Vetenskapsteori Statistik och vetenskapsmetodik Gustaf Öqvist Seimyr Vad är vetenskap? Vetenskapen genomsyrar hela vår tillvaro Vi förstår både oss själva och andra i ljuset av vetenskapliga teorier Vetenskapen kritiseras oftast för hur den används snarare än vad den står för Det finns många exempel på vad som är vetenskap, men vad är det inte? Vetenskapsteorin är ett långt och komplext svar på frågan Vad är vetenskap? 2 1
Översikt för detta moment Introduktion till vetenskapsteori Vetenskapens historia Vetenskapens byggstenar Vetenskap och information 3 Varför är vetenskapsteori viktigt? Vetenskapen har på många sätt tagit över religionens roll som fundamental auktoritet Som med alla auktoriteter gäller det dock att inte lita blint på dem För att kunna värdera måste man veta något om vad vetenskap innebär Likaså är det viktigt att vara medveten om vetenskapens begränsningar Var drar man gränsen mellan vetenskapliga belägg och egna åsikter? 4 2
Aktuella frågor inom vetenskapsteorin Utvecklingen gör att fler och fler går från att vara förbrukare till att också vara utövare av vetenskap Vetenskapen blir ständigt mer specialiserad och svåröverskådlig, inte minst för forskarna själva Eftersom samhället har behov av nya former av kunskap bli tvärvetenskaplig forskning allt vanligare Vetenskapssamhället är mycket uppmärksamt på felkällor, men främst de som kan knytas till de egna metoderna eller ämnena 5 Vetenskapsteorins elementa Vetenskapsteorin utgör en samlingsbeteckning för olika reflexioner över vetenskapernas och de enskilda vetenskapsgrenarnas natur Vetenskapsteorin är till sin natur tvärvetenskaplig och består av följande områden: Vetenskapshistoria Vetenskapssociologi Vetenskapsfilosofi 6 3
Vetenskapshistoria Inom vetenskapsteorin använder man sig gärna av historiska exempel, både stora upptäckter och tankeväckande misstag Vetenskapen har också stora drag av att sig vara en historisk storhet, teorier och världsbilder har avlöst varandra Genom att studera hur forskarna har uppnått resultaten kan man bilda sig en uppfattning om vad som utmärker vetenskapen Gör vetenskapen framsteg eller handlar det bara om att olika betraktelsesätt avlöser varandra? Hur påverkar vetenskapen historien och tvärtom? 7 Vetenskapssociologi Vetenskapen är ett kollektivt företag och man talar därför gärna om forskarsamhället Precis som i alla andra samhällen finns det skrivna och oskrivna regler, maktförhållanden, förebilder, privilegier och olika intressen Att utbilda sig till forskare handlar mycket om att lära sig ett bestämda beteenden, särskilda umgängesformer och en speciell jargong Vilken roll spelar strävan efter makt och berömmelse, ekonomiska intressen, och politiska målsättningar för forskarnas arbeten? Hur påverkar vetenskapen samhället och tvärtom? 8 4
Vetenskapsfilosofi Vetenskapliga teorier kan tolkas på olika vis och detta är en uppgift för vetenskapsfilosofin Är det vetenskapens syfte att ge oss en korrekt bild av verkligheten, ge oss redskap att hantera den, eller något annat? Ska vi ta allt vad teorierna säger för vad det är eller bör vi kanske uppfatta dem mer som metaforer eller pedagogiska förenklingar? Vad ligger det egentligen i vetenskapliga grundbegrepp som förklaring, slutsats, belägg, teori, tolkning etc.? Hur påverkar vetenskapen vetenskapen och tvärtom? 9 Vetenskapsteorins dimensioner Vetenskapsteoretiska frågor kan vara av intern eller extern karaktär men också deskriptiva eller normativa Intern (vetenskapen i sig) Normativ (hur man ska göra) Deskriptiv (hur man gör) Extern (vetenskapen och omgivningen) 10 5
