科学的方法 は、注意深い観察 、厳密な懐疑主義 、仮説検証 、実験的検証を通じて知識 を獲得するための経験的 方法です。古代および中世の慣習から発展したこの方法は、認知的仮定が 観察 の解釈を歪める可能性があることを認めています。科学的方法は、少なくとも17世紀以来、科学の 特徴となっています。科学的探究には、帰納的推論 による検証可能な仮説 の作成、実験と統計分析によるその仮説の検証、結果に基づく仮説の修正または破棄が含まれます。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
手順は分野 によって異なりますが、根底にあるプロセス は多くの場合似ています。より詳しく説明すると、科学的方法は、推測 （仮説的な説明）を立て、仮説の論理的な帰結を予測し、それらの予測に基づいて実験または経験的観察を行うことを含みます。[ 4 ] 反証 可能でなければなりません。つまり、仮説から導き出された予測と矛盾する実験または観察の可能性のある結果を特定できることを意味します。そうでなければ、仮説は意味のある検証を行うことができません。
科学的方法は、しばしば固定された一連のステップとして提示されますが、実際には一般的な原則の集合を表しています。すべてのステップがすべての科学的探究 で行われるわけではなく（また、同じ程度で行われるわけでもなく）、常に同じ順序で行われるわけでもありません。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
概要 科学的方法は、しばしば継続的なプロセスとして表現されます。この図はその一例であり、他にも多くの表現方法があります。 科学的方法とは、科学 が行われる過程のことである。[ 45 ] [ g ] 科学革命 にとって極めて重要であった。[ 47 ]
全体的なプロセスは、推測（仮説 ）を立て、その論理的帰結を予測し、その予測に基づいて実験を行い、元の推測が正しかったかどうかを判断することを含む。[ 4 ]
科学的探究の要素 科学的探究に用いられる基本的な方法を概説する方法は様々である。科学界 および科学哲学者は、一般的に以下の方法構成要素の分類に同意している。これらの方法論的要素と手順の構成は、 社会科学 よりも実験科学 に特徴的な傾向がある。とはいえ、仮説の定式化、結果の検証と分析、そして新たな仮説の定式化というサイクルは、以下に述べるサイクルと類似している。[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]
特性記述（調査対象の観察、定義、および測定） 仮説（対象に関する観察や測定結果に対する理論的、仮説的な説明） 予測（仮説または理論に基づく帰納的および演繹的推論） 実験（上記すべてを検証するテスト） 科学的方法の各要素は、誤りの可能性について査読 の対象となります。これらの活動は科学者の活動すべてを網羅するものではありませんが、主に実験科学（物理学、化学、生物学、心理学など）に適用されます 。上記の要素は、教育制度 において「科学的方法」として教えられることがよくあります。[ C ]
科学的方法は単一のレシピではなく、知性、想像力、創造性を必要とする。[ 53 ] 継続的なサイクル である。たとえば、アインシュタインが特殊相対性理論と一般相対性理論を開発したとき、彼はニュートンのプリンキピアを いかなる形でも否定したり、軽視したりはしなかった。それどころか、天文学的に質量が大きいもの、羽のように軽いもの、極めて速いもの（ニュートンが観測できなかったすべての現象）をアインシュタインの理論から取り除くと、残るのはニュートンの方程式である。アインシュタインの理論はニュートンの理論の拡張と洗練であり、したがってニュートンの研究に対する信頼性を高める。
[ 50 ]スキームが 、 ある 。 [ 54 ]
質問を定義する 情報とリソースを収集する（観察する） 説明仮説を立てる 実験を行い、再現可能な 方法でデータを収集することで仮説を検証する。 データを分析する データを解釈し、新たな仮説の出発点となる結論を導き出す。 結果を公表する 再テスト（他の科学者によって頻繁に行われる） この段階的な方法に内在する反復サイクルは、ポイント3からポイント6へ進み、再びポイント3に戻るというものです。
この図式は典型的な仮説検証方法を概説しているが、ポール・ファイヤアーベント [ h ] 、
科学的方法の基本要素は、DNAの構造の発見（
遺伝的継承には グレゴール・メンデル の研究に始まる数学的記述があり、DNAには遺伝情報が含まれていることが知られていた（オズワルド・エイブリーの変換原理 ）。しかし、DNAに遺伝情報（すなわち遺伝子）を保存するメカニズムは不明であった。ケンブリッジ大学 のブラッグ研究室の研究者たちは、 塩 の結晶 から始まり、より複雑な物質へと進み、さまざまな分子の X線 回折 像を作成した。数十年にわたって苦労して集められた手がかり、まずは化学組成から始めて、DNAの物理的構造を特徴づけることが可能であり、X線画像がその手段となることが決定された。
科学的方法は、調査対象のますます洗練された特徴付けに依存しています。（調査対象は 、未解決の問題 または未知のもの とも呼ばれます。）[ C ] ベンジャミン・フランクリンは、 セントエルモの火は 電気的 な性質 を持つと正しく推測しましたが、これを立証するには、長い一連の実験と理論的変更が必要でした。調査対象の関連する特性を探求する際には、慎重な思考には定義と観察も 含まれる 場合があります。これらの観察は、多くの場合、綿密な測定や計数を必要とし、それは広範な 経験的研究 の形をとることがあります。
科学的な質問は 、 なぜ 。 この 段階で は、過去の実験、個人的な科学的観察や主張、他の科学者の研究からの証拠を見つけて評価することが頻繁に行われる。答えがすでにわかっている場合は、証拠に基づいて別の質問を立てることができる。研究に科学的方法を適用する場合、良い質問を決定することは非常に難しく、調査の結果に影響を与える可能性がある。[ 59 ]
