עשוי להיות ניסוי קלאסי במעבדה, ניסוי סמיות כפולה מבוקר (double-blind), או חפירה ארכאולוגית. אפילו טיסה במטוס היא ניסוי בו נבחנות ההשערות האווירודינמיות ששימשו לבניית המטוס.
מדענים מאמצים גישה של פתיחות מצד עורכי הניסוי. חלק חיוני בתהליך הוא רישום מסודר של הפרטים והתצפיות במהלך הניסוי, המסייעים לדיווח על התוצאות, ומספקים הוכחות ליעילות וליושרה של הפרוצדורה. הרישומים מסייעים גם בחזרה על הניסוי, המבוצעת כדי לודא את נכונות התוצאות, או ביצוע הניסוי תוך שינוי אחד או יותר מהפרמטרים. ניתן למצוא עקבות לשיטה זו בעבודתו של היפרכוס (190 - 120 לפנה"ס), כאשר קבע ערך לפרצסיה של כדור הארץ. ניסויים מבוקרים ניתן למצוא בעבודתם של מדענים מוסלמים, כמו אבו מוסא ג'ביר איבן היין (721 - 815 לספירה), מוחמד איבן ג'ביר אל-הרני אל-בטני (853 - 929) ואיבן אל-היית'ם (965 - 1039).
הערכה וחזרה
בדיקה ושיפור
דוגמה: חזרות DNA
|
|---|
|
לאחר ניסויים רבים שלא נשאו פרי, חוסר תמיכה מצד הממונה עליהם, ומספר התחלות כושלות, ווטסון וקריק הצליחו להסיק את המבנה הבסיסי של ה-DNA על ידי פיתוח מודל של הצורות הפיזיות של הנוקלאוטידים המרכיבים אותו. הם התבססו על אורכי הקשר שמצא לינוס פאולינג ותמונות עקיפה קרני הרנטגן שיצרה רוזלינד פרנקלין. |
ההתקדמות המדעית היא איטרטיבית. בכל שלב ניתן לעדן את הדיוק והנכונות של התהליך המדעי, כך שייתכן כי שיקול כלשהו יוביל מדען לחזור על שלב מוקדם יותר של התהליך. כישלון בניסיון לפתח השערה מעניינת עשוי להוביל את המדען להגדיר מחדש את נושא המחקר. כישלון השערה להפיק תחזיות בדיקות ומעניינות עשוי להוביל לדיון מחדש בהשערה או בהגדרת הנושא. כישלון הניסוי להפיק תוצאות מעניינות עשוי להוביל את המדען לבדיקה מחודשת של השיטה הניסיונית, ההשערה או הגדרת נושא המחקר.
מדענים אחרים עשויים להתחיל את המחקר שלהם ולהיכנס לתהליך בכל שלב. הם עשויים לאמץ את האפיון ולנסח השערה משלהם, או לאמץ את ההשערה ולהסיק השערות באופן עצמאי. לעיתים קרובות הניסוי לא נערך על ידי מנסח ההשערה, והאפיון מבוסס על ניסויים שביצע אדם אחר. תוצאות ניסויים שפורסמו יכולות גם הן לשמש כהשערה החוזה את יכולת החזרה עליהן (לקבלת אותן תוצאות).
אימות
המדע הוא מפעל חברתי, והעבודה המדעית מתקבלת על ידי הקהילה לאחר שאומתה. מרכיב קריטי באימות הוא חזרה על התוצאות הניסיוניות והתאורטיות על ידי אחרים בקהילה המדעית.
כדי להישמר מפני מדע רשלני ומידע כוזב, סוכנויות ממשלתיות המחלקות מענקי מחקר, כמו הקרן הלאומית למדע וכתבי עת מדעיים כמו Nature ו-Science דורשים כי החוקרים יארכבו את המידע והשיטות בהם השתמשו; זאת על מנת לאפשר לחוקרים אחרים לבחון את המידע והשיטות, ולהתבסס על מחקר קודם במחקריהם שלהם. בארצות הברית מידע מדעי ניתן לארכב במספר ארכיונים לאומיים, או במרכז המידע העולמי.
פילוסופיה וסוציולוגיה של המדע
- ערך מורחב – פילוסופיה של המדע, סוציולוגיה של המדע
השיטה המדעית בפילוסופיה של המדע לפני המאה העשרים
פילוסופיה יוונית
המודל הקלאסי מתבסס על עבודתו של אריסטו,[29] שהבחין בין צורות ההיקש הלוגי המדויק והמקורב, הגדיר את סכמת הטיעון הרטרודוקטיבי המשולשת והטיעון ההיקשי, וכמו כן טיפל בצורות מעורבות כמו היקש בעזרת אנלוגיה.
האמפיריציזם האנגלי והרציונליזם
בעבודתו Novum Organum (משנת 1620) (השם מתייחס לאורגנון של אריסטו), תיאר פרנסיס בייקון שיטה חדשה של היגיון, המיועדת לשפר את התהליך הפילוסופי הוותיק של סילוגיזם.
ב-1637 יסד רנה דקארט את העקרונות המנחים של השיטה המדעית, בחיבורו "מאמר על המתודה". כתבי אל-היית'ם, בייקון ודקארט נחשבים קריטיים בהתפתחות ההיסטורית של השיטה המדעית המודרנית.
המודל הפרגמטי של צ'ארלס פרס
בסוף המאה ה-19 ניסח צ'ארלס פרס סכימה רבת השפעה על התפתחות השיטה המדעית בכללותה. פרס האיץ את ההתקדמות בכמה חזיתות. ראשית, כאשר דן בנושא "כיצד להפוך את רעיונותינו לברורים יותר" (1878) [2], שרטט שיטה לבדיקת אֲמִתּוּת מידע משוער באופן ניתן לווידוא אובייקטיבי; בתיאורו התקדם מעבר לאלטרנטיבות יסודיות, והתמקד גם בדדוקציה וגם באינדוקציה. כלומר, הציב את האינדוקציה והדדוקציה כמשלימות, ולא כגישות מתחרות (כפי שהוצגו עד אז, לפחות מאז דיוויד יום, שכתב במחצית השנייה של המאה ה-18).
צ'ארלס פרס (1839-1914), ראה את החקר המדעי כמין של הסוג "חקר", אותו הגדיר ככל אמצעי לקביעת אמונה, כלומר, כל אמצעי להגעה לדעה מיושבת בנושא הנדון. הוא ראה כי חקר, באופן כללי, מתחיל במצב של אי-ודאות, ומתקדם לכיוון ודאות, לפחות ברמה המספיקה להפסקת החקר באותה עת.