Vetenskapsteorins kontext Vetenskapen kan placeras in dimensionerna tro kontra vetande och individ kontra samhälle Individ åsikt kunskap Tro Vetande religion vetenskap Samhälle 11 Religion och vetenskap Det finns en spänning mellan religion och vetenskap, det ena utesluter dock inte det andra på något sätt 12 6
Var kommer vetenskapen ifrån? Egyptierna (ca 3000 f.kr.) och Babylonierna (ca 1500 f.kr.) använde sig tidigt av matematik och astronomi, men den kunskapen användes praktiskt I Indien och Kina har flera stora upptäckter gjorts, kunskapen bakom resulterade dock aldrig i vetenskapliga teorier Vanligtvis brukar man hävda att vetenskapen uppstod i antikens Grekland runt år 600 till 300 f.kr. 13 Det började med förenklingar En hel rad tänkare i de grekiska kolonierna började söka förklaringar till olika naturfenomen vilka härleddes till ett eller flera grundämnen Man rörde sig från en religiös och mytologisk tolkning av världen till en ide om skådande av verkligheten som den är (theoria) I detta följde de en reduktionistisk tankegång, vilken är ganska typisk för en stor del av vetenskapen Denna innebär att man för tillbaka till något mer grundläggande och enkelt, något man lättare kan överskåda och förstå 14 7
som så småningom blev till lagar De tidiga grekiska tänkarnas förklaringar var allmängiltiga, de framställdes som de gällde för alla delar av naturen Förklaringarna var också abstrakta, de hänvisade inte till gudar eller andra ting utan började mer och mer likna principer eller lagar Herakleitos (540-480 f.kr) menade att naturens förändringar var utmätta i en bestämd takt (metron) styrda av en bakomliggande lag (logos) Idén att det finns en abstrakt struktur i tingens uppträdande och att det är denna som vetenskapen ska förklara avspeglas fortfarande i namnen på en rad vetenskaper som slutar på -logi 15 som sedan blev till illusioner Redan en av de första filosoferna, Anaximenes (585-525 f.kr.), kom på att man kunde förklara något kvalitativt utifrån något kvantitativt Han menade att man kunde förklara ämnenas olika tillståndsformer som ett resultat av förtätning och förtunning av ett enda grundämne (luft) Denna tanke kom senare att visa sig hos atomisterna som hävdade att alla ting i verkligheten är sammansättningar av små färglösa partiklar Sött och surt, varmt och kallt samt färger existerar bara i enlighet med en vanlig uppfattning; i verkligheten finns det bara atomer och ett tomt rum Demokritos (460-370 f.kr.) 16 8
vilket bäddade för en konflikt Atomisternas vetenskapliga förklaring, som ju skulle göra verkligheten mer förståelig, gjorde den snarast meningslös Denna negativa form av reduktionism bäddade för en konflikt mellan den vetenskapliga och den vardagliga världsbilden I kölvattnet dök sofisterna upp, dessa fann utforskningen av naturen ofruktbar och ville hellre se till människans verklighet Människan kan ingenting veta. Allt växlar och förändras. Alla våra förnimmelser, särskilt sinnesintrycken, är därför sanna endast i det ögonblick vi upplever dem och för den som upplever dem Protagoras (481-420 f.kr) 17 Sokrates Sokrates (470-399 f.kr.) verkade som debattör och lärare i Aten på 400-talet före Kristus Introducerade den Sokratiska metoden, en pedagogisk metod baserad på att ställa frågor Bidrog även med insikter inom logik, etik och kunskapsfilosofi Ifrågasatte gängse seder, skick och trosföreställningar till den grad att han avrättades Vad vi vet om Sokrates gör vi genom hans lärjungar, framförallt Platon 18 9
