Metody Naukowe.pdf

3. Metoda Naukowa, Metodologia

Cała tajemnica, to metoda!

Tak więc już wiemy co to są i jakie są badania naukowe, czas zatem bliżej przyjrzeć

się metodzie naukowej, zwłaszcza w odniesieniu do nauk eksperymentalno teoretycznych

uprawianych z zasady na Politechnikach. Tutaj nasza oglna definicja nauki podana w

rozdziale pierwszym musi być uszczegłowiona, dla dobra samej nauki, a zwłaszcza jej

zastosowań. Z definicji metoda naukowa jest procesem w ktrym naukowcy zmierzają

ciągle (w czasie) do skonstruowania prawidłowej (tj. niezawodnej, spjnej i nie arbitralnej)

reprezentacji świata. Dlatego też metoda naukowa zasadza się tutaj na czterech ważnych

krokach [Rochester 99].

1. Obserwacja i opis zjawiska lub grupy zjawisk.

2. Sformułowanie hipotezy 1 wyjaśniającej obserwacje. W naukach fizycznych taka

hipoteza przyjmuje często postać mechanizmu przyczynowo skutkowego, lub

relacji matematycznej, ktrą można uznać za model 2 .

3. Użycie zaproponowanego modelu do przewidzenia podobnego zjawiska, innej

obserwacji lub stanu.

4. Przeprowadzenie niezależnych eksperymentw dla weryfikacji i walidacji 3

hipotezy i modelu.

Jeśli nasz potwierdzony model dotyczy szerszej grupy zjawisk, bądź obiektw, to możemy go

uoglnić i nadać mu status prawa 4 nauki, prawa przyrody, np. prawo powszechnego ciążenia.

A gdy kilka podobnych praw dotyczy tych samych zjawisk, bądź obiektw to można ima

nadać wyższy status teorii naukowej 5 , np. teoria grawitacji, względności, itp.

3.1 Źrdła błędw i pułapki w nauce

To co powiedzieliśmy do tej pory wygląda obiektywnie i godne zaufania, jest jednak kilka

istotnych źrdeł błędw i pomyłek, ktre dały o sobie znać na przestrzeni rozwoju rżnych

dziedzin nauki. Po pierwsze naukę uprawiają i tworzą ludzie, ktrzy mają swoje preferencje

do takiego lub innego stanu rzeczy. Odbija się to na interpretacji wynikw badań, czasami

nawet prowadzi do zaniedbań wymienionej wyżej procedury naukowej w punktach 1 Î 4.

Innym istotnym źrdłem błędw jest ignorowanie wynikw badań (obserwacji), ktre nie są

zgodne z testowana hipotezą. Prowadzi to czasami do tego iż uznajemy za dobrą i

sprawdzoną, fałszywą hipotezę. Z drugiej strony obserwacje niezgodne, nie zawsze musza

zaprzeczać naszą hipotezę, a ich staranne rozważenie z uwzględnieniem warunkw i

okoliczności często prowadzi do wartościowych konstatacji, a nawet odkryć naukowych.

Kolejne źrdło błędw w badaniach i weryfikacji hipotez wynika z zaniedbań ilościowej

oceny błędw obserwacji, zwłaszcza błędw systematycznych. Jest to czasami źrdłem

pozornych nowych odkryć, ktre poddane weryfikacji w innych warunkach nie wytrzymują

prby ich walidacji. Jak wiadomo mamy dwa rodzaje błędw obserwacji; przypadkowe,

ktrych efekt łatwo ocenić stosując odpowiednie zabiegi statystyczne, skąd wynika przedział

1 Hipoteza = tymczasowe stwierdzenie powiazania przyczynowo skutkowego wymagające potwierdzenia

eksperymentem.

2 Model = uproszczone, problemowo zorientowane, odwzorowanie fragmentu rzeczywistości w zamiarze

lepszego jego poznania.

3 Walidacja = testowanie homomorfizmu modelu i obiektu.

4 Prawo = stała relacja miedzy zdarzeniami (obserwacjami) bądź cechami obiektw, [Krajewski 98,s12]

5 Teoria naukowa = grupa hipotez tycząca szerszej dziedziny potwierdzona eksperymentalnie.

ufności wyniku na zadanym poziomie istotności 6 . Bardziej groźny jest błąd systematyczny,

będący efektem nieuwzględnionych czynnikw i zjawisk, np. temperatury, wiatru, pola

magnetycznego, itp. Ten rodzaj błędw nie zawsze da się wykluczyć, lecz zdając sobie z nich

sprawę można je minimalizować.