פרס תיאר את דרך הפעולה הבסיסית לשיטת ההשערה וניסוי. פרס שאב את תורת החקר ממרכיביה הבסיסיים בהיגיון הקלאסי, וזיקק אותה במקביל לפיתוח המוקדם של לוגיקה סימבולית לפתירת הבעיות בהסקת המסקנות המדעית של אותם ימים. פרס בחן וביטא את שלושת המצבים הבסיסיים של תהליך החשיבה המדעי, שמשחקים תפקיד מרכזי במחקר המודרני - אלה הם רטרודוקציה, דדוקציה ואינדוקציה. שלישית, פרס שיחק תפקיד חשוב בפיתוח הלוגיקה הסימבולית, למעשה בכך התמחה.
לדעת פרס, בעניינים מעשיים, הסקת מסקנות איטית אינה עדיפה בהכרח על אינסטינקט ומסורת, וחשב שהשיטה המדעית היא המתאימה ביותר לחקר תאורטי. יתרונה הגדול של השיטה המדעית על פני אחרות, הוא בכך שהיא מתוכננת להגעה למסקנות איתנות, עליהן ניתן לבסס פעולות מוצלחות.[30] ב-1877,[31] שרטט ארבע שיטות לקביעת דעה, דהיינו, יישוב הספק, ודירג אותן לפי מידת ההצלחה שלהן בהגעה ליישוב דעה מבוסס.
- שיטת העקשנות - היצמדות לאמונות שבהן מחזיק האדם.
- שיטת הסמכות - קבלת מוסכמות ממקור לאמונות מוכנות.
- שיטת ההתאמה, או אפריורי, או דילטנט, או "מה שסביר לחשוב" - המפיקה נימוקים שאינם מובילים לדבר.
- השיטה המדעית.
פרס אפיין את השיטה המדעית במונחים של שימוש בהסקת מסקנות, והדגיש במיוחד פיתוח הסברים. הוא הגדיר "אמת" כהתאמה של סימן (במיוחד - הצעה) לאובייקט הנדון, ובאופן פרגמטי, לא כקונצנזוס של כל קהילה סופית (כלומר, שחקירה בעניין תהיה פנייה למומחים לקבלת תשובות), אלא כדעה הסופית האידיאלית, אליה יגיעו כל החוקרים המדעיים באופן הגיוני, במוקדם או במאוחר, אם יחקרו מספיק לעומק.[32]
במקביל, הגדיר את הממשי כאובייקט של סימן אמיתי (אובייקט זה יכול להיות אפשרות או תכונה, ממשות או עובדה קרה, הכרח או נורמה או כלל), שהוא מה שהוא ללא תלות בדעתה של קהילה סופית כלשהי, ופרגמטית, תלוי רק בדעה הסופית האידיאלית. דעה זו יכולה להיות קרובה או רחוקה מאיתנו כמו האמת עצמה. כלומר, התאוריה של פרס מתמצה ל-"בצעו את המחקר". הוא אפיין את השיטה המדעית כדלקמן:[33]
- רטרודוקציה - ניסוח השערה הסברתית. פרס מבחין בין רטרודוקציה לאינדוקציה, אותה הוא מגדיר כהסקת מסקנה, כתוצאה של ניסויים, לגבי רמת הנכונות של השערה. כל חקירה, בין אם של רעיונות, עובדות, או נורמות וכללים, נובעת מתצפיות מפתיעות בתחום כלשהו, והרהור בתופעה על כל צדדיה בניסיון לפתור את החידה. כל התוכן ההסברי של תאוריות מתקבל כתוצאה מרטרודוקציה, שיטת ההיסק הלא בטוחה ביותר. כתהליך, אינדוקציה אטית מדי לעבודה מסוג זה, ולכן כדי לחסוך בזמן, דרושה רטרודוקציה. כדי להצליח, דורשת שיטה זו הבנה כלשהי של הטבע, בעזרת לימוד ואינטואיציה. הצידוק הכללי לרטרודוקציה נובע מאינדוקציה - שיטה זו עובדת לעיתים קרובות מספיק, ושום דבר אחר לא עובד, או לפחות לא עובד מספיק מהר. פרס קורא לפרגמטיזם שלו "הלוגיקה של רטרודוקציה" (במקור - The Logic of Abduction).[34] הפתגם הפרגמטי (Pragmatic Maxim) שלו הוא: "חשוב אילו אפקטים בעלי משמעות מעשית אתה חושב שיש לאובייקט אותו אתה שוקל. אם כך, התפישה שלך של האפקטים הללו, היא כל תפישתך את האובייקט".[32] הפרגמטיזם שלו היא שיטה לפתרון בלבול קונספטואלי, על ידי השוואת משמעות כל מושג לכלל ההשלכות המעשיות שיכולות להיות לאותו מושג. זוהי שיטה של ניתוח מחשבתי ניסוי, המגיע לרעיונות במושגים של נסיבות מאששות ומפריכות - שיטה שימושית ליצירת השערות הסברתיות, אותן ניתן לבחון. הרטרודוקציה תלויה בתהליכים מחשבתיים, מודעים ולא-מודעים, אך כאלה שדורשים הבנה של טבע. בהתחשב בצורך שמוביל לרטרודוקציה, הרצון לקצר את תהליך החקר, ההסברים שהיא מציעה צריכים להיות פשוטים ככל האפשר, במובן של "טבעיים" (פרס מצטט לשם כך את עבודתו של גלילאו, ומבחין בין דרישה זו לבין "פשטות לוגית"). עקב חוסר הביטחון הבסיסי של רטרודוקציה, צריכות להיות לתוצאותיה השפעות פרקטיות כלשהן, המובילות לפחות למבחן מנטלי, ובמדע - לניסוי מדעי.
- היקש (דדוקציה) - ניתוח ההשערה, והסקת השלכותיה, על מנת לבחון את נכונותה. לחלק זה שני שלבים:
- הסבר - ניתוח לוגי של ההשערה, כדי להגדיר אותה באופן ברור ככל האפשר.
- הדגמה (או הנמקה דדוקטיבית) - הסקת מסקנות לגבי תוצאות ההשערה.
- אינדוקציה - תקפות כלל האינדוקציה לטווח ארוך נובעת מהעיקרון (העומד בבסיס הסקת המסקנות באופן כללי),[32] שהממשי הוא רק אובייקט של הדעה הסופית אליה ניתן להגיע בחקירה סבירה.[35] במילים אחרות, אובייקט אליו לעולם לא ניתן להגיע בתהליך אינדוקטיבי של ניסוי ותצפית, אינו ממשי. לחלק זה שלושה שלבים:
- מיון - מיון אובייקטים תחת רעיונות כללים.
