Vetenskapsteori Introduktion till självständigt arbete Läkarprogrammet T10 Dag 1 Per Lytsy läkare/forskare Institutionen folkhälso- och vårdvetenskap Arbetsrehab, Arbets- och miljömedicin, UAS Innehållet för dagen Vad är vetenskapsteori, forskning, vetenskap och sanning Olika metoder att nå kunskap Empirism (kunskap ur erfarenhet) Rationalism (kunskap ur rationellt tänkande) Den hypotetiskt deduktiva metoden Lite om hypoteser och teorier Innehållet i morgon Vetenskap, ovetenskap och pseudovetenskap Paradigm och paradigmskiften Evidensbaserad medicin Det vetenskapliga samtalet Vetenskapliga aspekter på statistik Värderingar Etik, Moral, Ideologi Politik Vetenskapsfilosofi Kunskapsteori (epistemologi) Ontologi (Vad kan vi veta om världen) Vetenskapshistoria Idéhistoria De vetenskapliga metodernas historia Vetenskapsteori Vetenskapssociologi Paradigm Postmodernism/relativism Vetenskaplig metod Rationalism & empirism Kvalitativ och kvantitativ metodik Epidemiologi Studiedesign Effektmått Teoretisk modell m.m. Klinisk hälso- och sjukvård Evidensbaserad medicin Statistik Sannolikhet Signifikanstestning prövning Vad är vetenskap? Definition enligt nationalencyklopedin: Vetenskap = organiserad kunskap; som verksamhet ett systematiskt och metodiskt inhämtande av kunskap inom ett visst område. Två betydelser: kunskap och metoder för att inhämta kunskap Forskning själva processen för att nå kunskap Grundforskning har ingen bestämd tillämpning i sikte. Drivs av nyfikenhet Tillämpad forskning utförs med ett definierat syfte, en viss kunskap söks Utvecklingsarbete Forskning och Utvecklingsarbete (FoU), utredningsarbete, kvalitetssäkringsarbete - vilar på vetenskapliga resultat och syftar till att förbättra befintlig verksamhet Gränsen mellan olika ovanstående kategoriseringar är inte allttid glasklar 1
Forskning och etik Etikprövningslag som gäller forskning som avser människor (Lag 2003:460) Alla forskningsprojekt måste vara godkända av etisk-kommitté (6 st finns, ordförande är/har varit domare, ledamöter med vetenskaplig kompetens/ resp. lekmän) Principerna i EtikPrövningsLagen Människor som deltar i forskning behöver skyddas mot fysiskt, psykiskt och integritetsmässig skada. Forskning får bara göras om den kan ske med respekt för människovärdet Forskning sker utifrån informerat samtycke, forskningspersonen ska informeras om Relevant information om projektet, inkl. forskningens syfte Eventuella risker Att deltagande är frivilligt Att man när som helst kan avbryta sin medverkan Principen om informerat samtycke kan i särskilda fall åsidosättas Forskning ska endast godkännas om den förväntade eventuella nyttan är större än riskerna Principerna i EtikPrövningsLagen Forskning enligt EPN: Forskning: vetenskapligt experimentellt eller teoretiskt arbete för att inhämta ny kunskap och utvecklingsarbete på vetenskaplig grund, dock inte sådant arbete som utförs inom ramen för högskoleutbildning på grundnivå eller på avancerad nivå Inte helt konsekvent. Ibland är det svårt att veta var gränsen går. Kvantitativ och kvalitativ forskning Kvantitativ forskning: statistisk analys av insamlad data, dvs forskning på något som kan uttryckas med siffror Kvalitativ forskning deltagande observation + tolkning Anpassad efter Ronny Gustafssons sammanställning från Kunskapsansats som finns på www.infovoice.se Kvantitativ och kvalitativ forskning Kvantitativ forskning Kvalitativ forskning Helhetssyn/kontext Vill undersöka företeelser isolerat och Ser till helheten. Beroende av kontext. avgränsat. Mål Försöker beskriva och förklara samband. Letar Försöker förstå det mänskliga. Vad tror och efter universella/generella regler tänker människor? Ontologi (ontos = varande och logia = lära) läran om det som är Hur är världen beskaffad? Forskarens roll Forskaren är objektiv och utbytbar Forskaren har en relation till det som undersöks/kan ej självklart bytas ut Forskningsplan Försöker i förväg förstå och planera bort felkällor. Följsamhet