関連する量の測定値や計数を体系的かつ慎重に収集することは、錬金術のような疑似科学と、化学や生物学のような科学との決定的な違いとなることが多い。科学的な測定値は通常、表にまとめられたり、グラフ化されたり、地図に示されたりし、 相関 分析や回帰分析 などの統計的処理が施される。測定は、実験室のような管理された環境で行われる場合もあれば、星や人間集団のように、多かれ少なかれアクセスが困難または操作が困難な対象に対して行われる場合もある。測定には、温度計 、分光器 、粒子加速器 、電圧計 などの特殊な科学機器 が必要となることが多く、科学分野の進歩は通常、これらの機器の発明と改良に密接に結びついている。
私は、たった1、2回の観察だけで何かを断定的に言うことに慣れていません。
仮説からの予測 ジェームズ・D・ワトソン 、フランシス・クリックら は、DNAがらせん構造を持つと仮説を立てた。これは、DNAのX線回折パターンが「x字型」になることを意味していた。[ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] 二重らせん構造が DNA複製の ための単純なメカニズムを提供するとも指摘し、「我々が仮定した特定のペアリングが遺伝物質の可能なコピーメカニズムをすぐに示唆していることに気づかなかったわけではない」と書いている。[ 75 ]
演繹的推論 を含む推論によって 予測 を可能にする。[ j ]
このような予測を検証する際、その結果が現時点では未知であることが不可欠です。検証が成功した場合に限り、仮説が正しい確率が高まります。結果が既に分かっている場合は、それは「帰結」と呼ばれ、仮説を立てる 際に既に考慮されている必要があります。
予測が観察や経験によって検証できない場合、その仮説はまだ検証 不可能であり、厳密な意味では非科学的のままである。新しい技術や理論によって、必要な実験が可能になるかもしれない。例えば、他の知的生命体の存在に関する仮説は、科学に基づいた推測によって説得力を持つかもしれないが、この仮説を検証できる既知の実験は存在しない。したがって、科学自体もその可能性についてほとんど何も言えない。将来、新しい技術によって実験的検証が可能になり、その推測が受け入れられた科学の一部となるかもしれない。
例えば、アインシュタインの一般相対性理論は、 光が 重力場 の中で曲がること、そしてその曲がり具合が重力場の強さに正確に依存することなど、時空 の観測可能な構造についていくつかの具体的な予測を行っています。アーサー・エディントン が1919年の日食中に観測した現象は、ニュートン 重力 ではなく一般相対性理論を支持しました。[ 76 ]
コミュニケーションと反復 [ 83 ] [ 97 ] [ 98 ] [ 99 ] ワトソンとクリックは、DNAを構成するヌクレオチド の物理的な形状を具体的に モデル化する ことによって、 DNA の基本的な構造を推測することができました。[ 83 ] [ 100 ] [ 101 ] 彼らは、ライナス・ポーリング によって推測された結合長と、ロザリンド・フランクリン のX線回折画像に導かれました。
正確性と精度 を向上させることが可能であり、そのため、何らかの検討の結果、科学者はプロセスの以前の部分を繰り返すことになる。興味深い仮説を立てることができなかった場合、科学者は検討対象を再定義することになるかもしれない。仮説が興味深く検証可能な予測を生み出せなかった場合、仮説または対象の定義を再検討することになるかもしれない。実験が興味深い結果を生み出せなかった場合、科学者は実験方法、仮説、または対象の定義を再検討することになるかもしれない。
発表された論文 を基に研究を進めることができます。例えば、1027年までに、アルハゼンは 光の屈折 の測定に基づいて、宇宙空間は 空気 よりも密度が低い、つまり「天体の密度は空気の密度よりも低い」と推論することができました。[ 14 ] イブン・ムアーズ の『薄明論』は 、太陽光線の大気屈折 に基づいて、地球の大気の厚さが50マイルであると推論することができました。 [ m ]
だからこそ、科学的方法はしばしば循環的なものとして表現されるのです。新しい情報が新たな特性の解明につながり、科学のサイクルは続いていきます。収集された測定データはアーカイブされ 、後世に伝えられ、他の人々によって利用されるのです。プロセスに参加 できる。彼らは特性評価を採用して独自の仮説を立てることもあれば、仮説を採用して独自の予測を導き出すこともある。多くの場合、実験は予測を行った人物自身が行うのではなく、特性評価は他者が行った実験に基づいている。発表された実験結果も、その再現性を予測する仮説として役立つことがある。
確認 科学は社会的な営みであり、科学的研究は確認されると科学界に受け入れられる傾向がある。重要なのは、実験的および理論的な結果が科学界内の他の研究者によって再現されなければならないということである。研究者たちはこのビジョンのために命を捧げてきた。ゲオルク・ヴィルヘルム・リヒマンは、 ベンジャミン・フランクリン の1752年の凧揚げ実験を再現しようとして、球電 で死亡した（1753年） 。[ 103 ]
再現し て同じ結果が得られない場合、元の結果に誤りがあった可能性があることを意味します。そのため、特に制御されていない変数や実験誤差 の兆候がある場合、単一の実験を複数回実施することが一般的です。重要な結果や驚くべき結果については、他の科学者も、特にその結果が自身の研究にとって重要である場合、結果を再現しようと試みることがあります。[ 104 ] 実験グループに は薬などの治療が施され、対照グループに はプラセボが投与されます。ジョン・イオアニディスは 2005年に、使用されている方法により、再現できない多くの発見が生じていると指摘しました。[ 105 ]
査読 （研究に対する匿名の専門家による評価）は、正しさを証明するのではなく、実験の妥当性を評価するものです。特に専門性の高い分野の場合、一部の学術誌で は、実験者に査読者候補のリストを提供するよう求めています。専門家は方法論と設計を審査し、承認された場合（追加の実験が必要となる場合もあります）、論文が掲載される学術誌の権威が、その論文の質の高さを示す指標となります。[ n ]
