A tudományos módszer

Tartalom

1: Mi az a "tudományos módszer"?

A tudományos módszer a legjobb módja annak, hogy az igaz állításokat megkülönböztessük a hazugságoktól és tévedésektől. Az egyszerű leírása valahogy így néz ki:

1: Vizsgáld meg valamilyen szempontból az univerzumot.
2: Találj ki egy hipotézist, ami összeegyeztethető a tapasztalataiddal.
3: A hipotézis segítségével adj előrejelzéseket.
4: Teszteld az előrejelzéseket kísérletekkel vagy további megfigyelésekkel.
5: Változtasd meg a hipotézist az eredményeknek megfelelően.
6: Folytasd a 3. lépéstől.

A fenti modell figyelmen kívül hagyja a tudósok közti együttműködést az elméletgyártásban, valamint azt a tényt, hogy lehetetlen minden tudósnak saját kísérletekkel ellenőriznie minden egyes elméletet. Mivel az élet ehhez túl rövid, a tudósoknak meg kell bízniuk egymásban. Ha tehát egy tudós azt állítja, hogy elvégzett bizonyos kísérleteket és bizonyos eredményekre jutott, azt többnyire elhiszik neki, és a legtöbben nem foglalkoznak azzal, hogy a kísérletét megerősítsék.

A kísérletek megerősítése más kísérletek részeként szokott történni. A legtöbb tudományos értekezésnek az írói ösztönzik a többi tudóst a követésükre. Ennek az első lépése általában a már elvégzett kísérletek megismétlése. Ha tehát egy elmélet kiindulópontja megfelelő számú más munkának, akkor a kísérletei már sokszor meg lettek ismételve.

Néha beszélnek "kuhni paradigmaváltásról". Ez azt jelenti, hogy a tudományos ismeretek lassú növekedését időnként hirtelen gyökeres fordulat szakítja meg. Ilyesmi előfordul, de ezután is a fent említett lépések következnek.

Sok tudományfilozófus amellett érvel, hogy nincs olyan, hogy a tudományos módszer.

2: Mi a különbség a tény, az elmélet és a hipotézis között?

A hétköznapi szóhasználatban az elmélet csak egy pontatlan és homályos csoportosítása a tényeknek. Egy tudós számára ezzel szemben az elmélet egy olyan fogalmi keret, ami megmagyaráz létező tényeket és előrejelez újakat. Példának okáért, ma reggel láttam a napfelkeltét. Ez tény. Ezt a tényt megmagyarázza az az elmélet, mely szerint a Föld gömb alakú és forog a tengelye körül miközben a Nap körül kering. Ez az elmélet továbbá megmagyaráz más tényeket is - úgy mint az évszakok változását vagy a holdfázisokat - és lehetővé teszi, hogy előrejelzéseket tegyek azzal kapcsolatban, hogy mi fog történni holnap.

Ez azt jelenti, hogy bizonyos szempontból a "tény" és az "elmélet" szavak egymással felcserélhetőek. A naprendszer felépítésére, amit egy egyszerű példaként hoztam fel az "elméletre", általában úgy tekintünk, mint egy tényre, amit Newton gravitációelmélete magyaráz meg, és így tovább.

A hipotézis egy kísérleti elmélet, ami még nem lett ellenőrizve. A tudós többnyire kitalál egy hipotézist és kipróbálja helytállóságát a meglévő adatok segítségével. Ha a hipotézis kiállta a próbát, elméletté vállik.

A tudományos elméletek és hipotézisek fontos tulajdonsága a "cáfolhatóság". Ez azt jelenti, hogy kell lennie olyan kísérletnek vagy felfedezésnek, ami be tudná bizonyítani, ha az elmélet hamis. Például Einstein relativitáselmélete előrejelzéseket tesz bizonyos kísérletek eredményeire. Ezek a kísérletek végződhetnek olyan eredménnyel, amik ellentmondanak ennek, tehát az elmélet cáfolható.