- ניסיון (או הנמקה אינדוקטיבית ישירה): גס (ספירת מקרים), או הדרגתי (הערכה חדשה של שיעור האמת בהשערה לאחר כל ניסוי). אינדוקציה הדרגתית יכולה להיות כמותית או איכותית; אם כמותית, היא תלויה במדידות, סטטיסטיקה או ספירות.
- אינדוקציה של משפטים - "המשמשת, בעזרת היסקים אינדוקטיביים, להערכת הניסיונות השונים בנפרד, או את שילוביהם, ואז מפיקה הערכה עצמית של כל אחת מההערכות הללו, ופוסקת פסיקה סופית על התוצאה כולה".[33]
השיטה המדעית בפילוסופיה של המדע החל מהמאה העשרים
פופר והאמפיריציזם הלוגי
בין שנות השלושים לשנות השמונים של המאה ה-20 התחולל ויכוח עז בקרב פילוסופים של המדע לגבי השאלה האם קיימת שיטה מדעית, ומהי. ההקשר בו התקיים הוויכוח היה הדיון בשאלה הרחבה יותר האם קיימת רציונליות מדעית, ומהי, ובמיוחד מהם הקריטריונים הרציונליים לבחירה בין תאוריות מדעיות מתחרות. השיטה המדעית, אם היא קיימת, תפתור את הבעיה הזאת מיד, משום שהיא תספק קריטריון מוסכם כזה לבחירה בין תאוריות מתחרות.
בפילוסופיה של המדע של המאה עשרים התגבשה הבחנה בין הקשר הגילוי להקשר הצידוק. הקשר הגילוי הוא המסגרת שבה מגיעים מדענים לתגליותיהם. הקשר הצידוק הוא התהליך שבו נותנים המדענים פשר לתגליותיהם באמצעות המסגרת התאורטית שבה הם פועלים.[36] לפי העמדה האמפיריציסטית המסורתית, קיימת לוגיקה או שיטה הן של גילוי מדעי ווהן אישוש התגליות. לוגיקה זו מבוססת על אינדוקציה, כלומר על הסקת חוקים כלליים ממקרים פרטיים. עמדה זו מזוהה עם האמפיריציזם האנגלי המסורתי (ג'ון לוק, רוג'ר בייקון) וכן עם מספר חברים בפוזיטיביזם הלוגי.
בספרו "הלוגיקה של הגילוי המדעי" (1934) טען פילוסוף המדע קרל פופר, נגד העמדה האמפיריציסטית המסורתית, כי לא זו בלבד שאין לוגיקה או שיטה מסודרת של גילוי במדע, אלא שזה גם מצב רצוי. אולם, לפי פופר, הקשר הצידוק נשלט על ידי מתודה מדעית חמורה ולוגיקת הפרכה, שבה הם מעלים השערות נועזות ביחס לגילויים ומנסים להפריך אותן על ידי ביצוע ניסויים. גם לפי הנס רייכנבך אין לוגיקת גילוי - תהליך הגילוי נשלט על ידי כישרון, דמיון ואינטואיציה - אך לשיטתו תהליך הצידוק נשלט לא על ידי לוגיקת הפרכה אלא על ידי לוגיקת אישוש. פופר התנגד למושג האישוש, וטען שלכל תאוריה ניתן למצוא אישושים למכביר, כלומר אם רוצים ניתן לפרש כל תופעה כמאששת תאוריה, ולכן ערכה של תאוריה נמדד רק בניסיונות להפריכה.
הטענה שאין לוגיקת גילוי התקבלה על מרבית הפילוסופים, אך לא על כולם. מבין הבולטים שהמשיכו לטעון בזכות לוגיקת גילוי נמצא נורווד הנסון, שטען כי גם אם אין מתכון שלפיו מדענים יכולים לפעול כדי להגיע לגילוי, המבנה הלוגי של טיעונים לפיהן טענה p היא אמתית (לוגיקת צידוק) שונה מהמבנה הלוגי של טיעונים לפיהן טענה p היא אפשרית או סבירה (לוגיקת גילוי). לשיטתו, טענות מהסוג השני הן טענות של היסק להסבר הטוב ביותר, שבו מדענים מנסים לנחש את חוק הטבע שיסביר בצורה הטובה ביותר את התופעות.
גם קיומה של לוגיקת צידוק הועמד בסימן שאלה. הן השיטה המדעית שהציג קרל פופר המבוססת על עקרון ההפרכה והן שיטות האישוש של האמפיריציזם הלוגי עומדות בפני בעיית תת-ההיקבעות של תאוריות על ידי הנתונים (underdetermination of theory by data). לפי טיעון תת-ההיקבעות, המזוהה עם הפילוסופים דוהם וקוויין, כל מערכת נתונים אמפיריים עולה בקנה אחד עם יותר מתאוריה אחת, ואולי עם אינסוף תאוריות. משמעות הטענה היא שהשערה לעולם לא נבדקת ביחידות, אלא כל התאוריה נבדקת בצורה הוליסטית. כאשר השערה מופרכת, תמיד ניתן לשנות את אחת מהנחות התאורטיות, או אחת ההנחות על האופן שבו פועלים מכשירי המדידה וכו', כדי "להציל את התאוריה". פופר אינו מספק קריטריון מתי יש להפסיק לנסות להציל את התאוריה ולאמץ תאוריה חדשה, ולכן ניתן לטעון שהוא לא ניסח את השיטה המדעית, לפחות לא בשלמותה.
בפילוסופיה המאוחרת שלו פופר מודה בקיומה של בעיה זו ומדגיש כי מבחן ההפרכה הוא קריטריון לוגי להבחנה בין מדע ללא-מדע, ולא מתכון או שיטה שמדענים יכולים ליישם הלכה למעשה. בנוסף, הוא מכיר בכך שגם לחשיבה דוגמטית לא מוגזמת, המתבטאת בניסיונות מתונים להציל את התאוריה, יש ערך במדע. לשיטתו של פופר המאוחר, אין שיטה מדעית בדמות פרוצדורה שאחריה מדענים יכולים לעקוב, אלא הערובה לגידול הידע באמצעות מחקר מדעי היא בסופו של דבר חברה פתוחה בעלת נורמות של חשיבה ביקורתית ומוסדות חברתיים המגינים עליהן.
