Vísindi og vísindaleg aðferð

Ólafur Halldórsson


Það er öllu nútímafólki nauðsyn að hafa einhverja hugmynd um viðfangsefni hinna ýmsu vísindagreina. Að öðrum kosti verðum við utanveltu og óhæf um að skilja eða leggja mat á algeng fyrirbæri í umhverfi okkar eða til dæmis umfjöllun fjölmiðla um ýmis málefni. Það er ekki nauðsynlegt að ná fullum tökum á eða skilja til hlítar aðferðafræði og inntak vísindagreina til að öðlast viðunandi þekkingu á meginatriðum, enda væri slíkt ekki vinnandi vegur. Í stuttu máli má segja að ein af forsendum þess að við getum verið virkir og ábyrgir einstaklingar sé að við höfum yfir að ráða þeirri lágmarksþekkingu sem þarf til að vera dómbær á vísindalega starfsemi sem hefur víðtæk áhrif á líf okkar, en til þess þurfum við að þekkja frumdrættina í heimsmynd nútímans.

Hvað eru vísindi? þessari spurningu má svara á ýmsan veg, en til dæmis má segja að vísindin séu eitt þeirra aðferðakerfa sem við notum til að auka þekkingu okkar á umheiminum. Meginhlutverk vísindalegrar starfsemi er að setja fram kenningar um ýmis fyrirbæri, byggðar á athugunum og niðurstöðum tilrauna. Slíkum kenningum er meðal annars ætlað að skipa hinu flókna og fjölbreytilega í tiltölulega fá allsherjarlögmál, sem auðvelda okkur skilning og gera jafnframt kleift að segja fyrir um ýmsa atburði og afleiðingar (til dæmis eldgos, veðurfar).

Vísindaleg aðferð. Oft er rannsóknaraðferðum vísindamanna lýst þannig:

Viðfangsefnið þarf að vera rannsakanlegt og þess eðlis að hægt sé að endurtaka rannsóknina. Dæmi um þetta er uppgötvun penisillínsins. Skoski bakteríufræðingurinn Alexander Flemming (1881-1955) hafði einhverju sinni skilið eftir bakteríurækt (staphylococcusa, sem meðal annars valda graftarígerð) óhjúpaða í nokkra daga. Þegar hann ætlaði að fleygja ræktinni veitti hann því athygli að bakteríurnar höfðu ekki vaxið á nokkrum hringlaga svæðum í ræktinni. Vafalaust höfðu menn oft áður haft sama fyrirbærð fyrir augum en ekki gert sér grein fyrir að þarna væri um neitt markvert að ræða, þ.e. rannsóknarefni. Flemming athugaði fyrirbærið og komst að því að sekksveppurinn Penicillium notatum hafði komist í bakteríuræktina á nokkrum stöðum og hindrað vöxt nálægra baktería. Orsökin reyndist vera efni (penicillin) sem sveppurinn gaf frá sér og hafði banvæn áhrif á bakteríurnar. Þegar rannsóknarefnið hefur verið afmarkað, er næsta stigið að setja fram:

Tilgátu, en það er rökstudd ágiskun um eðli fyrirbærisins. Tilgátan þarf að vera þess eðlis að hægt sé að setja upp skýrar og afgerandi tilraunir á grundvelli hennar.

Tilraunir eru einn erfiðasti áfangi vísindalegrar aðferðar. Völ er á ýmsum tilraunauppsetningum og verður að meta hvað best hentar í hverju tilviki. Dæmi um algenga tilraunauppsetningu í líffræði er samanburðartilraun, en hún getur t.d. falist í því að kanna áhrif einhverrar meðferðar á hóp lífvera sömu tegundar og bera hann síðan saman við sambærilegan hóp sem ekki fékk sömu meðferð. Dæmi um samanburðartilraun gæti verið prófun lyfs á mönnum, þar sem bornir væru saman tveir sambærilegir hópar manna. Öðrum hópnum væri gefið inn lyfið, en hinum þóknunarlyf (til dæmis töflur sem ekki hafa að geyma virka efnið en líta út eins og töflurnar sem hinn hópurinn fær). Ekki er alltaf hægt að setja fram fullnægjandi tilraunauppsetningu, og jafnvel er útilokað að beita beinum tilraunum við athuganir á ýmsum fyrirbærum. Nefna má sem dæmi athuganir á efnasamsetningu og hitastigi fjarlægra stjarna eða hugmyndir um uppruna alheimsins. Síðasta stig vísindalegrar aðferðar er stundun mednd:

Kenning, en það er eins konar ályktun byggð á tilraunaniðurstöðum. Kenningar verða að hafa forsagnargildi (þær gilda um fleiri atriði en þau sem rannsökuð voru), og stundum eru lögmál útskÿrð með kenningum (til dæmis er gaslögmálið útskýrt með sameindakenningunni).

Hugtakið kenning merkir skoðun eða rökstudd fullyrðing. Almennt er ekki talið að hægt sé að sanna nokkurn hlut endanlega, enda eru vísindalegar kenningar ævinlega til endurskoðunar.

Sumir líkja fyrrgreindri forskrift að vísindalegri aðferð við mýtu eða goðsögn, enda ber fyrst og fremst að lita á hana sem fyrirmynd í vinnubrögðum sem menn eigi að nálgast eftir því sem kostur er á. Vísindastarfsemi er margbreytileg, og aðferðafræði hinna ýmsu vísindagreina margháttuð og í samræmi við það sem hentar hverju sinni.

"Ekki er til villuheld, þrepuð vísindaleg aðferð. Það ferð eftir skapferli, kringumstæðum og þjálfun, hvernig vísindamenn nálgast viðfangsefnið. Það mun vera sjaldgæft að tveir vísindamenn nálgist sama viðfangsefni á sama hátt. Vísindaleg nálgun felast í því að sveigja hugann til hins ítrasta að því að öðlast skilning á gangvirki náttúrunnar. Við getum sett fram árangur af vísindalegum rannsóknum, en það merkir þó ekki að vísindalegar framfarir séu hnökralausar, öruggar og fyrirsjáanlegar." Brown & LeMay