mot data. Förståelse och hypotes byggs upp vart efter. Urval Data Representativt för en större population Storleken bör beräknas i förväg. Data utgörs av väl definierade och operationaliserade variabler som helst skattats med validerade instrument. Representativt för det fenomen som studeras. Storleken bestämmer forskaren under resans gång. Forskaren tolkar data och letar essenser, teman, mönster, uppfattningar. Epistemologi (episteme = kunskap, lärande, och logia = lära) läran om vetandet God forskning är Reliabel (tillförlitlig) Valid (mäter det jag vill mäta) Reproducerbar Pålitlig (dependability. Ung. reliabilitet) Transferabel (ung. överförbarhet) Överensstämmig (conformability. ung bekäftelsebarhet) 2
Ontologi (ontos = varande och logia = lära) läran om det som är Hur är världen beskaffad? Ontologi Läran om hur världen är beskaffad Existerar världen oberoende av våra sinnen? Existerar världen oberoende av våra sinnen? Ja! Realism Nej! Idealism En realist tror att det finns sann kunskap Sann kunskap är inte möjlig, objektiva fakta finns inte. Vilken ontologisk status har Sambandet mellan blodtryck och risken för död? Partikelfysik Standardteorin (kvarkar, leptoner, bosoner ) Så små att vi sannolik aldrig kommer att kunna observera dem. Vilken ontologisk status har de? Ja! Realism Existerar världen oberoende av våra sinnen? Nej! Idealism (Relativism) En realist tror att det finns sann kunskap Sann kunskap är inte möjlig, objektiva fakta finns inte. Partikelfysik En matematisk vetenskap vars slutsatser ibland strider mot sunt förnuft Max Tegmark: vårt matematiska universum Det finns multitversum oändligt många universum! Det finns parallella verkligheter som är identiska med vårt Epistemologi (episteme = kunskap, lärande, och logia = lära) läran om vetandet Vad innebär det att veta något? Hur får vi kunskap? Vad grundar vi vår kunskap på? En konsekvens är att allt som kan hända kommer att hända (eller har redan hänt) 3
? Epistemologi (episteme = kunskap, lärande, och logia = lära) läran om vetandet Vad innebär det att veta något? Hur får vi kunskap? Vad grundar vi vår kunskap på? Propositionell kunskap Icke-propositionell kunskap Propositionell kunskap Propositionell kunskap är kunskap om att saker och ting är på ett visst sätt: 1+3=4 Michael Jackson är död Hjärtat pumpar runt blodet i kroppen Icke-propositionell kunskap Icke-propositionell kunskap är färdigheter: Att kunna cykla Att kunna kliniskt ställa diagnosen sannolikt aortaaneurysm Att på ett professionellt sätt kunna ge en patient ett svårt besked Propositionell kunskap är sann eller falsk Medicinska yrkesutbildningar (sjukvårdare, läkare, biomedicinsk analytiker, sjukgymnast, etc.) syftar som regel till att ge både icke-propositionell kunskap (färdigheter) som propositionell kunskap. Vetenskaplig kunskap (i resultatform) utgörs av propositionell kunskap: de påstår något om hur världen är beskaffad. För att kunna förstå dessa resultat måste en individ även ha vissa färdigheter, såsom att kunna läsa, kunna tolka, göras beräkningar samt kunna värdera kritiskt. Om någon påstår sig veta (ha kunskap om) att storsjöodjuret finns är det meningsfullt att ta reda på om detta är sant eller falskt. En färdighet (icke-propositionell kunskap) kan inte vara sann eller falsk i denna bemärkelse. 4
Kunskapsanalys Platon (427-347 fvt) menade att: Kunskap är sann berättigad tro Kunskapsanalys Platon (427-347 fvt) menade att: Kunskap är sann berättigad tro En person p vet något, n, om och endast om: p tror att n är sant n är sant P är berättigad att tro at n är sant Elin vet att Michael Jackson (MJ) är död om och endast om: Elin tror att MJ är död Det är sant att MJ är död Elin är berättigad att tro att MJ är död Kunskapsanalys Kunskap förutsätter tro Vad är sanning? Olika teorier: Det är inkonsekvent att påstå att: Elin vet att Michael Jackson är död, men hon tror inte det. Den som vet något tror också detta, däremot kan man tro något utan att med säkerhet veta om det stämmer. Korrespondensteorin något är sant om det överensstämmer med verkligheten Koherensteorin något är sant om det är samstämmigt med ett omfattande system av satser, som alla är inbördes koherenta. Kunskapsanalys (Platon) Kunskapsanalys Några slutsatser av ovanstående bild: Det finns sanningar som vi inte känner till. En del av det vi tror är inte är sant. Vi kan aldrig med säkerhet veta om det vi tror idag verkligen är sant (fallibilism). 5
