Vad är en vetenskaplig teori?

Transcription

Vad är en vetenskaplig teori?
När man letar efter kunskap så kan man inte leta
efter det man redan vet, för då har man hittat det
innan man börjar.
På samma sätt kan man inte leta efter den
kunskap man inte har för hur ska man då veta vad
man letar efter?
Dagens föreläsning
Henrik Ohlsson, PhD, biostatistiker CPF, fil. Kand. idé- och lärdomshistoria
•  Vad är vetenskap?
•  Vetenskapshistoria
•  Kunskapsteorier
•  Vad är vetenskap?
1
•  Vad är vetenskap?
•  Är vetenskap sann?
•  Om man letar på måfå, är det
fortfarande vetenskap?
•  Finns det en övertro på vetenskapen
idag?
•  Kan man göra vetenskap om vad
som helst?
DEN VETENSKAPLIGA PARADOXEN
Vi vet hela tiden mer, eller annorlunda än
tidigare
Sanningarna är provisoriska
Vi kan aldrig hålla någon vetenskaplig teori
för definitivt säker kunskap
Vetenskapen utvecklas kontinuerligt
2
Vetenskapsteori
•  Vetenskapligt studium av vetenskap och
forskning
•  Exempel på frågeställningar:
–  Hur är en vetenskaplig teori uppbyggd?
–  Vad innebär en vetenskaplig förklaring?
–  Vad är en vetenskaplig metod?
–  Hur hänger vetenskap och samhällsutveckling ihop?
–  Hur fungerar det i forskningsvärlden?
•  Två perspektiv:
–  Normativt: Hur bör vetenskapen vara?
–  Deskriptivt: Hur är vetenskapen faktiskt?
Vetenskapsteori
•  Frågor om den vetenskapliga kunskapens natur tillförlitlig kunskap? I vilken grad vetenskapen är
påverkad av olika ideologier eller kulturer?
•  Filosofiska problem hos de olika specialvetenskaperna
(biologins, fysikens filosofi)
•  Samhällsvetenskapernas och humaniora - efterlikna
naturvetenskapen eller finns det en speciell metod för
dessa?
•  Skiljer sig kunskap om människors verksamhet från
kunskaper om naturfenomen?
3
Vad är en vetenskaplig teori?
De viktigaste kriterierna:
1) Falsifierbar. Dvs. det skall gå att hitta på
experiment, som motbevisar teorin, om den är
felaktig
2) Prediktiv. Dvs. resultat går att förutsäga. Det
skall gå att göra förutsägelser om framtiden
utifrån den
3) Metodisk insamling av information/fakta
4
Vad är en vetenskaplig teori?
•  Empirical testing: whether the theory or
technique is falsifiable, refutable, and/or
testable.
•  Whether it has been subjected to peer review
and publication.
•  The known or potential error rate.
•  The existence and maintenance of standards
and controls concerning its operation.
•  The degree to which the theory and
technique is generally accepted by a relevant
scientific community.
Varför ska man försöka motbevisa teorin?
•  Man har generellt sett väldigt lätt för att se
saker i sin omgivning som stämmer
överens med det man redan tror på
•  Enda sättet att få vetenskapen att gå
framåt, att hela tiden försöka hitta bättre
och bättre teorier som stämmer bättre och
bättre överens med verkligheten
5
Kan man bevisa något med vetenskap?
•  Nej - måste förlita sig på sannolikheter.
Sannolikheten att teorin ”alla korpar är
svarta” stämmer är otroligt hög, men den
kan aldrig bli 100 %
•  Vetenskapen vill nå absoluta sanningar
Vetenskapen är i ständig utveckling (t ex
läkarkåren)
→ vetenskapliga sanningar är inte
absoluta utan provisoriska
Rasbiologin - dominerande inom samhällsforskning under
1900-talets första halvsekel och legitimerade
tvångssterilisering
6
Pseudovetenskap
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Auktoritetstro
Bristande upprepbarhet
Handplockade exempel
Likgiltighet inför motsägande fakta
Ofalsifierbarhet
Ovilja till prövning
Bristande förklaringsvärde
Ad hoc-hypoteser
7
Varför vetenskapsteori
•  Skilja vetenskap från spekulation
•  Kritiskt granska
•  Vetenskaplig allmänbildning. Vidare
perspektiv
•  För att lära oss effektiva metoder
•  För att lära oss vetenskapens
begränsningar
•  För att förstå värdet av det vi gör i vår
vetenskap
Vetenskapen har förändrats över tid
Amatörperioden (-1800): rika män, breda intressen,
fritidssysselsättning, småskaligt (ansikte mot ansikte, brev)
Akademisk fas (1800-1940): institutionalisering, forskarutbildning, lön,
universitetsbaserat, frihet för forskaren
Professionell fas (1940-): tydligare kopplingar till samhällets behov
(samhällsnyttig forskning), samhället styr/tilldelar resurser, ökning av
publicering, IT- snabbare kommunikation
Nu samverkan: universitet - företag – stat (vill inte längre finansiera)
(Hur) ska staten stödja forskning? Vem ska fördela pengarna, och hur?
