什麼是科學方法,它是如何工作的?

什麼是科學方法,它是如何工作的?

聲稱“的 科學尚未解決“關於氣候變化是對科學如何運作的大量無知的徵兆。

那麼什麼是科學方法,為什麼這麼多人,有時候包括那些受過科學訓練的人,卻錯了呢?

首先要明白的是,科學中沒有一種方法,沒有一種做事方式。 這與我們一般的推理方式密切相關。

科學與推理

人類有兩種主要的推理模式:演繹和歸納。 當我們以演繹方式推理時,我們梳理出已經可用的信息的含義。

例如,如果我告訴你Will在Cate和Abby的年齡之間,並且Abby比Cate年長,你可以推斷出Will必須比Cate更老。

答案已經嵌入到問題中,你只需要從你已經知道的東西中解開它。 這就是Sudoku難題的工作方式。 扣除也是我們在數學中使用的推理。

歸納推理超越了我們已經知道的信息,可以將我們的知識擴展到新的領域。 我們使用概括和類比來誘導。


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概括包括觀察自然界的規律性,並想像它們到處都是統一的 - 這部分是我們如何創造所謂的自然法則。

一般化也會創造一類東西,例如“哺乳動物”或“電子”。 我們還概括地定義了人類行為的各個方面,包括心理傾向和經濟趨勢。

類比在兩件事之間提出相似之處,並將其擴展為新知識。

例如,如果我發現一顆已經滅絕的動物的化石頭骨有鋒利的牙齒,我可能會想知道牠吃了什麼。 我今天尋找有活力的動物,它們有鋒利的牙齒,並註意到它們是食肉動物。

通過類比推理,我得出結論,動物也是食肉動物。

通過歸納和推斷與證據一致的最佳解釋,科學教給我們更多關於世界的信息,而不是簡單地推導出來。

科學和不確定性

大多數人 理論 或模型是與世界或其中的一部分的歸納類比。

如果對我的特定理論的輸入產生與現實世界相匹配的輸出,我認為這是一個很好的類比,因此是一個好的理論。 如果它不匹配,那麼我必須拒絕它,或者改進或重新設計理論以使其更具類似性。

如果我在時間和空間上得到許多相同類型的結果,我可能會得出結論。 但沒有多少成功可以證明我是對的。 每個確認實例只會增加我對自己想法的信心。 作為阿爾伯特愛因斯坦 有名的說:

沒有多少實驗可以證明我是正確的; 一個實驗可以證明我錯了。

愛因斯坦的一般和狹義相對論(它們是模型,因此他認為宇宙如何運作的類比)在很多條件下已經多次得到實驗證據的支持。

我們對這些理論充滿信心,可以很好地描述現實。 但它們不能被證明是正確的,因為證據是一種屬於演繹的生物。

假設 - 演繹法

科學也通過假設 - 演繹方法演繹。

它是這樣的。 我有一個假設或模型預測X將在某些實驗條件下發生。 實驗上,X在這些條件下不會發生。 因此,我可以推斷出理論存在缺陷(當然,假設我們相信產生非-X的實驗條件)。

在這些條件下,我已經證明我的假設或模型是不正確的(或至少是不完整的)。 我以演繹的方式推理這樣做。

但如果確實發生了X,那並不意味著我是正確的,這只是意味著實驗沒有表明我的想法是錯誤的。 我現在更加相信我是正確的,但我不能確定。

如果有一天毫無疑問的實驗證據違背愛因斯坦的預測,我們可以通過假設 - 演繹方法演繹他的理論不正確或不完整。 但是,沒有多少確認實例可以證明他是對的。

一個想法可以通過實驗進行測試,可以有實驗結果(原則上)表明這個想法是不正確的,是什麼使它成為一個科學的,至少根據科學哲學家 卡爾·波普爾.

作為一個不可測試的,因此不科學的立場的例子,採取由澳大利亞氣候否認者和一個國家參議員舉行 馬爾科姆羅伯茨。 羅伯茨堅持認為 沒有經驗證據 人為氣候變化

他最近在ABC的Q&A電視辯論節目的一集中獲得了權威證據 聲稱證據已損壞.

Brian Cox教授向參議員Malcolm Roberts解釋氣候科學。

然而,他聲稱沒有發生人為氣候變化的說法不能受到考驗,因為他不會接受任何顯示他錯誤的數據。 因此,他不是科學地行事。 他沉迷於 偽科學.

定居並不意味著證明

公眾理解科學的一個重大錯誤就是將已解決的問題等同於證明。 雖然愛因斯坦的理論是“定居的”,但它們並未得到證實。 但是,計劃讓他們不去工作將是完全愚蠢的。

正如哲學家約翰·杜威在他的書中指出的那樣 邏輯:探究理論:

在科學探究中,[科學]被確定為可以作為進一步探究的資源的標準,即被解決或知識的標準; 沒有以進一步調查中不予修改的方式解決。

那些要求科學在我們採取行動之前“定居”的人正在尋求在我們正在以歸納方式工作的演繹確定性。 還有其他混亂的來源。

一個是關於因果關係的簡單陳述很少見,因為自然界很複雜。 例如,一個理論可能會預測X會導致Y,但Y會因Z的存在而減輕,如果Q高於臨界水平則根本不會發生。 為了減少這個簡單的陳述“X導致Y”是天真的。

另一個原因是,即使可以解決一些廣泛的想法,細節仍然是熱烈討論的源泉。 例如,已經發生的這種演變肯定會通過任何理性的解釋來解決。 但是,有關自然選擇如何運作的一些細節仍在充實。

將自然選擇的細節與進化的事實混淆,非常類似於關於日期和來自建模和研究氣候變化的確切溫度的狡辯,因為很明顯地球一般正在變暖。

當我們的理論成功地預測結果,並形成一個本身就是成功的更高層次理論的網絡時,我們就有充分的理由將我們的行為置於其中。

智慧的標誌是在一個不確定的世界中前進,氣候變化,人類健康和地球生態學的科學給我們提供了比我們需要採取堅定行動所需要的數量級的信任。

在採取行動之前要求演繹確定性並不會使我們變得強大,它使我們陷於癱瘓。

關於作者

Peter Ellerton,批判性思維講師, 昆士蘭大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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