Platon Platon (427-347 f.kr.) åkte efter Sokrates död till den pytagoreiska skolan i Syditalien Deras tankar om det teoretiska beviset gjorde stort intryck på Platon som sedermera betonar rationalismen Platon ansåg att logiskt tänkande och analyserande var överlägsen erfarenheten för att nå sann kunskap Platon grundar en matematisk-filosofisk skola och vi känner honom igenom hans föreläsningsanteckningar 19 Aristotele Aristoteles (384-322 f. Kr) var elev och senare medlem i Platons Akademi under 20 år Grundlade en hel rad nya discipliner: logik, psykologi, samhällsteori, biologi, språkvetenskap Aristoteles ansåg i motsats till Platon att verklig vetenskap i första hand ska baseras på en undersökning av hur verkligheten ser ut Aristoteles höll empirismen som viktigare än rationalismen och ansåg att det vi inte kan observera har vi svårt att få en sann kunskap om 20 10
Det första vetenskapssamhället Runt 300 f.kr. fanns det ett i någon mening vad vi kallar ett vetenskapssamhälle Euklides gav ut boken Elementa i vilken geometrin beskrives utifrån begrepp som axiom, definition, teori och bevis Ptolemaios utarbetade en avancerad astronomisk teori som gjorde det möjligt att förutse himlakropparnas positioner Galen genomförde både hjärn- och ögonkirurgiska ingrepp som inte skulle upprepas på över 2000 år 21 Vetenskapens synsätt Empirism Ny kunskap nås genom att observera verkligheten och dra slutsatser från dessa observationer Atomism Allt kan härledas ner till de minsta beståndsdelarna Holism Helheten förstås genom att noga beskriva de enskilda små delarna Rationalism Ny kunskap genom att utifrån logiska antaganden eller sanningar resonera oss fram till nya sanningar 22 11
Vetenskapen under medeltiden I Europa anammade katolska kyrkan Aristoteles läror och försvarade dem med kraft Vetenskapen levde kvar i kloster där tanken att antikens lärde hade svaren ledde till en stor auktoritetstro som hindrade utvecklingen I Mellanöstern däremot utvecklades den experimentella metodiken, något grekerna egentligen inte sysslat med Ibn al-haytham (965-1039) experimenterande med ljus, linser, speglar och gjorde flera viktiga upptäckter inom optiken 23 Den vetenskapliga revolutionen Nikolaus Kopernikus (1473-1543) fastlade efter observationer att planeterna inklusive jorden kretsade kring solen Johannes Kepler (1571-1630) visade matematiskt att planeternas banor måste vara elliptiska Galileo Galilei (1564-1462) gjorde genom experiment upp med antagandet att tunga kroppar faller snabbare än lätta René Descartes (1596-1650) uppfann koordinatsystemet och gjorde det möjligt att förena geometrin med algebran Isaac Newton (1643-1727) systematiserade användningen av experiment för att bekräfta teorier och definierade fysiken 24 12
Rationalism mot Empirism René Descartes (1596-1650) förkastar observation av verkligheten som en metod att nå ny kunskap och menar att enda säkra vägen är att genom filosofisk undersökning undersöka nya idéer och på så sätt tänka ut nya sanningar (deduktion) Följdes av Spinoza och Leibniz på kontinenten Francis Bacon (1561-1626) menade att man skulle eliminera subjektiviteten i forskningen genom att gå metodiskt och systematiskt tillväga. Bacon förespråkade att förutsättningslöst studera verkligheten och sedan dra slutsatser om nya teorier (induktion) Följdes av John Locke, George Berkley och David Hume i England 25 Descartes grunder för god vetenskap 1. Acceptera bara som sant det som du själv kan förstå är sant. Fördomar har ingen plats 2. Dela upp det problem du vill studera i så många mindre problem som möjligt 3. Börja studera och hitta svaret på det minsta och enklaste problemet först 4. Sammanställ resultaten i en så komplett förteckning att inga detaljer utelämnas 26 13