Kunskapsanalys Exempel på kunskap som visat sig vara falsk Den geocentriska världsbilden (att jorden var universums centrum). Evolutionsteorin människan är en del av en pågående evolution. Medicinsk kunskap som visat sig vara falsk Sanningen är temporär, till den motbevisas. When the facts change, I change my mind. What do you do, sir? John Maynard Keynes Magsår Behandling av onda ryggar Östrogenbehandling till kvinnor i övergångsåldern Ok kunskap är sann, berättigad tro, men hur når man fram till kunskap? Det vetenskapliga tänkandet började i Grekland omkring 600 år f. Kr. Naturalismen växte fram, det vill säga vetenskapsfilosofiska ståndpunkten att de fenomen man kan observera har naturliga (och inte övernaturliga) förklaringar. Två vetenskapsteoretiska grundsyner växer fram Platon, (427-347 f Kr) och tog intryck av den pytagoreiska skolan som förespråkade teoretisk bevisföring. Platon blev därför förespråkare för rationalismen, en vetenskapsteoretiskt åskådning som förespråkar logisk-teoretiskt tänkande för att nå kunskap. Två vetenskapsteoretiska grundsyner växer fram Aristoteles (384-322 f. Kr), var elev och senare medlem i Platons Akademi och lade grunden för en rad nya discipliner så som logik, samhällsteori, biologi och språkvetenskap. Två olika vetenskapsteoretiska utgångspunkter Rationalism Kunskap nås genom logiskt tänkande Observationer ej nödvändiga Empirism Kunskap nås genom erfarenhet Observationer nödvändiga Aristoteles menade, till skillnad från Platon, att vetenskap i första hand är undersökning av hur världen ser ut. Idén att sann kunskap bygger på observationer kallas för empirism. Slutledningsmetod deduktion Slutledningsmetod induktion Platon och Aristoteles därmed lade grund för två olika grundsynsätt på vetenskap: rationalism kontra empirism 6
Hur skall världen förstås? I stort eller i smått? Demokritos 460-370 f. Kr. anses vara den som grundade atomläran. Demokritos var atomist, materialist och reduktionist och menade att allt i världen också liv och själsliv - kan förklaras av egenskaper och rörelse hos atomer (den minsta odelbara enheten). Hur skall världen förstås? Reduktionism Reduktionism betecknar idén att verkligheten bäst förstås genom att man förstår hur de följer av enklare fenomen som de består av. Biologiska processer kan förklaras som kemi Kemiska processer kan förklaras som fysik Hur skall världen förstås? Reduktionism Reduktionism betecknar idén att verkligheten bäst förstås genom att man förstår hur de följer av enklare fenomen som de består av. Biologiska processer kan förklaras som kemi Kemiska processer kan förklaras som fysik Hur skall världen förstås? Holism Holism är motsatsen till reduktionism. Iden kan spåras tillbaka till Aristoteles. Med holism menar man att helheten är något mer än summan av de ingående delarna. Reduktionism har starkt präglat den medicinska vetenskapen Rudolf Virchow, tysk läkare och patolog, gjorde banbrytande upptäcker av cellen i mitten av 1800-talet. Virchow trodde att alla sjukdomar skulle kunna förklaras av rubbningar i cellen. Kunskapsteoretisk världskarta (efter förlaga av Ronny Gunnarsson, läkare VG-regionen) Empirism Deduktion och induktion - två olika utgångspunkter för att dra slutsatser Reduktionism (atomism) Empirisk och reduktionistisk utgångspunkt. Exempel: depression orsakas av rubbningar av signalsubstanser i hjärnan Rationalistisk och reduktionistisk Exempel: matematiska och fysikaliska härledningar, sökandet efter naturlagar Empirisk och holistisk utgångspunkt Exempel: hur är det att leva med depression, vilka livsbetingelser ger upphov till depression Rationalistisk och holistisk Exempel: filosofisk forskning Holism Deduktion Härstammar ur rationalismen Bygger på logik och slutledningsförmåga Induktion Härstammar ur empirismen Bygger på observationer Rationalism 7