8
Kunskapsteori
Vetenskapsteorins historia
•  Försokraterna (omkring 600-400 f.Kr) var de första, som ställde frågor
om världen utan att ge svar på dessa, vilka inte motiverades utifrån
religion, mytologi
•  Teorier om världen och dess samband – inga övernaturliga
förklaringar- kritik, granskning och diskussion
•  Beviset för formeln viktigt
•  Thales
•  Hypotes -> Kritik -> ny hypotes -> grund för vetenskap och civilisation
9
Aristoteles
• 
• 
• 
• 
Logik
Syllogismer
Avstamp för vidare sanningsprövningar
Klassificeringsmetod och definition på
djurarterna i Egeiska havet
Den vetenskapliga revolutionen
•  Antiken – få experiment för att falsifiera (filosofi enda
vetenskapliga grenen)
•  Mörka medeltiden
•  Den vetenskapliga revolutionen
•  Jämför teorier med utfallet av experiment eller observationer
av verkligheten
•  Vetenskaper som exempelvis matematik och astronomi bli
mer tydliga
•  Hela världsbilden förändras i sina grundvalar
10
Den förändrade världsbilden
•  Ett från början trivialt problem - årstiderna förflyttade sig.
•  Galileo Galilei (1564-1642)
•  Genom experiment kunde man pröva vilken av flera
tänkbara teorier som stämde bäst med observationerna
•  Om en teori verkade riktig var andra oförenliga teorier felaktiga
"I do not feel obliged to believe that the same God who has endowed us
with sense, reason, and intellect has intended us to forego their use.“
Den vetenskapliga revolutionen
René Descartes (1596-1650)
4 grundregler för sund vetenskap:
1)  Acceptera bara som sant det som du själv
kan förstå att det är sant. Fördomar har
ingen plats. (Grundläggande skepticism)
2)  Dela upp det problem du vill studera i så många små
mindre delproblem som möjligt
3)  Börja studera och hitta svaret på det minsta och enklaste
delproblemet först. Ta det mest komplicerade delproblemet
sist
4)  Sammanställ resultaten i en så komplett förteckning att
inga detaljer utelämnas
11
Den vetenskapliga revolutionen
Isaac Newton (1643-1727)
• Grundläggande lagar för mekaniken och
gravitationslagen
• Systematiserade användningen av
experiment för att bekräfta teorier
• Kopplade ihop matematik och fysik på ett tydligare sätt
• Antikens död
• Präglade den moderna fysiken i ytterligare drygt 200 år
•  Newtons första lag: En kropp förblir i vila eller i likformig
rörelse så länge inga yttre krafter verkar på kroppen
•  Newtons andra lag: Kraft är lika med massa
multiplicerad med acceleration. Vilket också ger att
acceleration är lika med kraft dividerad med massa. Ju
större massa ett föremål har desto svårare är det att
accelerera detta
•  Newtons tredje lag: Två kroppar påverkar alltid
varandra med lika stora men motriktade krafter. Rekyl
12
Francis Bacon
•  Den första renodlade vetenskapsteoretikern
•  Behärska naturen genom att lära känna dess lagar
och enligt dessa ingripa i naturförloppen.
"Vetande är makt", och "naturen behärskas genom att man lyder
den". Därför måste forskaren göra sig av med vissa fördomar,
"idolerna".
•  Bacon urskiljer fyra ”idoler”:
•  Idola tribus, släktets idol, benägenheten att se naturen som analog
med människan (antropomorfism)
•  Idola specus, hålans idol de fördomar som kommer från individens
anlag, vanor, uppfostran och liknande
•  Idola fori, torgets idol, de fördomar som kommer från den mänskliga
samvaron, särskilt genom språkets makt över tanken
•  Idola theatri, den filosofiska traditionens villfarelse
Går metodiskt till väga i vetenskaplig verksamhet - induktion
Francis Bacon
● government financing is necessary to provide the
adequate level of
● basic research, which is necessary to provide the
scientific foundation for
● advanced technology, which accounts for a large part of
● economic growth.
