Rozwój metody naukowej jako sposobu poznawania świata, cz.1.

Od redakcji: Być może niektórych czytelników zdziwi artykuł o metodzie naukowej w czasopiśmie adresowanym do pszczelarzy. Inspiracją do zamówienia publikacji na ten temat były opinie czytelników przekonanych o wysokiej wartości naukowej oraz wysuwających mylne, daleko idące wnioski z pojedynczych badań w swoich pasiekach liczących zaledwie kilka lub kilkanaście pni, często wypowiadających się negatywnie o naukowcach, którzy rzekomo pracują na zlecenia firm farmaceutycznych itp., a wyniki ich badań są uzależnione od otrzymywanego honorarium. W ostatnim czasie w redakcji natrafialiśmy na wiele newsów ze świata pszczelarskiego, które przekłamywały prawdę, a w wielu publikacjach można przeczytać wybiórczo prezentowane informacje, aby poparły stanowisko autora. Wszystko to wynika z niewiedzy. Dlatego postanowiliśmy opublikować artykuł o metodzie naukowej. Z uwagi na sporą objętość tekst został podzielony na dwie części – w pierwszej z nich przeczytacie o historii metody naukowej i eksperymentu, natomiast z drugiej dowiecie się, co to jest cherry picking, dlaczego korelacja nie oznacza zależności i czy obiecujące wyniki badań in vitro oznaczają, że zakończą się one pełnym sukcesem.

Fot. freepik

Potrzeba zrozumienia świata towarzyszyła ludzkości już w czasach prehistorycznych, ale rozwój metod zdobywania obiektywnie weryfikowalnej wiedzy postępował stopniowo i powoli. Samo słowo nauka (science) w języku angielskim wywodzi się z łacińskiego scientia oznaczającego po prostu wiedzę, ale słowo naukowiec pojawiło się dopiero w XIX w. Wcześniej zamiast o nauce mówiono raczej o filozofii przyrody lub filozofii naturalnej, a termin ten pojawia się nawet w tytule najsłynniejszego dzieła Isaaca Newtona, w którym przedstawił on matematyczne podstawy prawa powszechnego ciążenia oraz zasad dynamiki. Dziś wypracowana przez tysiące lat metoda naukowa stanowi podstawę właściwie wszystkich dziedzin nauki, z pszczelarstwem i badaniem biologii pszczół włącznie, ale nie zawsze jest ona właściwie rozumiana.

Początki

Prawdopodobnie pierwszym kluczowym krokiem pozwalającym na usystematyzowanie wiedzy było wynalezienie pisma, co nastąpiło niezależnie przynajmniej czterokrotnie – najwcześniej w Mezopotamii na terenie dzisiejszego Iraku (3400–3300 lat p.n.e.) oraz w Egipcie (około 3200 lat p.n.e.). W Chinach w pełni rozwinięty system pisma pojawił się około 1300 roku p.n.e. w czasach panowania dynastii Shang, a w Mezoameryce dopiero pomiędzy 900 a 600 r. p.n.e. Choć wcześniej stosowany przekaz ustny umożliwił rozwój narzędzi czy rolnictwa, wprowadzenie do użytku pisma umożliwiło powstanie najstarszych znanych dzieł na temat astronomii, matematyki, czy medycyny i uniezależnienie przekazu od zawodności ludzkiej pamięci.

Pewne uniezależnienie zdobywania wiedzy od systemów religijnych, sił nadprzyrodzonych oraz zastosowań czysto praktycznych jest jednak dziełem dopiero starożytnych greckich filozofów. Ojcem europejskiej filozofii oraz nauki bywa określany Tales z Miletu (VII–VI w. p.n.e.), znany między innymi z poprawnego przepowiedzenia zaćmienia Słońca. Tales nie pozostawił żadnych pism lub się one nie zachowały, ale według znanych relacji miał zaproponować ideę, że przyrodę można racjonalnie wyjaśnić, odwołując się do niej samej. Zgodnie z tym tokiem rozumowania trzęsienia ziemi, błyskawice i inne obserwowalne zjawiska mają całkowicie naturalne pochodzenie, a ich wyjaśnienie nie wymaga odwołań do mitologii oraz działań bogów. Choć zaproponowana przez niego hipoteza, że trzęsienia ziemi są związane z unoszeniem się jej na wodzie w sposób podobny do łodzi była błędna, sam sposób wnioskowania miał wpływ na późniejszych myślicieli.

Pastisz „Lekcji anatomii doktora Tulpa” Rembrandta. Rys. Mariusz Uchman

Arystoteles utworzył własną szkołę nazwaną lykejonem, od której łacińskiej formy pochodzi do dziś używane słowo liceum. Dzięki stosowanym przez siebie metodom Arystoteles w IV w. p.n.e. przedstawił między innymi przekonujące dowody na sferyczny kształt Ziemi, której obwód wzdłuż południków został ponad sto lat później obliczony przez Eratostenesa – choć istnieją pewne wątpliwości dotyczące zastosowanej przez niego jednostki miary (stadionu), najprawdopodobniej pomylił się on tylko o około jeden procent. Co ciekawe, już we wcześniejszym stuleciu Anaksagoras poprawnie wyjaśnił przyczyny zaćmienia Słońca, a także zaćmienia i faz Księżyca.