2014-11-04 Deduktion Dra slutsatser genom att logiskt härleda satser ur allmänna premisser. Deduktion - syllogismer Aristoteles visade att om man utgår ifrån följande typer av satser: Alla A är B Ett arguments giltighet har att göra med dess form, inte dess innehåll. Några A är B Aristoteles grundlade allmänna regler för korrekt argumentation i läran om syllogismerna. Inga A är B Några A är inte B så kan man utifrån tre satser som parvis innehåller en gemensam term bilda 256 kombinationer: Deduktion - syllogismer Exempel: Exempel på logisk giltig deduktion Modus ponens, metod för bekräftelse, princip: Om A så B Alla A är B Alla B är C A à B Alla A är C Av 256 möjliga kombinationer visade Aristoteles att 24 är logiskt giltiga. Detta är grunden för deduktion och gav upphov till de logiska härledningsreglerna. Exempel: Om blodtrycket är >140/90 mm Hg har patienten hypertoni Blodtrycket är >140/90 mm Hg ------------Patienten har hypertoni Härledningsregler (syllogismer) Deduktion Modus tollens, metod för förnekande, princip: Deduktion= logiskt giltigt bevis Om A à B inte B inte A Exempel: Om patienten är sjuk har hon feber Observera att om någon av premisserna är falsk kan slutsatsen vara logiskt giltig, men falsk.. P: Alla människor är odödliga. (felaktig premiss) Patienten har inte feber P: Sokrates är en människa. ------------- S: Sokrates är odödlig. Patienten är inte sjuk 8
Induktion slutledning baserat på observation Principen för induktion (induktiv slutledning) Gör flera observationer Upptäck ett mönster Inget talar emot mönstret Formulera en generell regel eller slutsats (inducera): -> Att inducera är att gå från det observerade till det icke observerade Induktion slutledning baserat på observationer Exempel: : alla korpar är svarta Exempel 1: Alla hittills observerade korpar är svarta Induktiv slutsats: en är styrkt Induktion slutledning baserat på observationer Exempel 2, induktiv slutsats: I ett stickprov i befolkningen bedömdes 1% ha schizofreni. Induktiv slutsats: Prevalensen schizofreni i befolkningen är cirka 1%. Induktionsproblemet (David Hume) Induktion innebär att man utgår från att tidigare observationer kan säga något om hur framtiden kommer att gestalta sig. Problem: hur rättfärdigar man induktiva slutledningar? Induktion är inte en logiskt giltig slutledning! Det kan komma en observation som motsäger din hypotes. Falsifikationism (även kallad kritisk rationalism) Karl Popper (1902-1994) Österrikisk filosof. Ingick i Wien-kretsen (logiska positivister) Popper förkastade induktiva slutsatser, det finns ingen garanti för att de är giltiga. Att använda induktion är därför irrationellt Lösningen: vi kan inte bevisa hypoteser, men vi kan förkasta dem Om A -> B Inte B Inte A (dvs. A kan förkastas) Falsifikationism (även kallad kritisk rationalism) Vi skall försöka falsifiera våra hypoteser! Om en teori överlevt många falsifieringsförsök, är den väl korroborerad. Ju mer korroborerad en teori är ju närmare sanningen. 9
Bygger på Poppers falsifikationism, men kan härledas längre tillbaka i tiden (William Whewell, engelsk vetenskapsman 1700-talet) Bygger på Poppers falsifikationism, men kan härledas längre tillbaka i tiden (William Whewell, engelsk vetenskapsman 1700-talet) Utgår både från rationellt tänkande (deduktion) och observationer (induktion) Utgår både från rationellt tänkande (deduktion) och observationer (induktion) lämpar sig att undersöka frågor som kan formuleras som hypoteser. Resulterar i att en hypotes är styrkt eller falsifierad. exemplet uralstring Under lång tid trodde människan att maskar, larver o.d. uppstod spontant utan