Ezzel szemben az az elmélet, hogy "egy vállad felett lévő láthatatlan manó olvassa ezt a szöveget" nem cáfolható. Nincs olyan kísérlet vagy lehetséges bizonyíték ami cáfolhatná a láthatatlan manók létezését. A manó-hipotézis tehát nem tudományos. Viszont a "negatív manó-hipotézis" (az, hogy nem léteznek) tudományos. Cáfolni tudod, ha elkapsz egyet. Ugyanez vonatkozik a jetikre, az UFOkra és a Loch Nessi szörnyre.

3: Képes a tudomány bizonyítani valamit?

Igen és nem. Attól függ, mit értesz "bizonyítás" alatt.

Például van egy kis bizonytalanság a tekintetben, hogy az elhajított tárgyak visszahullanak-e a földre (az űrhajóval most ne foglalkozzunk). Valaki végezhet egy tudományos megfigyelést, mely szerint "a dolgok leesnek". Ellenőrzésképp feldobhatok egy követ a levegőbe. A múltbéli megfigyeléseim eredményeit használva megjósolhatom, hogy a kő le fog esni. Ejha - eltaláltam!

De legközelebb, mikor feldobok egy követ, lehet hogy nem esik le. Lebeghet vagy továbbrepülhet felfelé. Tehát ezt az egyszerű tényt sose lehet igazán bizonyítani. De nagyon konoknak kell lenned, ha azt várod, hogy a legközelebbi dobásnál a kő ne essen le. Hétköznapi szóhasználatban tehát mondhatjuk azt, hogy az elmélet igaz.

Gondolhatsz úgy a tényekre és elméletekre (nem csak a tudományosakra, hanem a hétköznapiakra is) mint amik valamilyen súlyú bizonyossággal rendelkeznek a biztosan hamis és a biztosan igaz között. A felső végén vannak az olyan tények mint "a dolgok leesnek". Az alsó végén van az, hogy "a Föld lapos". A középső részen van hogy "Szívproblémák miatt halok meg.". Néhány tudományos elmélet közelebb van a felső határhoz mint a többi, de soha egyik se érheti el. A szkepticizmus rendszerint a felső határhoz nagyon közeli tényeknek és elméleteknek ellentmondó állításokra irányul. Ha a skála közepéhez közel álló ötletekről szeretnél beszélgetni (ezek olyan dolgok, amikkel kapcsolatban jelenleg is igazi viták folynak a tudományos életben), akkor jobb ha egy hozzáértő szakemberekből álló csoporttal vitatkozol.

4: Ha a tudományos elméletek folyamatosan változnak, hol van az igazság?

1686-ban Isaac Newton előállt gravitációs elméletével. Ez volt minden idők egyik legnagyobb intellektuális teljesítménye. Az elmélet megmagyarázott minden megfigyelést és olyan előrejelzéseket adott, amiket később teszteltek és a kor műszereinek pontosságán belül helyesnek találtak. Amilyen messze csak elláttak, Newton elmélete igaznak bizonyult.

A tizenkilencedik században már pontosabb műszerekkel tesztelték Newton elméletét, és néhány apró eltérést találtak (például a Merkúr pályája nem volt egészen megfelelő). Albert Einstein megalkotta a relativitáselméletet, ami megmagyarázta az újonan felfedezett tényeket és további előrejelzésekkel szolgált. Ezeket az előrejelzéseket azóta teszteltük és a műszereink pontosságának határain belül helyesnek találtuk őket. Amilyen messze csak ellátunk, Einsten elmélete igaznak tűnik.