שנות השישים: המפנה ההיסטורי בפילוסופיה של המדע
תומאס קון חקר את ההיסטוריה של המדע בספרו "המבנה של מהפכות מדעיות". קון טען כי המדע מתקדם באמצעות מהפכות. תאוריה מדעית היא חלק ממכלול שקון מכנה "פרדיגמה". כאשר מהפכה מדעית מתרחשת, מדענים מאמצים פרדיגמה חדשה במקום הישנה. קון טען שהסטנדרטים להערכת תאוריות הם פנימיים לפרדיגמה. כאשר פרדיגמה מתחלפת, גם הסטנדרטים מתחלפים. לפי קון, אפוא, לא קיימת שיטה מדעית חיצונית לפרדיגמה. אמנם, ישנם ערכים המשותפים לכל המדענים כגון פשטות, פוריות וכו' שבאמצעותם הם מעריכים תאוריות, אבל הם כלליים מידי מכדי לאפשר הכרעה בין פרדיגמות מתחרות. ספרו של קון היווה בעצמו שינוי פרדיגמה בפילוסופיה של המדע והביא להתמקדות במקרי מבחן היסטוריים כדי לטעון טענות פילוסופיות.
הפילוסוף אימרה לקטוש הציג "מודל ביניים" בין פופר לקון. לקטוש האמין בקיומן של "תוכניות מחקר". תוכנית מחקר נשלטת על ידי עקרונות מטאפיזיים כלליים, הכוללים העדפות קוגניטיביות כגון השגת פשטות או דיוק ואמונות כלליות על טבע העולם, למשל: אבני היסוד של העולם הן חלקיקים בעלי כוחות משיכה ודחייה. העקרונות המטאפיזיים קובעים את שיטות המחקר, אולם אין הכרח שיביאו להצלחתו. מדענים בוחרים (בחירה רציונלית) לנטוש תוכנית מחקר אחת ולהעדיף את השנייה כאשר נראה שאחת מובילה למבוי סתום. תוכנית מחקר מוצלחת היא כזו, למשל, שמספקת ניבויים חדשים על העולם, ולא מסתפקת בהסברת התופעות הידועות זה מכבר.
פול פייראבנד מייצג את הדעה הקיצונית ביותר לגבי אי היתכנותה של השיטה המדעית. גם הוא בחן את ההיסטוריה של המדע, וטען כי המדע למעשה אינו תהליך מתודולוגי. בספרו "נגד המתודה" טען שהתקדמות המדע אינה התוצאה של יישום שיטה מסוימת, ושזהו מצב רצוי. פיירבראנד טוען כי "הכל הולך" במחקר מדעי, ומתכוון כי עבור כל מתודולוגיה או נורמה מקובלת במדע, ניתן לזהות מחקר מדעי מוצלח הסותר אותה. פייראבן ביסס את טענתו על מחקר היסטורי של גלילאו. לפי פייארבנד, גלילאו התעקש התעקשות דוגמטית על חלק מטענותיו, ובכך סטה מהעקרונות המיוחסים לשיטה המדעית. הכוונה המקורית הייתה שפייראבנד ולקטוש יכתבו ספר משותף שבו פייארבנד יטען נגד השיטה מדעית ולקטוש בעדה, אבל לקטוש נפטר לפני כתיבת הספר.
ביקורות מסוג זה הובילו לתוכנית החזקה (אנ'), גישה רדיקלית לסוציולוגיה של המדע.
הכימאי והפילוסוף מיכאל פולני (1891 - 1976) בספרו "ידע אישי" משנת 1958, ביקר את הראייה המקובלת שהשיטה המדעית היא אובייקטיבית לגמרי ומייצרת ידע אובייקטיבי. לדידו ראייה זו היא תוצאה של אי-הבנת השיטה המדעית ואופי החקר המדעי באופן כללי. הוא טען כי מדענים חייבים לפעול גם לפי נקודות עניין אישיות בהערכת עובדות וההחלטה איזה שאלות מדעיות לחקור, וכך הם גם עושים בפועל. הוא סיכם כי יש צורך במבנה מסוים של חירות בשיטה למען התקדמות המדע - החופש של מדענים לשאוף לחקר מדעי למטרת ידע הוא דרישה מוקדמת לייצור ידע דרך ביקורת עמיתים והשיטה המדעית.
המבקרים הפוסטמודרניסטים של המדע היו בעצמם מטרה לחיצי ביקורת ודיונים סוערים. הדיון המתמשך, הידוע בכינוי מלחמות המדע, הוא התוצאה של הנחות וערכים מנוגדים בין הצדדים, הפוסטמודרניסטים מחד, והריאליסטים המדעיים מאידך. בעוד הפוסטמודרניסטים טוענים כי הידע המדעי הוא רק עוד סוג של דיון, ואינו מייצג אמת בסיסית יותר, הריאליסטים בקהילה המדעית מחזיקים בדעה כי הידע המדעי מגלה אֲמִיתוֹת בסיסיות על המציאות. מדענים רבים כתבו ספרים העוסקים בבעיה זו, ומבקרים את הגישה הפוסטמודרנית לעניין.[37]
תקשורת, קהילה, תרבות
לעיתים קרובות לא אדם אחד מיישם את השיטה המדעית, אלא מספר אנשים בשיתוף פעולה ישיר או עקיף. שיתוף פעולה כזה הוא אחד האלמנטים המגדירים את הקהילה המדעית. פותחו מספר טכניקות להבטחת שלמות השיטה המדעית בסביבה זו.
ביקורת עמיתים
כתבי עת מדעיים משתמשים בתהליך של ביקורת עמיתים, בו המאמרים המוגשים לכתב העת על ידי מדענים מועברים למדענים בתחום (בדרך כלל אחד עד שלושה), בדרך כלל באופן אנונימי. מדענים אלה יכולים להמליץ על פרסום המאמר, אי פרסומו, פרסומו בשינויים מוצעים, או, לעיתים, פרסום בכתב עת אחר. שיטה זו משמשת לשמירת האיכות של הספרות המדעית, צמצום השגיאות, והרחקה של עבודה לא מדעית והונאות למיניהן. בדרך כלל אין מסתכלים בחיוב על עבודה שעיקריה פורסמו כבר בעיתונות הפופולרית (מכיוון שעוד לא עברה חלק חשוב בתהליך המדעי). לעיתים תהליך הביקורת עשוי לדכא את הפרסום של עבודות לא-שמרניות, במיוחד כאלה העשויות לערער את היסודות המקובלים בתחום מסוים, אך לעיתים התהליך עשוי להיות דווקא מתירני מדי. לעיתים מתבטאים חסרונות אחרים, כמו העדפת מקורבים ומשוא פנים (פרוטקציה). תהליך ביקורת העמיתים לא תמיד מצליח, אך הקהילה המדעית אימצה אותו באופן נרחב, כמעט מוחלט.