科学者は通常、データの記録に細心の注意を払っており、これはルドヴィク・フレック （1896～1961）らが提唱した要件である。通常は義務付けられていないが、元の結果（または元の結果の一部）を再現したい他の科学者にこのデータを提供する よう求められる場合があり、入手が困難な実験サンプルの共有にも及ぶ可能性がある。[ 107 ] 不適切な科学や不正なデータから保護するために、国立科学財団 などの政府の研究助成機関や、ネイチャー やサイエンス などの科学雑誌は、研究者がデータと方法をアーカイブして、他の研究者がデータと方法をテストし、これまでの研究に基づいて研究を進めることができるようにしなければならないという方針を持っている。科学データのアーカイブは、 米国のいくつかの国立アーカイブまたは世界データセンター で行うことができる。
基本原則
科学の制約のない原理は、正確さと誠実さを追求することである。開放性は既に程度の問題である。開放性は、懐疑主義の一般的な厳格さによって制限される。そしてもちろん、非科学的な事柄も存在する。
スモーリンは2013年に、探求のルールについて限定的な定義を与えるのではなく、倫理原則を提唱した。[ δ ] 彼の考えは、データ駆動型科学やビッグサイエンス の規模という文脈に位置づけられており、そこでは誠実さ、ひいては再現性 の重要性が高まっている。彼の考えでは、科学は認定を受け、コミュニティ 内で活動する人々による共同作業である。彼はまた、過剰な倹約主義にも警鐘を鳴らしている。
ポパーは以前、倫理原則をさらに推し進め、理論が反証可能である場合にのみ価値を認めるというところまで踏み込んだ。ポパーは反証可能性の基準を用いて、科学理論と占星術のような理論を区別した。どちらも観察を「説明する」が、科学理論はそれが正しいか間違っているかを決定する予測を行うリスクを負う。[ 108 ] [ 109 ]
「自らの考えを反論される危険にさらすことを厭わない者は、科学というゲームに参加していない。」
—『科学的発見の論理』（2002年［1935年］）
真実 の本質と、科学的記述が現実とどのように関係するかについての議論は、ここでの科学哲学 に関する記事に任せるのが最善である。より直接的なトピックの限界は、現実の観察において明らかになる。
この霧箱写真は 陽電子 の最初の観測証拠であり、1932年8月2日に撮影されたもので、以前の理論によってのみ解釈可能であった。[ 111 ] 科学的探究には、経験的データを解釈するために理論が必要となるため、純粋な観察は存在せず、したがって観察は観察者の概念的枠組みに影響されるという自然な限界がある。[ 112 ]
例として、ハンソンがこの概念を説明するために用いたケプラーとブラーエの実験がある。同じ日の出を観測したにもかかわらず、二人の科学者は異なる結論に達した。彼らの相互主観性が 異なる結論につながったのである。ヨハネス・ケプラーは、太陽を直接見るのではなく、ピンホールを通して紙に太陽の像を投影するという、 ティコ・ブラーエ の観測方法を用いた。彼は、ブラーエとは異なり、皆既日食の歴史的記録があることを知っていたため、皆既日食は不可能であるというブラーエの結論に反対した。代わりに、彼は、開口部が大きいほど撮影される画像がより正確になると推論した。この事実は現在、光学系設計の基本となっている。[ d ] 海王星の発見 である。これは、以前の観測者が何を見ているのか分からなかったため、数学によって発見されたとされている。[ 113 ]
科学的探求は、自然界に関する真理の追求、あるいはそれに関する疑念の払拭として特徴づけられる。前者は経験的データと論理から直接説明を構築することであり、後者は潜在的な説明を絞り込むことである。[ ζ ] 既に 述べたとおりであり、どちらのアプローチも自明ではない。
科学的方法の普遍的な要素は経験主義で あり、知識は観察を伴うプロセスによって創造されるという考え方である。科学理論は観察を一般化する。これは、知識は人間の知性によって創造されるという厳格な合理主義とは対立するものであり、後にポパーによって、先行する理論に基づいて構築されると明確化された。 科学的方法は、理性だけでは特定の科学的問題を解決できないという立場を体現しており、啓示 、政治的または宗教的教義 、伝統への訴え、一般的に受け入れられている信念、常識、または現在受け入れられている理論が真理を証明する唯一の手段であるという主張を明確に否定する。[ 16 ] [ 82 ]
1877年、[ 51 ] C.S. パースは、探究全般を真理 そのもの の追求ではなく、驚きや意見の相違などから生じる苛立たしく阻害的な疑念から抜け出し、確固たる信念に到達するための闘争として特徴づけた。その信念とは、行動する準備ができている信念である。彼の実用主義的な 見解は、科学的探究をより広いスペクトルの一部として捉え、一般的な探究と同様に、単なる言葉上の疑念や「誇張された疑念」ではなく、実際の疑念によって刺激されるものとした。彼は、誇張された疑念は無益であると考えていた。[ o ] ルネ・デカルト に関連付けられたデカルト的疑念 の別名にすぎない。それは、疑うことのできないものを特定することによって確実な知識に至る方法論的な道である。
科学的方法の厳密な定式化は、経験的データが経験やその他の抽象化された知識の形で提示される経験主義の形態と必ずしも一致するとは限らない。現在の科学的実践では、 科学的モデリング の使用や抽象的な類型論や理論への依存が一般的に受け入れられている。2010年、ホーキング は、物理学の現実モデルは有用な予測を行うことが証明された場合に単純に受け入れられるべきだと示唆した。彼はこの概念をモデル依存的実在論 と呼んでいる。[ 118 ]
合理性 次のセクションでは、まず信念と偏見について考察し、次に科学に最も関連のある合理的推論について説明します。
信念と偏見 1878年に撮影されたミュイブリッジの写真作品 『疾走する馬』 は、疾走する馬の四肢すべてが同時に地面から離れることがあるのかどうかという疑問に答えるために用いられた。これは、科学における実験ツールとしての写真の活用例を示している。
科学的方法論では、仮説は可能な限り 管理された 条件下で検証されるべきであるとされている。これは、生物科学などの分野ではしばしば可能であるが、天文学などの分野ではより困難である。
実験の統制と再現性の実践は、状況の潜在的に有害な影響、そしてある程度は個人的な偏見の影響を軽減する効果を持つ。例えば、確証バイアス のように、既存の信念が結果の解釈を変えることがある。これは、特定の信念を持つ人が、たとえ他の観察者が同意しなくても、物事を自分の信念を強化するものとして見るように導くヒューリスティック である（言い換えれば、人は自分が観察すると予想するものを観察する傾向がある）。[ 39 ]