13
•  Induktion:
–  Slutsats från specifika observationer till generella
lagar
•  Deduktion:
–  Slutsats från generella lagar till specifika
förutsägelser/förklaringar
•  Exempel:
–  Alla hundar är djur
–  Fido är en hund
–  Alltså är Fido ett djur.
Deduktion är maximalt säker
Logisk slutledning (deduktion) kan ge maximalt
säker kunskap på så sätt att om premisserna är
sanna så följer slutsatsen med logisk
nödvändighet.
Men deduktion ger oss inte ny kunskap.
14
Induktionsproblemet
Induktion ger oss ny kunskap men den kan
aldrig vara fullständigt säker
Induktionsproblemet: vi kan aldrig härleda en
allmän lag utifrån ett ändligt antal
observationer
Empirismen
•  Kritik av orsak-verkanrelationen som leder till en stark kritik
av induktion som en del av den vetenskapliga metoden.
•  Inget direkt logiskt samband mellan orsak och verkan – inga
sinneserfarenhet av sambandet mellan orsak och verkan
finns det inte någon grund för att säga att orsak följer efter
verkan annan än vanan.
15
Logisk positivism
•  Wienkretsen - som kombinerade två grundläggande
idéer: att endast observerbara fakta är vetbara och med
en djup tro på att studiet av filosofins frågor skulle
främjas av att man tog hjälp av de verktyg den nyligen
utvecklade formella logiken erbjöd.
•  Empirism hade gått i arv från de brittiska empiristerna
med filosofer som Locke, Hume, via Comte
•  Logiken ursprungligen från Frege, Russell, Wittgenstein
•  Filosofin skulle nå den exakthet naturvetenskapen
matematiken nått.
Verifikationsprincipen
Den logiska positivismen ville skilja vetenskap från
icke vetenskap genom att säga att vetenskapliga
påståenden ska kunna verifieras.
Det vill säga vi kan vi ska kunna avgöra med hjälp av
empirisk metod (induktion) om påståendet är
sant.
16
Den svaga verifikationsprincipen
När positivisterna insåg problemet
induktionsproblemet så ändrade de sitt krav på
vetenskaplighet till den ”svaga
verifikationsprincipen”:
”En utsaga är verifierbar (vetenskaplig) om det
är möjligt för erfarenheten att göra den
sannolik”.
Falsifiering
Diskuterar vetenskapens begränsningar
Karl Popper menade att teoriers vetenskaplighet måste
avgöras utifrån deras falsifierbarhet.
En teori är endast vetenskaplig om vi kan
härleda testbara konsekvenser ur teorin som kan visa att
teorin är falsk (kritisk rationalism).
•  “Whenever a theory appears to you as the only possible
one, take this as a sign that you have neither understood
the theory nor the problem which it was intended to solve”
17
Kritik mot induktivismen:
• observation
• induktion
• hypotes
I stället tänker sig Popper följande modell:
• problem
• hypotes
• tester
• falsifieringar
• ny hypotes
• tester
• falsifieringar
Gummiteorier
•  Om en teori inte kan visas vara falsk kan den
inte anses vara vetenskaplig enligt Popper
•  Det kan t ex vara ”gummiteorier” som kan
(bort)förklara alla observationer
18
Kritik mot falsifikationismen
• Den stämmer dåligt med hur forskning gått till
• Forskare försöker inte alltid aktivt falsifiera sin
teori
• Etablerade teorier har ibland blivit temporärt
falsifierade.
• Vad är relevanta falsifieringar av en teori?
Thomas Kuhn
•  ”The structure of Scientific revolutions” (1962)
•  Vetenskapens struktur i paradigm (vägledande):
•  1. Vad man skall iaktta
2. Vilka frågor som skall ställas
3. Hur de skall ställas
4. Hur svaren skall tolkas
•  Genom att acceptera paradigmet förenklas
vetenskapsmannens arbete genom att stora mängder fakta
kan tas för given. Teorier som kan härledas till paradigmet.
19
Normalvetenskap ”lägger pussel” → få fakta stämma med
teorin
↓
ibland anomalier/avvikelser – fakta passar inte i
paradigmet
↓
vetenskapen hamnar i kris → någon konstruerar
paradigm som stämmer bättre med fakta
↓
vetenskaplig revolution Kris → ett nytt paradigm
etableras. Någon slutpunkt kan man aldrig uppnå
Ej utbyggnad utan ombyggnad
Vetenskapen går ändå framåt, varje nytt paradigm tycks
förklara verkligheten bättre än det gamla
Feyerabend - ”Allt är tillåtet!” (1975)
• Alla stora framsteg hade skett när man
totalt struntat i de befintliga metodreglerna!