תיעוד וחזרה
לעיתים נסיינים מבצעים טעויות מערכתיות בניסוייהם, וסוטים באופן לא-מודע מהשיטה המדעית (עד כדי מדע פתולוגי) מסיבות שונות, ובמקרים נדירים אף מזייפים את תוצאותיהם במודע. לעיתים קיימים כשלים שהנסיינים אינם מודעים להם, וגורמים לשגיאה משמעותית בתוצאות, כמו תקלה במכשיר, זיהום בחומרים בניסוי, ועוד. מסיבות אלה ואחרות, מדענים אחרים מנסים לחזור על הניסוי, במטרה לאמת את התוצאות, וכך מסייעים לאישוש ההשערות.
ארכוב
על החוקרים לשמור על תיעוד מלא של הניסויים שערכו. תיעוד זה כולל את מטרות הניסויים, הפרטים הטכניים של הפרוצדורה, תצפיות במהלך הניסוי, ניתוחים סטטיסטיים ועוד. תיעוד זה מאפשר בדיקת איכות הניסויים והפרוצדורות לניתוחם, וחזרה עליהם כדי לאשש או להפריך את מסקנותיהם. תיעוד הפרוצדורות הללו עשוי לסייע בניסוח ניסויים חדשים לבחינת ההשערה, ויכולות להועיל למהנדסים שמנסים לבדוק את יכולת היישום של התגלית.
מגבלות התיעוד
המדען לא יכול לתעד כל מה שקרה בניסוי. עליו לבחור את העובדות הרלוונטיות לניסוי, לפי הבנתו. עובדה זו עלולה להוביל לבעיות בשלב מאוחר יותר, כאשר עובדה לכאורה לא-רלוונטית דרושה לבחינת התוצאות. לדוגמה, היינריך הרץ לא דיווח על גודל החדר בו השתמש לבחינת משוואות מקסוול. מאוחר יותר התברר כי עניין זה עמד מאחורי סטייה קטנה בתוצאות. הבעיה היא שיש להניח חלקים מסוימים מהתאוריה (אילו גורמים משפיעים על התוצאות), כדי לבחור ולדווח על תנאי הניסוי. לכן תצפיות אלה מתוארות לעיתים כ"טעונות-תאוריה".
הקשר למתמטיקה
מדע הוא תהליך איסוף, השוואה והערכה של מודלים מוצעים מול גדלים מדידים. מודל יכול להיות סימולציה, נוסחה מתמטית או כימית, או מערך שלבים מוצעים. מדע דומה למתמטיקה בכך שחוקרים בשני התחומים יכולים להבחין בבירור בין ה"ידוע" ל"לא ידוע" בכל שלב של הגילוי. מודלים, במדע ובמתמטיקה, צריכים להיות עקביים פנימית וניתנים להפרכה. במתמטיקה, בשלב ראשון עוד אין צורך להוכיח הצהרה; בשלב זה ההצהרה נקראת השערה. אך לאחר שזכתה להוכחה מתמטית, ההצהרה זוכה לסוג של אלמותיות; מתמטיקאים שואפים לכך, בדומה לחשיבות תגליות מדעיות, ורבים מקדישים לכך את חייהם.[38]
עבודה מתמטית ועבודה מדעית יכולות להוות השראה זו לזו, ואינן נפרדות.[39] עבודתו של ג'ורג' פוליה בפתרון בעיות,[40] בניית הוכחות מתמטיות, והיוריסטיקה[41][42] מראות כי השיטה המתמטית והשיטה המדעית שונות בפרטיהן, אך דומות בשימוש באיטרציה או שלבים רקורסיביים.
גישות חישוביות
תת-התמחויות רבות של מדעי המחשב ולוגיקה יישומית עוסקים בהגדרת מסגרת חישובית, לוגית וסטטיסטית להסקת המסקנות המעורבת במחקר מדעי, ובמיוחד ניסוח השערות, דדוקציה לוגית ובדיקה אמפירית. בין תת-ההתמחויות - בינה מלאכותית, למידה חישובית, תיאורית למידה חישובית, הסקה סטטיסטית וייצוג ידע. חלק מהיישומים הללו מתבססים על מידות של סיבוכיות מתיאורית מידע אלגוריתמית כדי להנחות את הפקת התחזיות מהתפלגות של ניסיון.
| השיטה המתמטית | השיטה המדעית | |
|---|---|---|
| 1 | הבנה | אפיון |
| 2 | אנליזה | השערה |
| 3 | סינתזה | דדוקציה |
| 4 | סקירה/הרחבה | בדיקה וניסוי |
לפי פוליה, הבנה כוללת ניסוח מחדש של הגדרות לא ברורות במילות החוקר, שימוש בשרטוטים גאומטריים, והטלת ספק במה שאנו כבר יודעים או לא יודעים. את הגדרת האנליזה, שואל פוליה מפאפוס מאלכסנדריה,[43] והיא משלבת בנייה חופשית והיוריסטית של טיעונים מתקבלים על הדעת, בנסיגה אחורה מהמטרה, ותכנון תוכנית לבניית ההוכחה; סינתזה היא הצגת פרטי ההוכחה, שלב אחר שלב, במובן האוקלידי[44]; סקירה כוללת שיקול מחדש ובחינה חוזרת של התוצאה ומסלול ההוכחה להגעה אליה.
לקריאה נוספת
- Francis Bacon Novum Organum (The New Organon), 1620. Bacon's work described many of the accepted principles, underscoring the importance of theory, empirical results, data gathering, experiment, and independent corroboration.
- Henry H. Bauer, Scientific Literacy and the Myth of the Scientific Method, University of Illinois Press, Champaign, IL, 1992
- William I. B. Beveridge, The Art of Scientific Investigation, Vintage/Alfred A. Knopf, 1957.
- Richard J. Bernstein, Beyond Objectivism and Relativism: Science, Hermeneutics, and Praxis, University of Pennsylvania Press, Philadelphia, PA, 1983.
- Stevo Bozinovski, Consequence Driven Systems: Teaching, Learning, and Self-Learning Agents, GOCMAR Publishers, Bitola, Macedonia, 1991.
- Baruch A. Brody, and Richard E. Grandy, Readings in the Philosophy of Science, 2nd edition, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1989.
- Arthur W. Burks, Chance, Cause, Reason — An Inquiry into the Nature of Scientific Evidence, University of Chicago Press, Chicago, IL, 1977.
- Noam Chomsky, Reflections on Language, Pantheon Books, New York, NY, 1975.
- John Dewey, How We Think, D.C. Heath, Lexington, MA, 1910. Reprinted, Prometheus Books, Buffalo, NY, 1991.
- John Earman (ed.), Inference, Explanation, and Other Frustrations: Essays in the Philosophy of Science, University of California Press, Berkeley & Los Angeles, CA, 1992.
- Bas C. van Fraassen, The Scientific Image, Oxford University Press, Oxford, UK, 1980.