思考の働きは疑念の苛立ちによって刺激され、信念が達成されると停止する。
歴史的な例としては、疾走する 馬の脚は地面に全く触れない瞬間に大きく広がるという考え方があり、その支持者によって絵画にも描かれるほどでした。しかし、 エドワード・マイブリッジ による馬の疾走を捉えた最初のストップモーション写真によって、これは誤りであり、実際には脚は集まっていることが示されました。[ 120 ]
もう一つ重要な人間のバイアスとして、新しい、驚くべき主張を好む傾向がある（「目新しさへの訴え [ 122 ]
（ ただし、決して不可能ではない） ほどの堅牢性を獲得する」という観察を発表した。物語が構築されると、その要素は信じやすくなる。[ 40 ]
フレック（1979） 、p. 27 には、「言葉や概念は、もともとはそれらに一致する経験の音韻的および精神的な等価物である。…このような原概念は、最初は常に広範すぎ、十分に専門化されていない。…多くの詳細と関係からなる構造的に完全で閉じた意見体系が形成されると、それに矛盾するものに対して永続的な抵抗を示す」と記されている。これらの関係は、その要素が先験的に ドナルド・M・マッケイは、 これらの要素を測定精度の限界という観点から分析し、測定のカテゴリーにおける道具的要素と関連付けた。[ η ]
演繹的推論と帰納的推論
真理には相反する二つの正当化方法があるという考え方は、科学的方法の歴史を通して、分析と総合、非拡張的／拡張的、あるいは確認と検証といった形で現れてきた。（そして、他にも様々な種類の推論方法がある。）一つは観察されたものを用いて根本的な真理へと構築していくものであり、もう一つはそれらの根本的な真理からより具体的な原理を導き出すものである。[ 125 ]
演繹的推論は、確立された一般原則から特定の結論を導き出す。前提が真であれば、結論も真でなければならない。帰納的推論は、観察から一般原則を構築する。結論は蓋然性は高いが、保証されているわけではない。科学的探究では、両方が用いられる。帰納は観察から仮説を生成し、演繹は検証可能な結果を予測する。このプロセスでは、認知的仮定が最初の知覚の解釈を歪める可能性があるため、観察された現象に対して厳密な懐疑主義が必要となる。[ 126 ]
近日点歳 差運動 – 水星の場合は誇張されているが、いて座A* の周りのS2 の近点歳差運動の場合は観測されている [ 127 ]。 帰納的推論と演繹的推論 重力理論の歴史 に見出すことができる。[ p ] 地球 の運動を完全に記録するには、カルデア人 、インド人 、ペルシャ人 、ギリシャ人 、アラビア人 、ヨーロッパ人の 天文学者による何千年にもわたる測定が必要だった。[ q ] ケプラー（および他の天文学者）は、 収集したデータを帰納的に一般化する ことによって初期の理論を構築することができ、ニュートンは 1727年に、それまでの理論と測定を統一して運動法則 の帰結に導くことができた。[ r ]
帰納的推論のもう 1 つの一般的な例は、現在の理論に対する反例 の観察によって新しいアイデアの必要性が生じることです。1859年にルヴェリエは 水星 の近日点 に関する問題を指摘し、ニュートンの理論が少なくとも不完全であることを示しました。ニュートン理論と観測との間の水星の歳差運動の観測された差は、 アインシュタインが 相対性理論 の初期のテストとして思いついたことの 1 つです。彼の相対論的計算は、ニュートン理論よりもはるかに観測によく一致しました。[ s ] 標準モデルは 、アインシュタインの理論を取り巻く概念の少なくとも一部はまだわかっていないことを示唆していますが、それは今日まで有効であり、演繹的に構築されています。
理論が真実であると仮定され、それに基づいて理論が構築されるのは、演繹的推論の一般的な例です。アインシュタインの業績に基づく理論構築では、「この事例が一般相対性理論／特殊相対性理論の適用条件を満たしていることが示されたので、その結論も適用される」と単純に述べることができます。「この事例」が条件を満たしていることが適切に示されていれば、結論が導き出されます。この拡張として、未解決問題の解決策を仮定することが挙げられます。このような弱い演繹的推論は、複数の科学者、あるいは研究チームが、より大きな理論の証明を目指して個々の事例を徐々に解決していく現代の研究において用いられています。この過程では、新たな証拠が現れるたびに仮説が何度も修正されることがしばしばあります。
帰納的推論と演繹的推論をこのように提示すると、科学がしばしば反復のサイクルとして捉えられる理由の一端がわかる。重要なのは、そのサイクルの基盤は推論にあり、手順に従うことだけにあるのではないということだ。
調査方法
仮説演繹法 仮説演繹モデル 、または仮説検証法、あるいは「伝統的な」科学的方法は、その名の通り、仮説 の形成と演繹的推論によるその検証に基づいています。ここでは、実験によって反証可能な、 予測 と呼ばれる含意を述べる仮説が中心的に重要です。なぜなら、検証されるのは仮説そのものではなく、その含意だからです。基本的に、科学者は（潜在的な）理論 が持つ仮説的な結果に着目し、理論そのものではなく、それらを証明または反証します。これらの仮説的な結果の実験的 検証によってそれらが偽であることが示された場合、論理的に、それらを含意する理論の部分も偽であったことになります。しかし、それらが真であることが示されたとしても、理論が決定的に証明されるわけではありません。
このテストの論理こそが 、この探究方法を演繹的に推論することを可能にする。定式化された仮説は「真」であると仮定され、その「真」の命題から含意が推論される。後続のテストで含意が偽であることが示された場合、仮説も偽であったことになる。テストで含意が真であることが示された場合、新たな洞察が得られる。ここで重要なのは、肯定的なテストはせいぜいテストされた仮説を強く示唆するだけで、決定的に証明するものではないということである。演繹的推論（A ⇒ B）はそれと同等ではない。有効な論理は（¬B ⇒ ¬A）のみである。しかし、ヘンペルが述べたように、肯定的な結果は「少なくとも何らかの支持、裏付け、または確認」を提供する。[ 136 ] ポパーが 、検証された仮説は反証可能であるべきだと主張したのはそのためである。そうでなければ、テストの成功はほとんど意味をなさないからである。ギリーズが 述べたように、「成功した理論とは、反証による排除に耐える理論である」。