Na zakończenie o źrdłach pomyłek i błędw trzeba sobie zdać sprawę że stare prawa

czasami okazują się błędne w świetle nowych obserwacji. Jak to wspaniale wyjaśnia noblista

Feynman [Feynman 99s27], prawa są bowiem uoglnieniami obserwacji, do tego są prawami

zgadywanymi, ekstrapolacjami. Są one tym co udało się odgadnąć i co przeszło, jak na razie

przez sito. A pźniej okazuje się że nowsze sito ma drobniejsze oczka i tym razem stare

prawo nie przechodzi. Podaje On tu przykład wirującego żyroskopu, ktrego masa zwiększa

się nieznacznie, podobnie jak przy zbliżaniu się do prędkości światła każdej masy. A

przecież stare prawo mwiło iż ruch nie wpływa na wielkość masy ! Zatem wg Feynmana

bezpieczniej byłoby sformułować prawo Ñmasa nie zmienia się znacząco, jeśli prędkość nie

jest za dużaÑ. Stąd też w innym miejscu konkluduje on;

to, co dziś nazywamy wiedzą naukową , stanowi zbir stwierdzeń o rżnym stopniu

pewności.

Niektre z nich są niepewne, inne niemal pewne, ale nie ma stwierdzeń naukowych

absolutnie pewnych.

Wyliczenie pułapek i źrdeł błędw byłoby niepełne, jeśli nie wspomnieć efektu

skali , te same zjawiska przebiegają rżnie, albo wcale nie zachodzą, jeśli zmienimy skalę

zjawiska, np. z laboratorium chemicznego (prbwka) przejdziemy do skali linii

technologicznej fabryki, dalej małe i duże kostki gumy odkształcają się rżnie, itp..

Efekt skali dotyczy nie tylko tych zjawisk, ale także fundamentalnych wielkości fizycznych,

takich jak np. energia i czas. Kwestię dwu nieporwnywalnych poziomw energii doskonale

ujmuje inny noblista R. Penrose, [Penrose 96,s335]. ÒWspłczesna teoria fizyczna jest trochę

dziwna, ponieważ obejmuje ona dwa poziomy zjawisk naturalnych. Pierwszy to poziom

kwantowy , na ktrym mamy do czynienia ze zjawiskami o małej skali, tu najważniejsze są

nieznaczne rżnice energii. Drugi to poziom klasyczny , na ktrym istnieją obiekty

wielkoskalowe, i do ktrej stosują się zasady fizyki klasycznej; Newtona, Maxwella czy

Einsteina. A ponieważ fizyka kwantowa jest nowsza od klasycznej, zapewne precyzyjniejsza,

to często uważa się że powinna objaśnić fizykę klasyczna. Nie wydaje się żeby rzeczywiście

tak było. Istnieją po prostu dwie skale zjawisk (energii) i nie da się na poziomie kwantowym

powiedzieć czegokolwiek o prawach fizyki klasycznej i odwrotnieÓ.

Interpretacja czasu jako fundamentalnej wielkości fizycznej jest jeszcze bardziej ÒdziwnaÓ, lub

lepiej złożona. Na poziomie kwantowym nie mwi się wprost o czasie, czego najlepszym

przykładem jest twierdzenie BellÓa o kwantowej nielokalności 7 , [New Scientist 98], ktre

sankcjonuje nieskończoną prędkość (nielokalność) rozchodzenia się oddziaływań

kwantowych, a więc można powiedzieć brak czasu jako takiego. Z kolei na poziomie fizyki

klasycznej i prędkości porwnywalnych z prędkością światła istnieje zjawisko kontrakcji

czasu (skrcenie) Lorentza, [Jaworski 71s621]. W samej zaś mechanice coraz częściej

przyjmuje się w rozważaniach istnienie dwu czasw; czas krtki zjawisk mechanicznych

takich jak drgania i fale akustyczne, oraz czas długi zwany czasem życia obiektu, w ktrym

zachodzą drgania i zmiany własności i parametrw obiektu. Doskonały przykładem jest

zjawisko zmęczenia na skutek drgań, co w czasie długim daje zmianę sztywności i tłumienia

w obiekcie, podobnie korozja i inne zjawiska zużyciowe w dynamicznym polu zjawiskowym

pracującego obiektu.