Wkład Arystotelesa w rozwój metod poznawania i wyjaśniania natury obejmuje wprowadzenie formalnego podziału wiedzy na różne dziedziny oraz znaczące rozwinięcie wielu z nich, a także zastosowanie nowego sposobu rozumowania. Wykorzystując dostępne informacje, drogą dedukcji tworzył on ogólniejsze twierdzenia lub zasady, które konfrontował z późniejszymi obserwacjami. Jest też autorem schematu wnioskowania nazywanego sylogizmem, który na podstawie powiązanych ze sobą przesłanek pozwala wyprowadzić logiczną konkluzję. Zasady stworzone przez Arystotelesa wykorzystał między innymi Euklides (IV–III w. p.n.e.) znany z wprowadzenia do geometrii aksjomatów oraz przedstawienia ścisłych dowodów wielu twierdzeń.

Zmiany przed renesansem

Główny zarzut, jaki z dzisiejszej perspektywy może być stawiany Arystotelesowi, dotyczy tego, że w swoich metodach nie uwzględnił on weryfikacji uogólnionych wniosków za pomocą eksperymentu. W średniowieczu z osiągnięć starożytnych filozofów greckich i rzymskich w największym stopniu korzystali uczeni arabscy, którzy poczynili także istotne postępy w stosowanych metodach poznawania świata. Podczas gdy w Europie, przynajmniej do czasu powstania pierwszych uniwersytetów, największym powodzeniem cieszyły się rozważania teologiczne, w zachodniej Azji dokonano ważnych odkryć w matematyce, fizyce, medycynie, astronomii czy alchemii.

Metodę eksperymentalną rozwinął przede wszystkim Hasan Ibn al-Hajsam nieco szerzej znany jako Alhazen (X–XI w.), który bywa określany pierwszym prawdziwym naukowcem. Zaproponował on budowę tamy na Nilu w pobliżu miasta Asuan w celu kontrolowania poziomu wody i unikania powodzi, ale gdy przybył do Egiptu, planowany projekt okazał się zbyt ambitny i kosztowny (ostatecznie tama powstała w latach 1960-1970). Zgodnie z legendą, aby uniknąć złości znanego z nieprzewidywalnych i wybuchowych reakcji kalifa, Alhazen miał udawać szaleńca i przez dwanaście lat pozostawać w czymś w rodzaju aresztu domowego. W tym czasie prowadził pionierskie i wpływowe badania, szczególnie w dziedzinie optyki.

Fundamenty nowoczesności

Choć nie stało się to od razu, w dłuższej perspektywie zaprezentowane przez Bacona podejście pozwoliło między innymi podważyć fizykę Arystotelesa oraz niektóre starożytne przekonania o biologii. Przykładowo Wesaliusz (XVI w.), zamiast stosować analogie do ciał zwierząt, jako pierwszy dokładnie zbadał i opisał anatomię człowieka, a Galileusz (XVI–XVII w.) zrzucając różne przedmioty z krzywej wieży w Pizie, miał obalić pozornie oczywisty pogląd, że cięższe obiekty spadają na ziemię szybciej od lżejszych.

Prawie nic nie wiadomo na temat szczegółów przeprowadzonego testu, być może nawet był on tylko eksperymentem myślowym, ale stał się na tyle znany, że w 1971 roku podczas misji Apollo 15 przy wykorzystaniu młotka i pióra powtórzono go przed kamerą na niemal pozbawionym atmosfery Księżycu.

Okres życia Galileusza i pierwsze dziesięciolecia po jego śmierci były dość istotne dla metody naukowej także z innych powodów. To w XVII w. w Londynie powstało Towarzystwo Królewskie (ang. Royal Society) pełniące funkcję brytyjskiej akademii nauk i zarazem będące pierwszą taką instytucją na świecie. W tym czasie swoje dzieła tworzył Kartezjusz, który mocno podkreślał w nich między innymi metodologiczny sceptycyzm, a Antoni van Leeuwenhoek po raz pierwszy zaobserwował mikroorganizmy. Powstały też pierwsze czasopisma naukowe i niedługo potem urodzony w Niemczech Henry Oldenburg, będąc sekretarzem wspomnianego Towarzystwa Królewskiego, zapoczątkował procedurę recenzji naukowej (ang. peer review) obejmującej ocenę artykułu przez eksperta w danej dziedzinie przed jego formalną publikacją.

Za ostatni fundament nowoczesnej metody naukowej można uznać falsyfikowalność. Żyjący w XX w. filozof nauki Karl Popper sformułował szeroko uznawany dziś pogląd, że teorie naukowe powinny być formułowane w taki sposób, by można było je obalić z wykorzystaniem obiektywnego eksperymentu, nawet jeśli aktualnie dostępne metody nie pozwalają na jego przeprowadzenie. W ten sposób za nienaukową została uznana między innymi psychoanaliza Sigmunda Freuda, z której nie wynikają żadne weryfikowalne przewidywania. Takie podejście mogłoby sugerować, że nauka rozwija się w sposób ciągły poprzez kumulatywne przyrastanie nowej wiedzy (obecnie co roku jest publikowanych około 2,5 mln artykułów naukowych), ale jak zauważył Thomas Kuhn, w poszczególnych dziedzinach obowiązują utrwalone paradygmaty podzielane przez większość specjalistów. Stanowią one zbiór najważniejszych uznawanych poglądów, a ich zmiana zwykle następuje dość gwałtownie, często przy początkowym sprzeciwie znacznej części środowiska. Cdn.

Karol Kluska
Miłośnik nauki szczególnie interesujący się otaczającą przyrodą, kosmosem i historią medycyny. Prowadzi fanpage Strefa Ciekawości

Zamów prenumeratę czasopisma "Pasieka"