Upplysningen och romantiken Under 1700 talet gjordes det viktiga flera viktiga upptäckter inom kemin och botaniken genom systemerande De europeiska samhällena genomgick stora förändringar och man började se samhället som en föränderlig storhet Man försökte finna drivkraften bakom utvecklingen i förhoppningen att kunna tygla den på samma sätt som fysiken tämjt naturen Romantikerna med Rousseau (1712-1778) i spetsen uppfattade framstegstanken som naiv, människan blev fjärmad från naturen Den romantiska strömningen fick ett avgörande inflytande på humanioran som nu växte fram som vetenskaplig gren 27 Den industriella revolutionen Under 1800 talet blev naturvetenskapen professionaliserad och gjorde insteg på de offentliga läroanstalterna Termodynamiken utvecklades under början på 1800 talet, inte minst inspirererad av ångmaskinen Magnetismen och elektriciteten började undersökas, utvecklingen kulminerade när Maxwell år 1873 införde begreppet elektromagnetiska fält Även människan hamnade i fokus, denna tendens förstärktes när Darwin år 1859 lade fram sin evolutionsteori Ungefär samtidigt uppstod den experimentella psykologin som gjorde människan till föremål för undersökningar 28 14
Positivism och den logiska empirismen August Comte (1798-1857) ansåg att grunden i all vetenskap är matematik, genom denna matematiskt präglade vetenskap kan man få sann kunskap och då kan människan bygga sitt paradis på jorden Detta utvecklades sedan till den logiska empirismen som ansåg att ett huvudkrav på vetenskaplig kunskap var att den kunde verifieras Endast den observerbara verkligheten studeras Det som inte kan verifieras är meningslöst Metafysik kan inte verifieras och är alltså meningslös. Vetenskaplig teori är ett system av universella lagar En teori har ett teoretiskt språk och ett observationsspråk. En teori kan bekräftas genom att gjorda förutsägelser slår in Om det finns flera konkurrerande teorier skall man välja ut den sannolikaste. Vetenskaplig kunskap växer med tiden 29 Det hypotetiskt-deduktiva arbetssättet Karl Popper (1902-1994) var kritisk till de logiska positivisternas empiriska induktionsmetod då den inte kunde dra gränser mellan riktig vetenskap och ovetenskap Popper menade att trots aldrig så många observationer kan vi aldrig vara säkra på att en hypotes är hundraprocentigt sann, däremot kan vi försöka visa att den är falsk Popper hävdade att varje vetenskaplig teori är från början en tankemodell som vi kan formulera som ett antagande, en hypotes, teorierna måste sedan testas genom att man försöker falsifiera dem Popper förkastade empirismen och menade att vetenskapliga teorier tas fram genom deduktion 30 15
Den moderna vetenskapen Albert Einsteins (1879-1955) speciella relativitetsteori knöt 1905 samman tid och rum, 1915 ledde den allmänna relativitetsteorin till en revision av Newtons gravitationslag Niels Bohr (1885-1962) banade med sin teori om elektronernas banor i atomen vägen för kvantteorin, därmed bröt kvantfysiken med determinismen Werner Heisenberg (1901-1976) formulerade med sin obestämdhetsrelation att man inte samtidigt kan mäta var en elektron befinner sig och vilken hastighet den har Därmed stod det klart att den klassiska fysikens lag inte gäller för de allra minsta tingen och att vårt tankesätt inte riktigt räcker till 31 Humanvetenskapens framväxt Edmund Husserl (1859-1938) introducerade fenomenologin med tanken att man skall och kan sätta sin egen existens åt sidan för att hitta den sanna essensen av ett fenomen Martin Heidegger (1889-1976) ansåg att vi kan sätta vår förförståelse av fenomen inom parantes. För Heidegger är förförståelsen grunden vi står på när vi tolkar Hans-Georg Gadamer (1900-2002) förenade Husserls livsvärld och Heideggers existensfilosofi till en filosofi om den mänskliga förståelsens grundläggande villkor - det hermeneutiska förhållningssättet Det hermeneutiska förhållningssättet innebär en öppenhet för andra tolkningar och ett ifrågasättande av den egna förförståelsen 32 16