この探究方法における演繹的推論は、論理的推論による最ももっともらしい説明の探索であるアブダクション的推論 に置き換えられることがある。例えば、一般的な法則が少ない生物学では、有効な演繹は確固たる前提に依存している。[ 126 ]
帰納法 科学的真理を導き出す帰納的アプローチは、フランシス・ベーコン、特にアイザック・ニュートンとその後継者たちによって最初に注目を集めました。[ 137 ]しかし 、HD 法が 確立 された後、それはしばしば「手探り」のようなものとして脇に置かれました。ある程度は今でも有効ですが、今日の帰納法は歴史的なアプローチとは大きく異なり、収集されるデータの規模が方法に新たな有効性をもたらしています。これは、データマイニングプロジェクトや大規模観測プロジェクトと最も関連しています。これらのどちらの場合も、提案された実験の結果がどうなるかは全く明らかではないことが多く、したがって知識はデータの収集後に帰納的推論によって生じます。[ r ]
従来の調査方法では両方を行うのに対し、帰納的アプローチでは通常、仮説ではなく研究課題 のみを定式化する。最初の課題に続いて、適切な「ハイスループット方式」によるデータ収集が決定され、得られたデータが処理され「クリーンアップ」され、その後結論が導き出される。「この焦点の転換により、データはそれ自体で新たな洞察を明らかにするという最高の役割に高められる」
帰納法が仮説を立てる方法よりも優れている点は、研究対象に関する「研究者の先入観」から本質的に自由であることです。一方、帰納的推論は常に確実性の尺度を伴います。これは、すべての帰納的推論による結論に当てはまります。ただし、この確実性の尺度は非常に高いレベルに達することもあります。たとえば、暗号化ソフトウェア で使用される大きな素数 の決定などです。
数理モデリング 数学的モデリング 、または異種推論は、通常、仮説を立て、物理的な実験の代わりにテストできる数学的構成物を構築することです。このアプローチには、単純化/抽象化と、対応規則のセットという 2 つの主要な要素があります。対応規則は、構築されたモデルが現実とどのように関連付けられるか、つまり真理がどのように導き出されるかを規定します。また、与えられたシステムの抽象化で取られる単純化の手順は、関連性のない要素を減らし、それによって予期しないエラーを減らすことです。これらの手順は、研究者がシステムの重要な要素を理解し、システムがますます不変になり安定するまで、どれだけ簡潔にできるかを理解するのにも役立ちます。簡潔性と関連する原則については、以下で さらに詳しく検討します。
この数学への変換が完了すると、対応するシステムの代わりに、結果として得られるモデルを純粋に数学的かつ計算的な手段で分析することができます。この分析の結果ももちろん純粋に数学的な性質のものであり、以前に決定された対応規則（結果のレビューと解釈に続く反復）を介して、現実に存在するシステムに翻訳されます。このようなモデルの推論方法は、多くの場合、数学的に演繹的ですが、そうである必要はありません。その例として、モンテカルロシミュレーションが あります。これらは経験的データを「任意に」生成し、普遍的な原理を明らかにすることはできないかもしれませんが、それでも有用です。
科学的探究 科学的探究は一般的に、科学者が将来の実験結果を予測する ために使用できる検証可能な説明 [ 139 ] [ 81 ] 知識 を得ることを目的としている。これにより、科学者は研究対象のトピックをよりよく理解し、後にその理解を使用してその因果メカニズムに介入することができる（病気を治すなど）。説明が予測能力に優れているほど、その説明はより有用になりやすく、他の説明よりも証拠の集合をよりよく説明し続ける可能性が高くなる。最も成功した説明、つまり幅広い状況で説明し、正確な予測を行う説明は、しばしば科学理論 と呼ばれる。[ C ]
ほとんどの実験結果は人間の理解に大きな変化をもたらしません。理論的な科学的理解の向上は、通常、時間の経過とともに、時には科学の異なる領域にわたって、徐々に発展していく過程から生じます。[ 140 ]
科学的探究の特性 科学的知識は経験的発見 と密接に結びついており、新たな実験観察結果が既存の発見と矛盾する場合、反証 される可能性がある。つまり、新たな問題のある証拠が発見される可能性があるため、いかなる理論も最終的なものとはみなされない。そのような証拠が発見された場合、新たな理論が提唱されるか、あるいは（より一般的には）既存の理論に修正を加えるだけで新たな証拠を説明できることが判明する。理論の強さは、その中核となる原理に大きな変更を加えることなく、どれだけの期間存続してきたかに関係する。
理論は他の理論に包含されることもあります。例えば、ニュートンの法則は何千年にもわたる惑星の科学的観測をほぼ完璧に 説明しました。しかし、これらの法則はその後、より一般的な理論（相対性理論）の特殊なケースであることが判明し、ニュートンの法則の（それまで説明されていなかった）例外を説明するとともに、 重力 による光 の偏向などの他の観測を予測し説明しました。このように、ある特定のケースでは、独立した、関連性のない科学的観測が、説明力の増大する原理によって結び付けられ、統一されることがあります。
新しい理論は、それ以前の理論よりも包括的で、以前の理論よりも多くのことを説明できる可能性があるため、後継の理論は、前任の理論よりも多くの観察結果を説明することで、より高い基準を満たすことができるかもしれません。例えば、進化 論は、地球上の生命の多様性 、種が環境に適応する方法、および自然界で観察される他の多くのパターン を説明します。 [ 142 ] [ 143 ] 遺伝学との統合によって 現代の進化総合説 を形成したことです。その後の修正では、生化学 や分子生物学 など、他の多くの分野の側面も包含しています。
ヒューリスティクス
確証理論 歴史の流れの中で、ある理論が別の理論に取って代わり、さらなる研究を示唆するものもあれば、現象を説明するだけで満足しているように見えるものもあった。ある理論が別の理論に取って代わった理由は、必ずしも明白または単純ではない。科学哲学には、「良い」理論が満たす基準とは何かという 問いが含まれる。この問いには長い歴史があり、多くの科学者や哲学者が検討してきた。目的は、認知バイアス を導入することなく、ある理論を別の理論よりも好ましいものとして選択できるようにすることである。[ 144 ] [ ι ] 簡潔さ と不変の観察を好む。科学者は、複数の異なることを示す可能性のある「形式的優雅さ」という非常に主観的な基準を挙げることもある。