- Paul Feyerabend, Against Method, Outline of an Anarchistic Theory of Knowledge, 1st published, 1975. Reprinted, Verso, London, UK, 1978.
- Hans-Georg Gadamer, Reason in the Age of Science, Frederick G. Lawrence (trans.), MIT Press, Cambridge, MA, 1981.
- Ronald N. Giere (ed.), Cognitive Models of Science, vol. 15 in 'Minnesota Studies in the Philosophy of Science', University of Minnesota Press, Minneapolis, MN, 1992.
- Ian Hacking, Representing and Intervening, Introductory Topics in the Philosophy of Natural Science, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1983.
- Werner Heisenberg, Physics and Beyond, Encounters and Conversations, A.J. Pomerans (trans.), Harper and Row, New York, NY 1971, pp. 63–64.
- Gerald Holton, Thematic Origins of Scientific Thought, Kepler to Einstein, 1st edition 1973, revised edition, Harvard University Press, Cambridge, MA, 1988.
- William Stanley Jevons, The Principles of Science: A Treatise on Logic and Scientific Method, 1874, 1877, 1879. Reprinted with a foreword by Ernst Nagel, Dover Publications, New York, NY, 1958.
- Thomas Kuhn, "The Function of Measurement in Modern Physical Science", ISIS 52(2), 161–193, 1961.
- Kuhn, Thomas S., The Structure of Scientific Revolutions, University of Chicago Press, Chicago, IL, 1962. 2nd edition 1970. 3rd edition 1996.
- Kuhn, Thomas S., The Essential Tension, Selected Studies in Scientific Tradition and Change, University of Chicago Press, Chicago, IL, 1977.
- Bruno Latour, Science in Action, How to Follow Scientists and Engineers through Society, Harvard University Press, Cambridge, MA, 1987.
- John Losee, A Historical Introduction to the Philosophy of Science, Oxford University Press, Oxford, UK, 1972. 2nd edition, 1980.
- Nicholas Maxwell, The Comprehensibility of the Universe: A New Conception of Science, Oxford University Press, Oxford, 1998. Paperback 2003.
- William McComas, ed. The Principle Elements of the Nature of Science: Dispelling the Myths, from The Nature of Science in Science Education, pp53-70, Kluwer Academic Publishers, Netherlands 1998.
- Cheryl J. Misak, Truth and the End of Inquiry, A Peircean Account of Truth, Oxford University Press, Oxford, UK, 1991.
- Allen Newell, Unified Theories of Cognition, Harvard University Press, Cambridge, MA, 1990.
- Charles Sanders Peirce, Essays in the Philosophy of Science, Vincent Tomas (ed.), Bobbs–Merrill, New York, NY, 1957.
- Charles Sanders Peirce, "Lectures on Pragmatism", Cambridge, MA, March 26 – May 17, 1903. Reprinted in part, Collected Papers, CP 5.14–212. Reprinted with Introduction and Commentary, Patricia Ann Turisi (ed.), Pragmatism as a Principle and a Method of Right Thinking: The 1903 Harvard "Lectures on Pragmatism", State University of New York Press, Albany, NY, 1997. Reprinted, pp. 133–241, Peirce Edition Project (eds.), The Essential Peirce, Selected Philosophical Writings, Volume 2 (1893–1913), Indiana University Press, Bloomington, IN, 1998.
- Charles Peirce, Collected Papers of Charles Sanders Peirce, vols. 1-6, Charles Hartshorne and Paul Weiss (eds.), vols. 7-8, Arthur W. Burks (ed.), Harvard University Press, Cambridge, MA, 1931-1935, 1958. Cited as CP vol.para.
- Massimo Piattelli-Palmarini (ed.), Language and Learning, The Debate between Jean Piaget and Noam Chomsky, Harvard University Press, Cambridge, MA, 1980.
- Henri Poincaré, Science and Hypothesis, 1905, Eprint
- Karl Popper, The Logic of Scientific Discovery, 1934, 1959 (The Logic of Scientific Discovery)
- Karl Popper, Unended Quest, An Intellectual Autobiography, Open Court, La Salle, IL, 1982.
- Hilary Putnam, Renewing Philosophy, Harvard University Press, Cambridge, MA, 1992.
- Richard Rorty, Philosophy and the Mirror of Nature, Princeton University Press, Princeton, NJ, 1979.
- Wesley C. Salmon, Four Decades of Scientific Explanation, University of Minnesota Press, Minneapolis, MN, 1990.
- Abner Shimony, Search for a Naturalistic World View: Vol. 1, Scientific Method and Epistemology, Vol. 2, Natural Science and Metaphysics, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1993.
- Paul Thagard, Conceptual Revolutions, Princeton University Press, Princeton, NJ, 1992.
- John Ziman (2000). Real Science: what it is, and what it means. Cambridge, UK: Cambridge University Press.
קישורים חיצוניים
- שיטות מדעיות ספר מקוון מאת ריצ'רד ד. ג'ררד.
הערות שוליים
- ^ Rosanna Gorini (2003), "Al-Haytham the Man of Experience, First Steps in the Science of Vision", International Society for the History of Islamic Medicine, Institute of Neurosciences, Laboratory of Psychobiology and Psychopharmacology, Rome, Italy: "According to the majority of the historians al-Haytham was the pioneer of the modern scientific method. With his book he changed the meaning of the term optics and established experiments as the norm of proof in the field. His investigations are based not on abstract theories, but on experimental evidences and his experiments were systematic and repeatable."
- ^ David Agar (2001). Arabic Studies in Physics and Astronomy During 800 - 1400 AD. University of Jyväskylä.