föräldrar, så kallad uralstring. exemplet uralstring Francesco Redi formulerade en hypotes (uralstring existerar): H: Larver uppstår spontat i fisk och kött som ruttnar. Den italienske Läkaren Francesco Redi (1621-1697) tvivlade på detta. Han såg att flög flugor runt ruttnande kött innan det blev fullt av maskar. Var flugorna orsaken till maskarna? Och genomför ett experiment som skulle kunna testa hypotesen E: Om jag lägger kött och fisk som får ruttna i en försluten kolv (där flugor inte kan ta sig ner) så kommer jag efter en tid kunna iaktta larver. Om H så E exemplet uralstring Om H så E E falskt H falskt exemplet uralstring Men tänk om uralstring kräver luft? Det skulle kunna förklara varför uralstring inte skett de förslutna kolvarna. Alltså är teorin om uralstring fel Inga larver 10
exemplet uralstring exemplet uralstring H: Larver uppstår spontat i fisk och kött som ruttnar. Hj: Tillgång på luft påverkar inte uralstringsprocssen. Om H och Hj så E E falskt H eller Hj falskt Teorin om uralstring kunde förkastas. Och genomför ett experiment som skulle kunna testa denna hypotesen. E: Om jag lägger kött och fisk som får ruttna i en kolv övertäkt med gasbinda så kommer jag efter en tid kunna iaktta larver. Ställ upp en hypotes Ställ upp en hypotes Härled empiriskt testbara följer av hypotesen (och eventuella hjälphypoteser) Härled empiriskt testbara följer av hypotesen (och eventuella hjälphypoteser) Avgör sanningshalten av de empiriskt testbara påståendena med experiment och/eller iakttagelse Avgör sanningshalten av de empiriskt testbara påståendena med experiment och/eller iakttagelse Beroende på om de empiriska konsekvenserna är sanna eller ej år hypotesen styrkt eller falsifierad. Åtnjuter hög status som vetenskaplig metod Kan användas både vid kvantitativ och kvalitativ ansats. Kvantitativ risk för statistiska felslut Kvalitativ kräver tolkning om observationer är förenliga med hypotesen eller ej. En hypotes är ett ännu obevisat antagande om verkligheten er bygger på empiri (det finns ett problem/något oförklarat) Var kommer hypoteser ifrån? Inget entydigt svar - kreativ och intuitiv process! Kunskap underlättar, men kanske inte nödvändigt.. Problem: Alla forskningsfrågor kan inte formuleras som hypoteser, t.ex.. explorativ forskning. 11
prövning prövning Det ligger i hypotesers natur att man prövar dem (hypotesprövning) ibland teoretiskt men vanligen testas hypotesen mot empiriska data. H -> E Exempel: När Einstein presenterade den allmänna relativitetsteorin förutsade han att en stjärnas skenbara läge kommer att förändras då ljuset från stjärnan passerar nära solen. Om en förutsägelse är exakt är den dels lättare att kontrollera, och om förutsägelsen stämmer är bevisvärdet stort. Vid en solförmörkelse 1919 gjordes observationer som stämde överens med Einsteins förutsägelse, vilket ansågs som ett stark bekräftelse att teorin var riktig. Einstein förutsade inte bara att ljuset skulle böjas av utan beräknade även hur mycket (1,745 bågsekunder) vilket exakt stämde med hans förutsägelse. prövning Två viktiga principer för hur man ska bedöma bekräftelser av en teori eller hypotes: 1. Bekräftelsen är starkare ju exaktare den bekräftade förutsägelsen är. 2. Om det finns flera bekräftelser är deras samlade styrka större ju mer oberoende de är av varandra. Teori En teori är en förklaringsmodell som utgörs av samling styrkta hypoteser I vardagligt språk används ofta hypotes och teori som två synonyma begrepp Inom vetenskap används begreppet teori för något som är väl belagt, en lära. Ett exempel är utvecklingsläran, som bygger på Darwins tankar. En studie är ingen studie! Medicinska hypoteser kräver som regel bekräftelse i flera oberoende studier innan de anses som allmänt accepterade. En del naturvetenskapliga teorier benämns som naturlagar, till exempel Newtons upptäckt av tröghetslagen, kraftlagen och lagen om verkan och motverkan. och teori Relationen mellan hypotes och teori er och teorier måste överrensstämma med fakta. Det får inte vara motsägelsefulla. er och teorier måste vara testbara (verifiering eller falsifiering). (Intressanta) hypoteser och teorier är prediktiva, dvs. de kan användas för att göra förutsägelser om verkligheten eller framtiden. Teori Många teorier är så väl testade att forskning inte går ut på att försöka falsifiera teorin. Snarare är den inriktad på att undersöka frågeställningar relaterade till särskilda omständigheter. 12