Vetenskapen idag Vetenskapen har idag nått en så hög grad av specialisering och rört sig i så många riktningar att det är svårt att uttala sig generellt om den En av de senaste utvecklingarna är en tendens till mer tvärvetenskaplig forskning (t.ex. hälsovetenskap, biokemi, datorlingvistik) Naturvetenskapen och humanvetenskapen har börjat närma sig varandra genom att man kombinerar metoder Liksom under 1800 talet finns det tendenser till en mer politisk styrning av forskningen (t.ex. genom målinriktade anslag) Engelska har blivit det nya latinet och den amerikanska forskningskulturen har blivit en förebild i stora delar av världen 33 Vetenskapens byggstenar Även om vetenskap bedrivs väldigt olika går det att hitta vissa gemensamma element som de flesta vetenskaper använder sig av Begrepp Kunskapskällor Metoder Förklaringar 34 17
Begrepp Ett begrepp är ett språkligt eller tankemässigt klassifikationsredskap De flesta vardagliga begrepp är ganska vaga, så är det också ofta inom vetenskapen (t.ex. samhälle, planet) I vetenskapen försöker man dock nå en högre grad av precision och klarhet genom att erbjuda explicita definitioner Man försöker att bestämma de nödvändiga och tillräckliga betingelserna för att något ska falla inom begreppet Normalt sett är begrepp i vetenskapen en blandning av dess gängse betydelse och vad man fastställer att det ska betyda 35 Kunskapskällor Vetenskapen finns i förlängningen av vårt vardagliga sökande efter insikter Forskare må vara begåvade, men de är inte i besittning av några andra sinnen eller någon annan logik än oss andra Sinneserfarenhet Tänkande Vittnesbörd 36 18
Sinneserfarenhet Inom vetenskapen strävar man efter att göra observationer under kontrollerade former Utöver att eliminera felkällor är avsikten att andra ska kunna utföra samma observationsprocedur under liknande omständigheter Nackdelen kan dock bli att förväntningarna gör att man upplever vad man förväntar sig att göra 37 Tänkande Alla vetenskaper är inte empiriska och ofta finns det ett gap mellan empiri och teori Istället använder man sig av rationellt tänkande och logiskt resonerande De logiska grundprinciperna innebär att man indirekt kan sluta sig till sanningen om ett påstående Identitetsprincipen Varje ting är identiskt med sig själv Motsägelseprincipen Ingen utsaga kan samtidigt vara sann och falsk Det uteslutna tredjes princip Varje utsaga är antingen eller falsk 38 19
Vittnesbörd Vetenskapen är en kollektiv verksamhet och ofta använder man andras formler eller bygger på andras experiment Inom vetenskapen är man dock noggrann med att källorna ska vara pålitliga och att upplysningar ska kunna spåras till var de kommer ifrån Inom vetenskapen ska man tänka själv och inte acceptera något som man inte kan kontrollera Det är felaktigt att motivera - eller avvisa - ett påstående endast genom att hänvisa till den som lagt fram det Det gäller att bygga sina ståndpunkter på äkta auktoriteter 39 Metoder Vetenskapliga metoder ska öka sannolikheten för ett riktigt resultat och främja att undersökningar blir enhetliga och upprepbara Metoder syftar också till att göra forskaren mindre beroende av till exempel intuition eller inspiration De mest generella metoderna handlar om slutledning, hur man når en slutsats på ett pålitligt sätt Deduktion Induktion 40 20