Szóval hogyan változhat meg az igazság? A válasz az, hogy sehogy. Az Univerzum továbbra is ugyanaz, ami volt és Newton elmélete is olyan igaz mint ezelőtt. Ha elmész egy fizikakurzusra, Newton törvényeit fogják tanítani neked. Előrejelzéseket tudsz tenni a segítségükkel, és az előrejelzések továbbra is megfelelőek lesznek. Csak akkor van szükséged Einstein elméletére, ha olyan dolgokkal foglalkozol, amik fénysebességhez közeli sebességgel mozognak. Ha átlagos sebességekkel és nem túl erős gravitációs mezőben dolgozol Einsten elméletével, (majdnem) pontosan ugyanazt a választ kapod, mint amit Newtonéval kaptál volna. A különbség csak annyi, hogy tovább tart a számolás, mivel Einstein elmélete több matematikát tartalmaz.

Még egy megjegyzés az igazságról: a tudomány nem hoz erkölcsi ítéleteket. Bárki, aki megpróbál a természet törvényeiből morális következtetéseket levonni, nagyon veszélyes talajon jár. Az evolúcióelmélet különösen megszenvedte ezt. Használták a nácizmus, a kommunizmus és minden más köztük lévő -izmus megindoklására. Ezek a megideologizálások teljesen tévesek. Ugyanígy, bárki aki azt mondja, hogy "az evolúcióelmélet gonosz, mivel a kommunizmus támogatására használták" (vagy bármilyen hasonló -izmuséra), elkalandozott a logika ösvényéről.

5: "A különleges állítás különleges bizonyítékot igényel"

Különleges állítás az, ami a fentebb említet skála felső részéhez közel lévő tényeknek ellentmond. Ha tehát meg akarsz cáfolni egy ilyen tényt, jobb ha vannak hozzá olyan tényeid, amik magasabban helyezkednek el a bizonyossági skálán.

6: Mi az az Occam borotvája?

A borotva mögött meghúzódó indok az, hogy bármely adott tényekhez végtelen számú elmélet létezik, ami képes megmagyarázni azokat. Például ha van egy grafikonod 4 darab egy egyenesen lévő ponttal, akkor a legegyszerűbb elmélet ami megmagyarázza őket a lineáris összefüggés, de ezen felül tudsz végelen számú különböző görbét rajzolni a 4 ponton keresztül. Nincs bizonyíték arra, hogy az egyenes volna a megfelelő, de ez a legegyszerűbb lehetséges megoldás. így tehát nyugodtan használhatod, amíg valaki nem jön egy ponttal ami kívül esik az egyenesen.

Továbbá, ha van néhány ezer pontod egy egyenesen, és valaki azt sejteti, hogy lehet egy pont, ami kívül esik rajta, nagy a valószínűsége annak, hogy nincs igaza.

Gyakran felhozzák Occam borotvája ellen a következőt:

Ez az egyszerű elmélet hamisnak mutatkozott; az igazság összetettebb. Occam borotvája tehát nem működik.

A borotva semmit sem mond nekunk az igazságról vagy az elméletről, csak annyit mond, melyiket teszteljük először. Az egyszerűbb elméleteket egyszerűbb cáfolni.

Ezzel összefüggő szabály, amit az összeesküvés-elméletekkel szemben fel lehet használni, Hanlon borotvája: "Sose tulajdonítsd rosszindulatnak azt, ami kellően megmagyarázható az ostobasággal.". Ezt a definíció a "The Jargon File"-ból származik (amit Eric Raymond szerkeszt), de van aki Robert Heinleinnek tulajdonítja egy 1941-es "A birodalom logikája" című művéhez kapcsolva.

7: Galileit is üldözték, csakúgy mint X kutatót napjainkban.

Rendkívüli állításokat tevő emberek gyakran hivatkoznak Galileire annak példájaként, hogy egy nagyszerű tehetséget üldözött a vezetés eretnek nézeteiért. Azt állítják, hogy a tudósok vezető rétege fél hogy bebizonyítják tévedését és próbálja elkendőzni az igazságot.

Ez egy klasszikus összeesküvés-elmélet.

A szokásos visszavágás arra, hogy "kinevették Kolumbuszt, kinevették Galileit", az, hogy "De kinevették Bozót, a bohócot is". (Forrás: Carl Sagan, Broca agya, Akkord kiadó, 2001.)