2014-11-04 Forskningsprocessen: från hypotes till teori Forskningsprocessen: från hypotes till teori Förutsägelser, experiment och datainsamling Förutsägelser, experiment och datainsamling Ja! Utvärdera om hypotesen är förenlig med din data. Ja! er som ej falsifieras (alt. verifieras) kan nå status som vetenskaplig teori. Ger ev. upphov till kompletterande hypoteser. Nej, det stämmer inte. Förkasta hypotesen till förmån för en ny/reviderad hypotes (ad hoc hypotes) Forskningsprocessen: från hypotes till teori Nej, det stämmer inte. Förkasta hypotesen till förmån för en ny/reviderad hypotes Utvärdera om er testas/ hypotesen är förkastas/omformuleras förenlig med tills dessdinattdata. man finner en värdefull modell (ad hoc hypotes) er som ej falsifieras (alt. verifieras) kan nå status som vetenskaplig teori. Ger ev. upphov till kompletterande hypoteser. Ad hoc-hypotes Ad hoc betyder ordagrant till detta Förutsägelser, experiment och datainsamling Kunskapsgenrering genom hypotesprövning är en iterativ process. Utvärdera om hypotesen är förenlig med din data. En ad hoc hypotes är en hypotes som har sin upprinnelse att den ursprungliga hypotesen inte riktigt stämde. Ja! Exempelvis så kanske en ny smärtmedicin inte visade sig ge signifikant resultat i hela gruppen. Men vid analys visar det sig att kvinnor uppnått bättre smärtlindring än män. er som ej falsifieras (alt. verifieras) kan nå status som vetenskaplig teori. Ger ev. upphov till kompletterande hypoteser. Forskaren föreslår en ad hoc-hypotes: denna medicin hjälper mot en viss typ av smärta som är specifik för kvinnor. Ad hoc-hypotes Occams rakkniv er och teorier måste: Ad hoc hypoteser kan vara viktiga steg mot ny kunskap stämma överens med fakta vara motsägelsefria men som regel betraktas ad hoc hypoteser med skepticism eftersom de syftar till att förhindra att teorier/hypoteser falsifieras. vara prövbara (eller verifierbara) Ofta framförs även att teorier (och hypoteser) skall vara enkla. Enkelhetskravet brukar historiskt knytas till den engelska franciskanermunken och filosofen William Occam som formulerade en princip att filosofer och vetenskapsmän skall utgå från minsta möjliga antaganden vid formulering av hypoteser och teorier. Finns det verkligen skäl att tro att ad hoc-hypotesen är riktig? Eller är det forskarens försök att rädda en illa underbyggd hypotes? William Occam c.1285-c.1349 Denna idé går under Occams rakkniv. 13
Occams rakkniv Occams rakkniv betyder inte att hypoteser och teorier måste vara enkla att förstå, utan att de inte skall bygga på onödiga antaganden. Det finns ingen anledning att utgå från några antaganden som empirin inte kräver. Varianter på Occams rakkniv Naturen behagas av det enkla, ej av de överflödiga orsakernas ståt. Isaac Newton, Principa, bok 3 William Occam c.1285-c.1349 Om man bara gör antaganden som verkligen behövs (stöds av fakta) så ökar intersubjektiviteten, det vill säga sannolikheten att fler människor kan hålla med om antagandena. Det bidrar till att den kollektiva kunskapsmassan ökar. Det finns många historiska exempel på att detta är bra forskningsstrategi, även om det inte är en universell regel. Everything should be made as simple as possible, but not simpler. Albert Einstein Återkoppling av dagen Vad är vetenskapsteori, forskning, vetenskap och sanning Olika metoder att nå kunskap Empirism (kunskap ur erfarenhet) Rationalism (kunskap ur rationellt tänkande) Den hypotetiskt deduktiva metoden Lite om hypoteser och teorier 14