Deduktion När man med hjälp av enbart logiska slutledningsregler härleder något kallas det deduktion Om premisserna är sanna måste slutsatsen också vara det, de logiska slutledningsreglerna anses omedelbart uppenbara Med deduktion kan vi bara härleda det som redan finns i våra antaganden, definitioner och begrepp Modus ponens: Om p, så q p Alltså: q Modus tollens: Om p, så q Inte q Alltså: Inte p 41 Induktion Att dra slutsatser genom att generalisera enstaka iakttagelser till en slutsats kallas induktion Avsikten med induktion är att den ska leda oss till en slutsats som säger mer än premisserna Användningen av induktion innebär att man måste släppa kravet på visshet för att uppnå kunskap som är betydelsefull Inom vetenskapen ställer man ytterligare krav på induktionsmetoden - dels att observationer gjorts under kontrollerade former, dels att man gör ett så stort antal representativa observationer som möjligt 42 21
Förklaringar Normalt sett finns det många olika möjliga förklaringar till ett fenomen När man inte kan göra en logisk slutledning från en bestämd förklaring måste man avgöra vad som är den mest sannolika Ibland kan verka som det bara finns en rimlig förklaring, men då stödjer vi oss på implicit på bestämda kriterier som tillåter oss att bortse från de andra logiskt möjliga förklaringarna Inom vetenskapen hänvisar man explicit till en rad kriterier för val av teori som motiv för att föredra en hypotes 43 Enkelhet En enkel teori föredras framför en som är mer komplicerad Enkelhet kan vara både kvantitativt (antalet formler eller definitioner) eller kvalitativt (förklara något bättre eller snyggare) En gammal beteckning är Ockhams rakkniv efter medeltidsfilosofen William av Ockham (1285-1349) som ville skära ner antalet antaganden Tanken är att en enkel lösning oftast är den mer sannolika, samtidigt har vi lättare att förstå det som är enklare 44 22
Konsekvens Det är mycket graverande för en teori om den rymmer en motsägelse och inte är konsekvent Uppfyller en teori inte de logiska grundprinciperna kommer man med få undantag att ta den på allvar 45 Konservatism Inom vetenskapen finns en inbyggd försiktighet mot alltför djärva idéer, en väletablerad teori är ofta att föredra Så länge som en ny teori inte är klart mycket bättre än en existerande teori kommer det vara irrationellt att ansluta sig till den När alla andar förhållanden är lika, talar det till en teoris fördel om andra vetenskapsmän arbetar utifrån den Är en ny teori klart överlägsen, då kommer den utan vidare att ersätta en äldre mer beprövad teori 46 23
Djup I vetenskaplig sammanhang vill man gärna ha teorier som inte bara pekar på sammanhang utan också på de underliggande orsakerna En teori som kan förklara de underliggande orsakerna kommer alltid att föredras framför en som inte gör det Det är inte tillräckligt att bara luta sig mot logiska processer, teorier måste också vara precisa, begripliga och möjliga att tillgodogöra sig 47 Omfång Om en teori förklarar en hel rad olika fenomen lika bra som andra bara förklarar några av dem kommer en sådan att föredras Viljan att formulera en mer omfattande teori går dock på tvärs mot dess säkerhet, teorin blir djärvare och den som lägger fram den riskerar att inte ha lika gott belägg inom alla områden 48 24
Integration och fruktbarhet En ny teori ska gärna hänga ihop med andra redan etablerade teorier, har fler teorier ett positivt sammanhang kommer de att understödja varandra Ibland väljer man att satsa på en ny teori därför att den banar vägen för ny forskning, på samma sätt kan en teori avfärdas för den är svår att undersöka Valet av teori är i grund och botten en omdömesfråga, det finns inget som automatiskt säkrar att man gjort ett riktigt val 49 Sammanfattning Vetenskap kan ses som ett kollektivt systematiskt sökande efter kunskap om eller förståelse för hur något är uppbyggt eller fungerar Science is always wrong. It never solves a problem without creating ten more - George Bernard Shaw (1856-1950) 50 25
Vetenskap och information 51 26