ここでの目標は、理論間の選択をより恣意的でないものにすることです。とはいえ、これらの基準には主観的な要素が含まれており、決定的なものではなく、ヒューリスティック として考えるべきです。[ κ ] バード の引用：[ 150 ]
「このような基準は、科学的な選択を決定づけるものではない。第一に、理論のどの特徴がこれらの基準を満たすのかは議論の余地がある（例えば 、単純さとは理論の存在論的コミットメントに関わるのか、それとも数学的形式に関わるのか？）。第二に、これらの基準は曖昧であるため、どの程度当てはまるかについて意見の相違が生じる余地がある。第三に、特に互いに矛盾する場合、これらの基準を相対的にどのように重み付けすべきかについて意見の相違が生じる可能性がある。」
既存の科学理論がこれらの基準をすべて満たしているかどうかも議論の余地があり、これらはまだ達成されていない目標を表している可能性がある。例えば、既存のすべての観測結果を説明する力は、現時点ではどの理論も満たしていない。[ 151 ] [ 152 ]
倹約 「良い」理論の要件については何世紀にもわたって議論されており、おそらくオッカムの剃刀[w]よりもさらに以前から議論されてきた。オッカムの剃刀は しばしば 良い理論 の 属性 科学者は、複雑な命題の単純な証明を美しい とまで呼ぶ。
自然現象の原因として、真実であり、かつその現象を説明するのに十分であるもの以外は一切認めてはならない。
—数学哲学哲学 (1723 [第 3 版]) [ 1 ]
倹約の概念は、科学的真理の追求において完全な倹約を意味するものではない。一般的なプロセスは、膨大な数の潜在的な説明と一般的な無秩序が存在するという正反対の端から始まる。ポール・クルーグマン のプロセスにその例が見られる。彼は「愚かであることを恐れるな」と明言している。彼は、国際貿易の新しい理論に関する研究において、先例を 偏見のない心構えで見直し、当初の視点をありそうもない方向にも広げたと書いている。十分なアイデアが集まったら、それを単純化して、うまく機能するものとそうでないものを見つけ出そうとした。ここでクルーグマンに特有なのは、「問いを問い直す」ことだった。彼は、先例が既に提示された証拠に誤ったモデルを適用していたことを認識し、「知的なコメントが無視されていた」とコメントした。[ 154 ]
優雅 オッカムの剃刀は「単純な優雅さ」という範疇に入るかもしれないが、簡潔さ と優雅さ は相反する方向に向かう可能性がある。追加の要素を導入することで理論の定式化が簡素化される可能性がある一方、理論の存在論を簡素化すると構文の複雑さが増す可能性がある。[ 149 ]
失敗したアイデアをその場しのぎで修正したものが、「形式的な優雅さ」に欠けるとして却下されることもある。いわゆる「美的感覚」への訴えは特徴づけにくいが、本質的には一種の親しみやすさに関するものである。しかし、「優雅さ」に基づく議論は議論の余地があり、親しみやすさに過度に依存すると停滞を招く。[ 146 ]
不変性 不変性の原理は、少なくとも20世紀初頭から科学論文、特に物理学のテーマとなってきた。[ θ ] ミルの 差異と一致の方法など、以前から登場しており、この方法は対比と不変性の文脈で再び参照されることになる。[ 156 ] [ 157 ] [ x ] デイヴィッド・ドイッチュが 2009年に述べたように、「変化しにくい説明の探求こそが、すべての進歩の源泉である」。[ 148 ]
アインシュタインの思考実験の 一つに、その一例が見られます。真空空間に浮かぶ実験室の実験は、有用な不変の観察の一例です。彼は重力がない状態と、実験者が実験室の中で自由に浮遊している状態を想像しました。もし何らかの物体が実験室を一定の加速度で上方に引っ張ると、実験者はその結果生じる力を重力として知覚するでしょう。しかし、その物体は実験室を継続的に加速させるのに必要な仕事を感じるでしょう。[ x ] [ 158 ]
現実を暗示する特徴とは、常に、様相や投影とは無関係な構造の何らかの不変性である。
物理学における不変性 についての議論は、対称性 というより具体的な文脈で行われることが多い。[ 157 ]
ここで関連する原理は、反証可能性 と検証可能性である。 変更しにくい ものの反対は、反証に抵抗する理論であり、ヴォルフガング・パウリ はそれを「間違っているとさえ言えない 」と鮮やかに表現した。科学理論が反証可能であることの重要性は、カール・ポパーの哲学において特に強調されている。ここでのより広い観点は検証可能性であり、これは前者を含み、さらに実際的な考慮事項も許容する。[ 159 ] [ 160 ]
哲学と談話 根底にある論理、 科学と非科学を 区別するもの、そして科学に内在する倫理 を考察します。少なくとも一人の著名な科学者によって哲学から導き出された基本的な前提[ D ] [ 161 ] [ 161 ] 方法論的自然主義 からのこれらの前提は、科学の基礎となる基盤を形成します。論理実証主義 、経験主義 、反証主義 、その他の理論はこれらの前提を批判し、科学の論理の代替的な説明を提供してきましたが、それぞれが批判も受けています。
現代哲学には、科学の方法の定義に関するいくつかの概念化と試みがある。[ λ ] 統一主義者 による試みは、有用な（あるいは少なくとも科学のあらゆる文脈で「機能する」）統一的な定義の存在を主張する。多元主義者は、科学の程度が細分化されすぎていて、その方法の普遍的な定義は有用ではないと主張する。そして、定義しようとする試み自体がすでに アイデアの自由な流れ を阻害していると主張する人々もいる。
さらに、科学が行われる社会的な枠組みや、科学の社会環境が研究に与える影響についての見解も存在する。また、デューイの『思考の仕方 』 （1910年）やカール・ピアソンの『科学の文法 』 （1892年）によって普及した「科学的方法」は、教育においてかなり無批判な形で用いられている。