Mellékesen, a Galilei üldözéséről és a Kolumbusz kigyúnyolásáról szóló történetek egy kicsit ki vannak színezve.

Az egyházi személyek Galilei elmélete iránt eleinte érdeklődést tanúsítottak, sőt néha még támogatóan is álltak hozzá, annak ellenére hogy még nem találták meg annak a módját, hogy beépítsék a teológiába. A legnagyobb ellenfelei a tudósok voltak - mivel nem tudott szilárd bizonyítékot mutatni, nem fogadták el a modelljét. Galilei egyre idegesebb lett, tudatlannak kiáltotta ki őket és a nyilvánosság előtt kijelentette, hogy az ő modellje a helyes - így került konflikusba az egyházzal.

Amikor Kolumbusz felvetette útjának ötletét, a Föld gömb alakja általánosan elterjedt nézet volt, annak ellenére hogy az átmérője még vitatható volt. Kolumbusz egyszerűen csak úgy hitte, hogy a Föld jóval kisebb, míg ellenzői azt vallották, hogy az út túl hosszú lenne. Ha Amerika nem esett volna az útjába, valószínűleg nem járt volna sikerrel. Az a mítosz, hogy "kinevették, mert hitt abban hogy a Föld gömb alakú" egy amerikai szerzőtől származik, aki szándékosan meghamisította a történelmet.

8: Mi az a "kísérletező-hatás"?

A kísérletező tudattalan befolyása a kísérlet eredményére. Ez kétféle ok miatt történhet:

o A tudósok gyakran csinálnak olyan kísérletet, ahol kis méretű hatást vagy különbséget kell megfigyelnük.

o A kísérletek sok pontosan ugyanúgy kezelt mintát igényelnek a következetes eredményekhez.

A fenti hibaforrások egyike sem igényel tudatos csalási szándékot.

A klasszikus példája az első típusú torzításnak az "N-sugárzás", amit a század elején fedeztek fel. A detektálásához a kutatónak alig látható felvillanásokat kell figyelnie a szcintillátoron. Sok tudós számolt be a sugárzás észleléséről. Rászedték magukat. További részletekért lásd a "The Mutations of Science"-t a "Science since Babylon"-ban Derek Pricetől (Yale Univ. Press) illetve magyarul Beck Mihály Tudomány-áltudomány című könyvét (Akadémiai kiadó, 1978.) az 53. oldaltól, valamint a http://www.ibela.sulinet.hu/atomfizika/rontgen/rtgaltud.htm weblapot.

A második típusú torzítás klasszikus példája a származás és az agyméret részletekbe menő vizsgálata a múlt században. A koponya űrtartalmát úgy mérték meg, hogy söréttel vagy mustármaggal megtöltötték, majd megmérték a beletöltött anyag tömegét. Az eredményekben mutatkozó jelentős különbségről az tehetett, hogy egyes koponyákat jobban megtöltöttek mint másokat. A részletes történetért lásd Stephen Jay Gouldtól Az elméricskélt ember-t (Typotex kiadó, 1999.).

További információk:

T.X. Barber, "Pitfalls of Human Research", 1976.
Robert Rosenthal, "Pygmalion in the Classroom".

9: Milyen gyakoriak a tudományos csalások?

Ebben az egyszerű formában a kérdés megválaszolhatatlan, hiszen a fel nem fedezett csalás definíciója szerint mérhetetlen. Természetesen sok felfedezett tudományos csalás történt. Sokan ezzel amellett érvelnek, hogy a tudományos eredmények (főleg amiket ők nem szeretnek) semmit sem érnek.

Ez az érv figyelmen kívül hagyja azt a rendszeres gyakorlatot, hogy a tudományos eredményeket más tudósok reprodukálják. Minden fontos kísérletet sokan és sokszor megismételnek. Az a feltevés tehát, hogy a tudósok például hazudnak a szén-14 kormeghatározásról, előfeltételezi számos tudós titkos összeesküvését. Lásd még az előző kérdést.