• Alla metodologier har sina begränsningar och det
enda som finns kvar är: "Allt är tillåtet!"
• Bundna av metodologins regler
• Men - en sociologisk komponent à övriga
vetenskapssamfundet har synpunkter på
metodologin
20
Exempel
•  Popper: Evolutionsteorin är falsifierbar, men inte
falsifierad. Kreationismen har betydligt svårare att klara
sig mot falsifikation (om man vill behålla falsifierbarheten).
•  Kuhn: Evolutionsteorin bildar ett paradigm som har gett
upphov till normalvetenskap, men det är omöjligt att hitta
någon normalvetenskap inom kreationismen.
Olika vetenskapliga metoder
•  Kvantitativa metoder: Räknar på data
(observationsmaterial)
•  Kvalitativa metoder: Tolkar data
21
KVANTITATIV METODTEORI
(hypotetisk-deduktiv metod)
1. Formulerandet av en hypotes
- Att formulera och avgränsa problemet
- Gå igenom relevant litteratur
- Utveckla ett teoretiskt ramverk
- Formulera hypotesen
2. Utformandet av undersökningen
- Kunskapskällor (hur datainsamlingen skall ske)
- Urvalsprinciper (vem/vad man skall hämta data från)
- Undersökningsmetod (något slags experiment eller en icke
experimentell metod)
3. Analys av kvantitativa data
Statistik
• 
• 
• 
• 
Kunskap kommer inifrån, från egna upplevelser
Forskningen vilar på tolkningar
Förklarar naturen, förstår själslivet
Nyfikenhet - det inre, det bekanta som vi erfar helt
och fullt
•  Humanistisk grund: förstå genom förmågan till
introspektion & empati
Hermeneutiken – ny kunskap som är stängd
för positivismen
Den hermeneutiska kunskapen - osäkrare än
den positivistiska men mer nyanserad
22
Framtiden
•  Under senaste årtiondena har ställningskriget mellan
empirisk-atomistiska metoder (positivism) och
empirisk-holistiska metoder (kvalitativa metoder)
minskat
•  Båda inriktningarna har ett berättigande och de
kompletterar varandra
•  Allt talar för att kriget mellan paradigmen kommer att
avta ytterligare.
Vetenskapssamhället
•  Vetenskapen är ett socialt fenomen med
sociala skrivna och oskrivna regler och
strukturer
•  Vetenskapen påverkar och påverkas av
det övriga samhället
23
Klassificering av vetenskap
•  Grundforskning - systematiskt och metodiskt söka
efter kunskap utan att någon speciell. tillämpning
•  Tillämpad forskning - systematiskt och metodiskt
söka efter kunskap med en speciell tillämpning
som mål.
•  Utvecklingsarbete - utnyttja forskningsresultat för
att åstadkomma nya produkter.
•  Uppdragsforskning - projektets inriktning,
omfattning och ambitionsnivå bestäms av
beställaren
Hur väljer man i praktiken bland
möjliga teorier/förklaringar?
Slutledning från bästa förklaringen: att
försöka att avgöra vilken förklaring som är den
bästa genom att bortse från förklaringar som
tycks vara irrelevanta eller långsökta och
sedan väga de återstående teoriernas styrkor
och svagheter.
24
Konsekvens
•  Konsekvens: Är teorin konsekvent eller
innehåller den några logiska motsägelser?
Enkelhet
•  Enkelhet: Man föredrar normalt sett en
enklare teori framför en mer komplicerad
(Ockhams rakkniv).
25
Konservatism
•  Konservatism: Man föredrar ofta en mer
väletablerad teori framför en helt ny.
•  Djup: Man föredrar teorier som förklarar
fenomen med hjälp av underliggande
mekanismer framför enkla
korrelationssamband
26
Omfång
•  Omfång: Man föredrar teorier som kan
förklara flera olika fenomen.
Integration
•  Integration: Man föredrar teorier som
hänger samman med andra
väletablerade teorier (koherens).
27
Fruktbarhet
•  Fruktbarhet: Man föredrar teorier som ger
upphov till nya frågeställningar, är lätt att testa
och som har praktisk nytta.
DEN VETENSKAPLIGA PARADOXEN
Vi vet hela tiden mer, eller annorlunda än tidigare
Sanningarna är provisoriska
Vi kan aldrig hålla någon vetenskaplig teori för
definitivt säker kunskap
Vetenskapen utvecklas kontinuerligt
28
Att diskutera
Vilka krav kan/bör man ställa
på vetenskapliga teorier?
–  Observationsbaserade?
–  Falsifierbara?
–  Uttryckta som generella lagar?
–  Nyttiga tillämpningar?
29