- ^ Alhazen, translated into English from German by M. Schwarz, from "Abhandlung über das Licht", J. Baarmann (ed. 1882) Zeitschrift der Deutschen Morgenländischen Gesellschaft Vol 36 as referenced on p.136 by Shmuel Sambursky (1974) Physical thought from the Presocratics to the Quantum Physicists מסת"ב 0-87663-712-8
- ^ p.136, as quoted by Shmuel Sambursky (1974) Physical thought from the Presocratics to the Quantum Physicists מסת"ב 0-87663-712-8
- ^ Alhazen (Ibn Al-Haytham) Critique of Ptolemy, translated by S. Pines, Actes X Congrès internationale d'histoire des sciences, Vol I Ithaca 1962, as referenced on p.139 of Shmuel Sambursky (ed. 1974) Physical Thought from the Presocratics to the Quantum Physicists מסת"ב 0-87663-712-8
- ^ ראו גם מאמר באנציקלופדיית הפילוסופיה של סטנפורד, על השיטה המדעית, בה מובא דיון אם אמנם דעה זו יש לה סימוכין מוצקים
- ^ תצפית וניסוי נתונים למיתוס פופולרי מאוד... היודע נראה כמו... יוליוס קיסר הזוכה במלחמותיו בהתאם ל... נוסחה. אפילו עובדי מחקר יודו כי התצפית הראשונה עשויה הייתה להיות לא מדויקת משהו, בעוד השנייה והשלישית היו "מותאמות לעובדות"... עד שמסורת, חינוך והיכרות יצרו מוכנות לתפיסה ופעולה מסוגננות (כלומר, מכוונות ומוגבלות); עד שתשובה הופכת למוגדרת מראש, ברובה, בשאלה, והחלטה מוגבלת ל'כן', 'לא' או אולי קביעה מספרית; עד ששיטות ומכשירים מבצעים באופן אוטומטי את עיקר העבודה המנטלית עבורנו." פלק קורא לכך "סגנון מחשבה" (Denkstil). לודוויג פלק, עמ' 84 בספרו "מקורה והתפתחותה של העובדה המדעית" (במקור בגרמנית,
Entstehung und Entwickelung einer wissenschaftlichen Tatsache: Einführung in die Lehre vom Denkstil und Denkkollectiv) מסת"ב 0-226-25325-2
- ^ ראו השיטה ההשערתית-דדוקטיבית, לדוגמה: עמ' 236,
Peter Godfrey-Smith (2003), Theory and Reality: An introduction to the philosophy of science מסת"ב 0-226-30063-3
- ^ pp.265-6 (in the Dover edition) —William Stanley Jevons (1873), The principles of science: a treatise on logic and scientific method. מסת"ב 1430487755
- ^ pp.65,73,92,398 —Andrew J. Galambos, Sic Itur ad Astra מסת"ב 0-88078-004-5(AJG learned scientific method from Felix Ehrenhaft)
- ^ Galileo Galilei, Linceo (1638), Discorsi e Dimonstrazioni Matematiche, intorno a due nuoue scienze. In Leida, Apresso gli Elsevirri. Two New Sciences was selected from the collection of the Library of Congress by Leonard C. Bruno (1988), The Landmarks of Science מסת"ב 0-8160-2137-6
- ^ דוגמה לאיטרציה: אסטרונומים בבלים כמו קידינו אספו מידע אסטרונומי. היפרכוס השתמש במידע כדי לחשב את נקיפת מסלול כדור הארץ. 1,500 שנה לאחר קידינו, אל בטני, שנולד באזור טורקיה של ימינו, השתמש במידע של קידינו ושיפר את ערך הנקיפה שמצא היפרכוס. הערך שמצא אל-בטני, 54.5 שניות-קשת לשנה קרוב מאוד לערך הידוע במחקר המודרני, 49.8 שניות קשת לשנה
- ^ Recursion example: the Earth is itself a magnet, with its own North and South Poles William Gilbert (in Latin 1600) De Magnete, or On Magnetism and Magnetic Bodies. Translated from Latin to English, selection by Forest Ray Moulton and Justus J. Schifferes (eds., Second Edition 1960) The Autobiography of Science pp.113-117
- ^ "יסוד הפיזיקה הכללית... הוא הניסיון. חוויות יום יומיות אלה, אין אנו מגלים ללא תשומת לב מכוונת. איסוף מידע על אלה הוא תצפית." - הנס כריסטיאן ארסטד. ("הקדמה ראשונה לפיזיקה כללית", חלק מסדרת הרצאות לציבור הרחב באוניברסיטת קופנהגן. קופנהגן 1811, בדנית, הוצא לאור על ידי
Johan Frederik Schulz. In Kirstine Meyer's 1920 edition of Ørsted's works, vol.III pp. 151-190. ) "First Introduction to Physics: the Spirit, Meaning, and Goal of Natural Science". Reprinted in German in 1822, Schweigger's Journal für Chemie und Physik 36, pp.458-488. Translated to English by Karen Jelved, Andrew D. Jackson, and Ole Knudsen, (translators 1997) Selected Scientific Works of Hans Christian Ørsted, מסת"ב 0-691-04334-5 p. 292
- ^ "כאשר לא ברור איזה חוק טבע גורם לתוצא כלשהו, ננסה למלא את הפער בעזרת ניחוש. לניחושים כאלה ניתן השם "השערה", או "היפותזה". הנס כריסטיאן ארסטד.(1811) "First Introduction to General Physics" 18. Selected Scientific Works of Hans Christian Ørsted, מסת"ב 0-691-04334-5 p.297
- ^ "באופן כללי, ננסה למצוא חוק חדש בעזרת התהליך הבא: ראשית ננחש אותו..." ריצ'רד פיינמן (1965), עמ' 165
The Character of Physical Law מסת"ב 0-262-56003-8
- ^ "... the statement of a law - A depends on B - always transcends experience." p.6 —Max Born (1949), Natural Philosophy of Cause and Chance
- ^ "הלומד את הטבע... מתייחס לחוויות כרכושו, אך המתמטיקאי יכול רק לשאול אותן. לכן הוא מסיק משפטים ישירות מאופי האפקט, בעוד המתמטיקה יכול להגיע אליהם רק בעקיפין." הנס כריסטיאן ארסטד (1811),
"First Introduction to General Physics" 17. Selected Scientific Works of Hans Christian Ørsted, מסת"ב 0-691-04334-5 p.297
- ^ לדברי סלביאטי: "קשה לי להאמין שאריסטו בדק אי פעם בניסוי האם נכון הדבר כי שתי אבנים, האחת שוקלת פי 10 מהשנייה, שיופלו באותו רגע מגובה של, נאמר, 100 אמות, יפלו במהירות שונה כל כך, שכאשר הכבדה תגיע לקרקע, השנייה תעובר לא יותר מ-10 אמות." [1] - גלילאו גליליי (1638), "הרצאות והוכחות מתמטיות סביב שני מדעים חדשים", כפי שתורגם מאיטלית לאנגלית על ידי הנרי קרו ואלפונסו די סלביו (1914). ציטוט מורחב מובא בעמ' 80-81 ב-The Autobiography of Science, מהדורה שנייה, 1960, מאת Forest Ray Moulton ו-Justus J. Schifferes
- ^ בחינוך מבוסס שאלות, שלבי ה"אפיון, תצפית, הגדרה" מסוכמים בקיצור במסגרת ה"שאלה".
- ^ Cochran W, Crick FHC and Vand V. (1952) "The Structure of Synthetic Polypeptides. I. The Transform of Atoms on a Helix", Acta Cryst., 5, 581-586.