Az ismert és dokumentált tévedések létezése ellenben jól illusztrálja a tudomány ön-ellenőrző mivoltát. A tudomány számára nem jelent problémát ha a tudósok egy része hazudik, mivel semmilyen fontos eredményüket nem veszik komolyan amíg nem ellenőrizték azokat tőlük függetlenül. Emiatt olyan munkákra kell korlátozniuk magukat, amik iránt senki se érdeklődik és csak olyan eredményeket kaphatnak, amik előre várhatóak. Egy olyan tehetséggel és ambícióval bíró ember számára, mint amilyennek egy Ph.D-hez lennie kell valakinek, ez nem túl élvezetes karrier.

Továbbá a legtöbb tudós idealista. Látják a tudomány szépségét és annak felfedezését elhivatottságból űzik. Ennek híján a legtöbbjük valami sokkal jobban jövedelmező dolggal foglalkozna.

Ezek az érvek azt sugallják, hogy a tudományban a fel nem fedezett csalások ritkák és jelentéktelenek.

A fenti érvek nem meggyőzőek az orvosi kutatások terén, ahol a vállalatok gyakran eltitkolják vagy meghamisítják az adataikat, hogy a saját terméküket támogassák. A dohánygyárak rendszeresen előállnak annak "bizonyításával", hogy a dohányzás ártalmatlan, a gyógyszergyárak pedig meghamisítanak és eltitkolnak adatokat a fontos termékeik biztonságával és hatékonyságával kapcsolatban.

További részleteket, több tudományos csalásról mint amire valaha is gondoltál, Alexander Koln False Prophets (Hamis próféták) című könyvében találsz.

Lásd még a "Betrayers of the Truth: Fraud and Deceit in Science"-t (A tudomány árulói: csalások és megtévesztések a tudományban) William Broadtól és Nicholas Wadetől (Oxford 1982), illetve magyarul Beck Mihálytól a Tudomány-áltudományt (Akadémiai kiadó, 1978.).

A tudományos csalásokkal és a vitatható magatartásokkal kapcsolatos a SCIFRAUD levelezőlista, amire egy "listserv@uacsc2.albany.edu" küldött "sub scifraud " levéllel lehet feliratkozni (a lista angol nyelvű).

10: A tudósok szemellenzőt viselnek?

Az egyik leggyakoribb vád a tudomány főáramával szemben, hogy kísérletezők csak azt látják amit eleve látni akarnak. A tudósok gyakran visszautasítják egyes ötletek vizsgálatát, mivel a "tudomány" azt mondja nekik, hogy ez idő- és erőpocsékolás lenne. Ennélfogva lemaradnak olyan gondolatokról, amik nagyon hasznosak lennének.

Ez a "szemellenző"-érvelés a lovak szeme elé rakott bőr-árnyékolólapok analógiájára épül (amik miatt az állat csak az úton előrefele lát). Gyarkan hivatkoznak rá a new-age hívők és az alternatív gyógyászat védelmezői.

Az biztosan igaz, hogy a tudomány fő áramába be nem illeszkedő ötletek nehezen honosodnak meg. Másrészt az esély egy tudományos forradalomra nagyon csábító: gazdagsággal, hírnévvel és Nobel-díjjal kecsegtet. Emiatt mindig akad egy-két tudós aki szívesen megnéz bármi újat.

Ha ilyen ötleted van, ne feledd, hogy a bizonyítási kötelezettség a tiéd. Egy tudományos forradalom elindítása hosszú és nehéz munka. Ne is várd hogy könnyű legyen - ha az lenne, minden héten lenne egy.

Ez a dokumentum a sci.skeptic FAQ részleges fordítása. Változatlan formában és ezen szerzői jogi információk megjelentetésével szabadon felhasználható.
Copyright 1993 Paul Johnson. (Paul@treetop.demon.co.uk)
Fordította: V. G.