統一主義 科学における統一主義は、論理実証主義 の中心的な教義であった。[ 163 ] [ 164 ] 特殊 科学 によって調査される対象は、共通の、おそらくより基本的な科学領域（通常は物理学と考えられている）の対象に還元されるという還元主義的テーゼとして、さまざまな科学のすべての理論と結果は、共通の言語または「普遍的スラング」で表現できる、または表現されるべきであるというテーゼとして、またはすべての特殊科学が共通の科学的方法を共有するというテーゼとして。[ y ]
このアイデアの発展は、世界を見るための多くの新しい方法を開拓した技術の急速な進歩によって阻害されてきた。
科学的成功の基準が時代とともに変化するという事実は、科学哲学を難しくするだけでなく、科学に対する一般の人々の理解にも問題を引き起こす。私たちは、拠り所とし擁護できるような、固定された科学的方法論を持っていないのだ。
認識論的アナーキズム ポール・ファイヤアーベントは 科学史を研究し、科学が真に方法論的なプロセスであるという考えを否定するに至った。1975年の著書『方法に反対する』 ほど広範にはなり得ず、科学の進歩を規定する有用で例外のない 方法論的規則は 存在しないと主張した。要するに、彼は、いかなる特定の科学的方法や規範についても、それを破ることが科学の進歩に貢献した歴史的事例を見つけることができると述べた。彼は冗談めかして、科学的方法の信奉者が普遍的に有効な単一の規則を表現したいのであれば、「何でもあり 」であるべきだと示唆した。[ 166 ] 問題解決者 や研究者は、調査中に資源を慎重に扱うべきである。[ E ]
方法論の概念に関する科学者へのインタビューを含む研究を通じて、形式化された方法に対するより一般的な推論が発見された。この研究は、科学者が利用可能な証拠が仮説を裏付けているかどうかを判断するのに頻繁に困難に直面することを示した。これは、包括的な方法論的概念と研究の実施を方向付ける正確な戦略との間に単純な対応関係がないことを明らかにしている。[ 168 ]
教育 科学教育 において、一般的で普遍的な科学的方法の考え方は特に影響力があり、数多くの研究（米国）では、この方法の枠組みが学生と教師の両方の科学の概念の一部を形成していることが示されています。[ 169 ] [ 170 ] [ 171 ] [ 172 ] [ 173 ] [ 174 ]
科学がどのように知識を生み出すかは、20 世紀初頭から「科学的方法」（単数形）の文脈で教えられてきました。米国を含むさまざまな教育システムでは、科学的方法をプロセスまたは手順として教えており、明確な一連のステップとして構成されています。[ 178 ]
この科学的方法のバージョンは、初等教育や中等教育、そして生物医学において長年確立された標準となっています。[ 180 ] [ 175 ]
従来の科学教育は、実験を過度に強調し、社会的文脈を無視し、手順を通じて自動的に知識が生成されるという、単純化されすぎた単一の方法論を提示しているとして批判を受けてきた。[ 181 ] [ 182 ]
科学的方法は、 1996 年 ( NRC )の基準に取って代わった2013 年 ( NGSS ) の米国教育基準にはもはや含まれていない。これらもまた、国際的な科学教育に影響を与え、[ 181 ] [ 183 ] 側面 として説明されている。[ 181 ]
科学的方法は、単純化され普遍的な説明の結果として、しばしば一種の神話的地位に達したと考えられています。コミュニケーションのツールとして、あるいはせいぜい理想化として。[ 38 ] [ 172 ] いかにして我々は考えるか 』（1910年）[ 35 ] [ 184 ]
知識社会学 知識社会学は、科学的方法をめぐる議論における概念であり、科学の根底にある方法は社会学的であると主張する。キングは、社会学はここで、内在的な論理によって科学を支配する観念体系と、それらの観念が生じる社会システムを区別すると説明している。[ μ ] [ i ]
状況的認知と相対主義 フレックの思考集団 の考えに基づいて、社会学者は状況的認知 の概念を構築しました。つまり、研究者の視点が彼らの研究に根本的に影響を与えるという概念です。また、より過激な見解も生まれました。
ノーウッド・ラッセル・ハンソンは、 トーマス・クーン やポール・ファイヤアーベント とともに、科学における観察の理論依存的な性質を幅広く探求した。ハンソンは1958年にこの概念を導入し、観察は観察者の概念的枠組みに影響されることを強調した。彼は ゲシュタルト の概念を用いて、先入観が観察と記述の両方にどのように影響するかを示し、ゴルジ体 が染色技術のアーティファクトとして当初拒否されたことや、ティコ・ブラーエとヨハネス・ケプラーによる同じ日の出の異なる解釈などの例でこれを説明した。間主観性は 異なる結論につながった。[ 112 ] [ d ]
クーンとファイヤアーベントはハンソンの先駆的な業績を認めたが、[ 193 ] [ 194 ] 強固なプログラム」 の開発につながる議論を促した。それは、権力、イデオロギー、利害などの社会的要因によって科学的信念がどのように形成されるかを検証する。
科学に対するポストモダニズム の批判自体が、激しい論争の対象となってきた。科学戦争として知られるこの継続的な議論は、 ポストモダニズム とリアリズムの 視点の間の価値観と前提の対立から生じている。ポストモダニストは、科学的知識は単なる言説であり、根本的な真理を主張するものではないと主張する。対照的に、科学界のリアリストは、科学は現実に関する真の根本的な真理を明らかにするものであると主張する。この問題を取り上げ、ポストモダニストの主張に異議を唱えつつ、科学を真理を導き出す正当な方法として擁護する多くの書籍が科学者によって書かれている。[ 195 ]
方法の限界
発見における偶然の役割 偶然の発見の有名な例としては、アレクサンダー・フレミングによるペニシリンの発見 がある。彼の細菌培養物の一つがカビに汚染され、その周囲の細菌は死滅していた。つまり、発見の方法は、何を探すべきかを知ることだったのだ。[ 196 ] 科学的発見 の 33% から 50% は、探究されたものではなく、偶然発見されたもの と推定されています。これが、科学者がしばしば幸運だったと述べる理由かもしれません。 [ 9 ] [ 10 ] ルイ・パスツール は「幸運は準備のできた心に味方する」という有名な言葉を残したとされていますが、一部の心理学者は、科学の文脈で「幸運に備える」とはどういうことかを研究し始めています。研究によると、科学者は偶然や予期せぬ事態を活用する傾向のあるさまざまなヒューリスティックを教えられています。[ 9 ] [ 197 ] ナシーム・ニコラス・タレブが 「反脆弱性」と呼ぶものです。調査システムの中には、人為的ミス 、人為的偏見、ランダム性に対して脆弱なものもあるが、科学的方法は単に耐性がある、あるいは強靭であるだけでなく、実際にはそのようなランダム性から多くの点で恩恵を受けている（反脆弱性がある）。タレブは、システムが反脆弱性であればあるほど、現実世界でより繁栄すると信じている。[ 198 ]