- ^ "דרוש דמיון יצירתי כדי להעלות שאלות חדשות, אפשרויות חדשות, להתייחס לבעיות חדשות מזווית חדשה. זוהי התקדמות אמתית במדע." עמ' 92, אלברט איינשטיין ולאופולד אינפלד (1938)
The Evolution of Physics: from early concepts to relativity and quanta מסת"ב 0-671-20156-5
- ^ See, e.g., Gauch, Hugh G., Jr., Scientific Method in Practice (2003), esp. chapters 5-8
- ^ Andreas Vesalius, Epistola, Rationem, Modumque Propinandi Radicis Chynae Decocti (1546), 141. Quoted and translated in C.D. O'Malley, Andreas Vesalius of Brussels, (1964), 116. As quoted by W.F. Bynum & Roy Porter (2005), Oxford Dictionary of Scientific Quotations Andreas Vesalius, 597:1 מסת"ב 0-19-858409-1
- ^ Crick, Francis (1994), The Astonishing Hypothesis מסת"ב 0-684-19431-7 p.20
- ^ Glen,William (ed.), The Mass-Extinction Debates: How Science Works in a Crisis, Stanford University Press, Stanford, CA, 1994. מסת"ב 0-8047-2285-4. pp. 37-38.
- ^ ראו גם מצגת באתר נובה
- ^ "ברגע שראיתי את התמונה, פי נפער והדופק שלי רץ" - ג'יימס ווטסון (1968), The Double Helix, page 167. New York: Atheneum, Library of Congress card number 68-16217.עמוד 168 מראה את תבנית הדיפרקציה בצורת X, עבור צורת B של DNA, שהיוותה אינדיקציה חשובה למבנה הסלילי.
- ^ Aristotle, "Prior Analytics", Hugh Tredennick (trans.), pp. 181-531 in Aristotle, Volume 1, Loeb Classical Library, William Heinemann, London, UK, 1938.
- ^ Charles Sanders Peirce, "Lectures on Pragmatism", Cambridge, MA, March 26 – May 17, 1903. Reprinted in part, Collected Papers, CP 5.14–212, Eprint. Reprinted with Introduction and Commentary, Patricia Ann Turisi (ed.), Pragmatism as a Principle and a Method of Right Thinking: The 1903 Harvard "Lectures on Pragmatism", State University of New York Press, Albany, NY, 1997. Reprinted, pp. 133–241, Peirce Edition Project (eds.), The Essential Peirce, Selected Philosophical Writings, Volume 2 (1893–1913), Indiana University Press, Bloomington, IN, 1998.
- ^ Peirce, C.S. (1877), "The Fixation of Belief", Popular Science Monthly, vol. 12, pp. 1–15. Reprinted (Chance, Love, and Logic, pp. 7-31), (Collected Papers vol. 5, paras. 358–387), (Philosophical Writings of Peirce, pp. 5-22), (Selected Writings, pp. 91-112), (Writings of Charles S. Peirce: The Chronological Edition, vol. 3, pp. 242–257), (The Essential Peirce: Volume 1, pp. 109–123), (Peirce on Signs, pp. 144-159). Eprint. Internet Archive Popular Science Monthly 12.
- ^ 32.0 32.1 32.2 Peirce, C.S. (1877), "How to Make Our Ideas Clear", Popular Science Monthly, vol. 12, pp. 286–302. Reprinted (Chance, Love, and Logic, pp. 32-60), (Collected Papers, vol. 5, pp. 388–410), (Philosophical Writings of Peirce, pp. 23-41), (Selected Writings, pp. 113-136), (Writings of Charles S. Peirce: The Chronological Edition, vol. 3, pp. 257–276), (The Essential Peirce: Volume 1, pp. 124–141), (Peirce on Signs, pp. 160-179). Eprint. Arisbe Eprint. Internet Archive Popular Science Monthly 12.
- ^ 33.0 33.1 Peirce, C.S. (1908), "A Neglected Argument for the Reality of God", Hibbert Journal vol. 7, pp. 90-112. Reprinted (Collected Papers, vol. 6, paras. 452-485), (Selected Writings, pp. 358-379), (The Essential Peirce: Volume 2, 434-450), (Peirce on Signs, pp. 260-278). Internet Archive Hibbert Journal 7.
- ^ "Pragmatism -- The Logic of Abduction", Collected Papers, vol. 5, paras. 195-205, especially para. 196. Eprint.
- ^ Peirce, C.S., (1878) "The Probability of Induction", Popular Science Monthly, vol. 12, pp. 705-718. Reprinted (Chance, Love, and Logic, pp. 82-105), (Collected Papers vol. 2, paras. 669-693), (Philosophical Writings of Peirce, pp. 174-189), (Writings of Charles S. Peirce: The Chronological Edition, vol. 3, pp. 290-305), (The Essential Peirce: Volume 1, pp. 155-169). Popular Science Monthly 12 Eprint at Internet Archive.
- ^ ראו רייכנבך 1938 בקישורים החיצוניים. [דרושה הבהרה]
- ^ Higher Superstition: The Academic Left and Its Quarrels with Science, The Johns Hopkins University Press, 1997
Fashionable Nonsense: Postmodern Intellectuals' Abuse of Science, Picador; 1st Picador USA Pbk. Ed edition, 1999
The Sokal Hoax: The Sham That Shook the Academy, University of Nebraska Press, 2000 מסת"ב 0803279957
A House Built on Sand: Exposing Postmodernist Myths About Science, Oxford University Press, 2000
Intellectual Impostures, Economist Books, 2003 - ^ "When we are working intensively, we feel keenly the progress of our work; we are elated when our progress is rapid, we are depressed when it is slow." page 131, in the section on 'Modern heuristic'-- the mathematician George Pólya (1957), How to solve it, Second edition.
- ^ "Philosophy [i.e., physics] is written in this grand book--I mean the universe--which stands continually open to our gaze, but it cannot be understood unless one first learns to comprehend the language and interpret the characters in which it is written. It is written in the language of mathematics, and its characters are triangles, circles, and other geometrical figures, without which it is humanly impossible to understand a single word of it; without these, one is wandering around in a dark labyrinth." —Galileo Galilei, Il Saggiatore (The Assayer, 1623) as referenced by G. Toraldo di Francia (1981), The Investigation of the Physical World מסת"ב 0-521-29925-X
- ^ George Pólya, How to Solve It
- ^ George Pólya, Mathematics and Plausible Reasoning Volume I: Induction and Analogy in Mathematics,
- ^ George Pólya, Mathematics and Plausible Reasoning Volume II: Patterns of Plausible Reasoning.
- ^ George Pólya (1957), How to Solve It Second edition p.142
- ^ George Pólya (1957), How to Solve It Second edition p.144