6 Wynik obserwacji bez oceny błędu nie stanowi istotnej wartości naukowej, ani technicznej.

7 John Bell (1964) Twierdzenie o kwantowej nielokalności = Òświat jest nielokalny na poziomie indywidualnych

zjawiskÓ, [New Scientist 98], ostatnio mwi się rwnież o makro nielokalności, np. przy oddziaływaniach

torsyjnych.

3.2 Metoda, metodologia

O metodzie jako takiej mwiliśmy już wyżej, a na naszym szczeblu oglności

warsztatowej warto zdefiniować co najmniej dwie używane w naukach empirycznych,

[Leszek97]. Pierwsza z nich to indukcja polegająca na formułowaniu twierdzeń (np. praw

naukowych) na podstawie poszczeglnych przesłanek z jednostkowych powtarzalnych

obserwacji. Stanowi ona podstawę badań empirycznych i o niej wyrażał się Feynman mwiac

o ekstrapolacji i odgadywaniu praw w fizyce. Dedukcja nie jest tak brzemienna w skutki jak

indukcja, bo polega na Òwyprowadzaniu logicznych konsekwencji z uznanych zdań i prawÓ,

[EPWN98].

Inni autorzy obok indukcji i dedukcji wyrżniają jeszcze metodę wnioskowania

statystycznego [Hajduk01], jako istotną w naukach eksperymentalnych dotyczących

populacji obiektw i zjawisk.

Metodologia zaś jest jednym z najczęściej używanych pojęć w nauce i pewnie dlatego istnieje

wiele jego definicji. Jedną z najkrtszych i lakonicznych definicji podaje Francois w swej

Encyklopedii Teorii Systemw i Cybernetyki, [Francois 97], pisząc; ÒMetodologia to

dowolny zbir zasad, procedur, praktyk i technik na potrzeby danej dziedziny Ò. A więc

wiemy już że metodologie są dyscyplinowo zorientowane i dobra metodologia jednej

dyscypliny nauki może wymagać zmian dla potrzeb drugiej dyscypliny. Podobne określenie

podaje Bazewicz, [Bazewicz 95s23], Òmetodologia jest to zespł lub spjna całość metod i

technik (instrumentw) w określonej dziedzinie wiedzy i badańÓ. A winnym miejscu,

Òmetodologia jest więc syntezą metod i dlatego może być nazwana metametodą Ó. Warto

przestudiować to dzieło, gdyż jest to interdyscyplinarny przegląd metodologii stosowany w

badaniach systemw ludzkiej aktywności. Na użytek czytelnikw skryptu przytoczę tu dwa

reprezentacyjne rysunki ilustrujące i poszerzające doskonale prezentowane tu podejście do

metod i metodologii. Pierwszy rysunek 3.1 prezentuje łańcuch czynności do wykonania

typowy dla większości dziedzin, zarwno humanistycznych jak i fizykotechnicznych, i jest

czytelny bez specjalnego omwienia.

Rys. 3.1 Uoglniony łańcuch czynności w badaniach systemw rzeczywistych,

[Bazewicz95,r2.32]

Drugi rysunek jest już dyscyplinowo zorientowany na badania eksperymentalne w naukach

przyrodniczych i rwnież fizyko technicznych, i specyfikuje bardzo wyraźnie zarwno tok

rozumowania jak i postępowania w badaniach. Zatem te nie wymaga specjalnych wyjaśnień.

Rys. 3.2 Łańcuch czynności w projektowaniu i wykonywaniu badań eksperymentalnych,

[Bazewicz95,r2.33].

Z tego punktu widzenia warto rwnież zajrzeć do sieciowej Encyklopedii Podstaw

Cybernetyki, [Krippendorff 87], ktra prbuje określić właściwą strukturę metodologii

proponując następujące kroki do rozważenia;

a) cel danej dyscypliny, b) sposb w ktry się ona rozwinęła, c) stwierdzenia i uoglnienia

ktre włącza, d) filozoficzne podstawy lub założenia, e) związek z innymi dyscyplinami i

zastosowania. Samym zaś celem metodologii jest; Òopis i analiza nie obiektu

czy produktu, ale samego procesu badania naukowego (inquiry), by zbadać możliwości i

ograniczenia poszczeglnych technik, dla wyjawienia ukrytych założeń i ich konsekwencji

epistemologicznych 8 , sugerować wytłumaczenie sukcesw lub porażek, rozwinąć i testować

uoglnienia naukowych procedurÓ.

8 Epistemologia = teoria poznania naukowego, ma ścisły związek z metodologią nauk.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: