Kulisy Badań Naukowych (Science Backstage PL)
Jak naukowcy odkrywają nowe informacje o świecie?

Jak naukowcy odkrywają nowe informacje o świecie?

Podsumowanie:

  • Naukowcy posługują się metodologią zwaną Metodą Naukową, aby uzyskać wgląd w to, jak działa świat.
  • Metoda Naukowa polega na zadaniu pytania, sformułowaniu hipotezy, przetestowaniu jej i ponownej ocenie w oparciu o wynik testu.
  • Hipotez naukowych nigdy nie można udowodnić, ale zawsze można je obalić.
  • Jeśli hipoteza została gruntownie przetestowana, staje się Teorią Naukową, którą można potencjalnie zastosować do praktycznych problemów.

Żyjemy w czasach, w których informacji jest więcej niż kiedykolwiek w historii ludzkości. Dzięki szybkiemu wyszukiwaniu w Internecie możemy znaleźć odpowiedzi na prawie wszystkie pytania; od „Jaka będzie jutro pogoda?” po „Ile lat ma nasza planeta?”. Sytuacja staje się jednak bardziej skomplikowana w przypadku najświeższych odkryć naukowych. Uzyskanie odpowiedzi wymaga wtedy znacznie więcej wysiłku niż sprawdzenie odpowiedzi w telefonie.

W tym artykule zamierzamy zbadać, w jaki sposób naukowcy starają się uzyskać nowy wgląd w działanie otaczającego nas świata i określić dlaczego nowe odkrycia mogą mieć na ten świat ogromny wpływ.

How do scientists learn new things about the world?_1

W większości dyscyplin naukowych nową wiedzę zdobywa się, stosując Metodę Naukową. Istnieje ona w różnych formach, ale zazwyczaj można je podzielić na cztery główne części: (1) rozpoznanie problemu i sformułowanie pytania badawczego, (2) wyprowadzenie hipotezy i prognozowanie wyników, (3) eksperymentalne testowanie tychże hipotez i prognoz, oraz (4) ponowną ocenę hipotezy w świetle wyników eksperymentalnych [1].

Aby zilustrować ten dość abstrakcyjny formalizm, możemy sobie wyobrazić następujący scenariusz: Chcielibyśmy zjeść tosta na śniadanie. Zauważamy jednak, że nasz toster nie działa i staramy się zbadać przyczynę. Formułujemy nasze pytanie badawcze: „Dlaczego toster nie działa?” i stawiamy hipotezę „Toster jest zepsuty”. Na tej podstawie możemy wywnioskować, że toster powinien nadal nie działać, gdy podłączymy go do innego gniazdka, co można łatwo przetestować eksperymentalnie. Użycie innego gniazdka do zasilenia tostera może dać dwa różne rezultaty. Każdy z nich różnie wpłynie na to jak ocenimy naszą hipotezę. Jeśli toster podłączony do innego gniazdka działa, będziemy musieli zmienić naszą hipotezę na „Pierwsze gniazdko jest zepsute”. Jeśli toster nadal nie działa, możemy to uznać za dowód na słuszność naszej hipotezy [2]. Aby nasze działanie było bardziej wiarygodne naukowo, powinniśmy powielić nasze wyniki, kontynuując testowanie tostera w wielu innych placówkach. Następnie, prosząc innych naukowców o odtworzenie naszych wyników, a później prosząc ekspertów o ocenę każdego aspektu naszego rozumowania w procesie zwanym recenzją naukową.

Należy zauważyć, że nawet jeśli odniesiemy sukces we wszystkich trzech powyższych krokach, nie możemy udowodnić, że toster jest zepsuty; możemy łatwo wyobrazić sobie scenariusze, w których toster nie działa po podłączeniu do różnych gniazdek, ale też nie jest zepsuty, np. przerwa w dostawie prądu. W rzeczywistości metoda naukowa nigdy nie dostarcza dowodu na hipotezę, ale zamiast tego oferuje sposób jej przetestowania i potencjalnego obalenia [1].

Jak naukowcy odkrywają nowe informacje o świecie?_2

Jeśli konkretna hipoteza nie poddaje się szeroko zakrojonym testom społeczności naukowej, zostaje ona zaakceptowana i staje się Teorią Naukową. Oznacza to, że chociaż wciąż można ją obalić w dowolnym momencie przez nowe dowody, jest uważana za „prawdziwą” w sensie praktycznym i opiera się na niej nowe badania. Naukowcy dążą do odkrywania takich teorii, ponieważ są one budulcem naszego rozumienia świata. Wiele z nich można nawet wykorzystać do przewidywania rzeczywistych lub hipotetycznych zdarzeń, na przykład tego, co się stanie, jeśli podamy pacjentowi określony lek lub wydrukujemy określony obwód na chipie krzemowym. Takie przewidywania można sformalizować w następujący sposób: (a) znamy lub potrafimy sobie wyobrazić zbiór obserwacji oraz (b) znamy teorię, która ma zastosowanie. Na podstawie tych dwóch składników możemy przewidzieć, że uzyskamy wynik w postaci (c). Słynnym przykładem może być (a) Sokrates jest człowiekiem, (b) wszyscy ludzie umierają, a zatem (c) Sokrates umrze. Jednak w rzeczywistości takie przewidywania często nie są deterministyczne, ale probabilistyczne, takie jak: (a) pacjent kaszle, (b) określony lek eliminuje kaszel w 70% przypadków, a zatem (c) pacjent zostanie wyleczony z 70% prawdopodobieństwem. Ten formalizm – choć w bardziej złożonych formach – jest rutynowo stosowany w dyscyplinach takich jak inżynieria czy medycyna i znacząco przyczynił się do ich sukcesu [1, 3].

Trudno jest nauczyć się czegoś naprawdę nowego o świecie. Aby uniknąć błędnych lub niewystarczających teorii, naukowcy nieustannie obserwują świat, stawiają hipotezy, testują je i ponownie weryfikują. W ten sposób poszerzamy horyzonty naszej wiedzy jako ludzkości, co ostatecznie oznacza, że z każdym dniem ​​zwiększa się ilość pytań na które nasz telefon jest w stanie podać nam wiarygodną odpowiedź.

Bibliografia:

  1. Poser H. Wissenschaftstheorie. 2nd ed. Stuttgart: Phillip Reclam jun. GmbH&Co. KG; 2012. https://www.reclam.de/detail/978-3-15-018995-5/Poser__Hans/Wissenschaftstheorie. Accessed January 24, 2022.
  2. OpenStaxCNX. Biology.; 2020. http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@14.1.
  3. Hempel CG, Oppenheim P. Studies in the Logic of Explanation. https://doi.org/101086/286983. 2015;15(2):135-175. doi:10.1086/286983