思われる ものを修正しようとします。最終的に、研究者はそのエラーが偶然にしてはあまりにも持続的で体系的であると判断するに至ります。科学的方法の高度に統制された、慎重で好奇心旺盛な側面は、このような持続的な体系的エラーを特定するのに非常に適しています。この時点で、研究者はエラーの理論的説明を考え始め、多くの場合、異なる専門分野の同僚の助けを求めます。[ 9 ] [ 197 ]
統計との関係 科学的方法が統計をその主要な武器として用いる場合、科学的方法の出力の信頼性に悪影響を及ぼす可能性のある数学的および実際的な問題が存在する。これは、メタサイエンス の分野の基礎となるものと考えられている、ジョン・イオアニディス による2005年の有名な科学論文「発表された研究結果のほとんどが誤りである理由 」で説明されている。[ 132 ] p値の誤用は その一例である。[ 199 ]
提起された論点は、統計的側面と経済的側面の両方に及ぶ。統計的には、研究規模が小さく、研究デザイン、定義、結果、分析手法に大きな柔軟性がある場合、研究結果が真実である可能性は低くなる。経済的には、研究チーム間の経済的利害関係、偏見、競争レベルが高い分野では、研究結果の信頼性が低下する。その結果、さまざまな研究デザインや科学分野、特に現代の生物医学研究においては、ほとんどの研究結果が誤りであると見なされる。現代の生物医学研究は、研究前後の真の発見が得られる確率が非常に低い領域で行われることが多い。しかしながら、こうした課題にもかかわらず、ほとんどの新たな発見は、研究前の確率が低い、あるいは非常に低い仮説生成研究から生まれ続けるだろう。これは、知識のフロンティアを拡大するには、成功の可能性が最初は低いように見えるかもしれない主流以外の領域を調査する必要があることを示唆している。[ 132 ]
注記 1 2 光学の書 （ 紀元 1027年頃） 人間の目の解剖学的調査と人間の視覚知覚の徹底的な研究の後、アルハセンは ユークリッドの『光学』 の第一公準を「余計で役に立たないもの」と特徴づけ（第1巻、[6.54] ― それによって、実験からの論理と演繹を用いて、ユークリッド、プトレマイオス、ガレノスの 視覚の放出説を覆した。彼は、ユークリッドの『光学』の第一公準は仮説にすぎず、彼の実験を説明できないことを示した ）、私たちが見るためには光が目に入る必要があると推論した。彼は この調査の一環としてカメラ・オブスクラ について説明している。 1 2 光学の書 [ 96 ] ↑ 完全なタイトル翻訳はVoelkel (2001) 、p. 60 からのものです。 1 2 3 ケプラーは、1600 年 7 月 10 日にグラーツで部分日食を観測した後にこの実験に至った。彼は、太陽を直接見るのではなく、ピンホールを通して紙に太陽の像を投影するという、ティコ・ブラーエの観測方法を用いた。彼は、皆既日食の歴史的記録があることから、皆既日食は不可能であるというブラーエの結論に反対した。代わりに、彼は、開口部の大きさが投影された像の鮮明さを制御すると推論した（開口部が大きいほど像はより正確になる ― この事実は現在、光学系の設計の基本となっている）。Voelkel (2001) 、p. 61 は、ケプラーの 1604 年の実験が視覚と目に関する最初の正しい記述をもたらしたと指摘している。なぜなら、彼は目を無視して天体観測について正確に記述することはできないと気づいたからである。Smith (2004) 、p. 192節では、ケプラーがジャンバッティスタ・デッラ・ポルタの水を入れたガラス球を用いて眼をモデル化し、開口部を眼の入射瞳に見立てて、入射瞳における像全体がガラス球の後方（眼の網膜を表す）の一点に焦点を合わせることを示した経緯が述べられている。これにより、ケプラーの光学系統の研究は完了し、天文学への応用という彼の目的も達成された。 ↑ サンチェスとロックはどちらも医師でした。ローマとフランスでの訓練を通して、サンチェスはスコラ学派のアリストテレス学派を超えた科学の方法を求めました。1600年代以前の医学教育を支援するために、サンチェスの時代に大学に植物園が追加されました。ロック（1689）『人間知性論』 を参照。バークリーはニュートンの唯物論的世界観の対照として機能し、科学者は「規則性への還元」を追求すべきだと強調しました。 [ 30 ] [ 31 ] ↑ 1902年のデューイの実験学校について：Cowles 2020は、デューイが実験学校を教師と生徒の協働とみなしていたと指摘している。5段階の説明は、記述的というよりは義務的なものとして受け止められた。プロクルステスの寝台のような解釈に落胆したデューイは、5段階の計画を段階と改名することで緩和しようと試みたが、その修正は無視された。 ↑ 研究対象は、科学者の語彙で表現されるように、「単一の統一された方法」によってアプローチされる。 [ 35 ] ： pp.8、13、33–35、60 、述語によって表現体系の中で統一される 。統一プロセスは、1930年にジャック・エルブランによって形式化さ た 。 [ 46 ] ↑ 「どんなに不条理で信じがたい意見であっても、哲学者によって主張されていない意見は想像できない。」—デカルト[ 56 ] ↑ 「すべての思考には飛躍が伴う」—ジョン・デューイ[ 66 ] ↑ 仮説から、モーダス・ポネンス またはモーダス・トレンスを用いて妥当な形式を導き出す。 後件肯定 などの不適切な形式は避ける。 ↑ 目標が変わる: DNA の X 線回折パターンを観察した後、 [ 79 ] [ 78 ] [ 81 ] [ 82 ] 物理モデルを構築する ことで。 [ 83 ] ↑ 光学の書 ↑ 太陽の俯角が地平線から 18° 下であっても、大気の屈折により朝夕の薄明時にも 太陽光 線が見える。 [ 102 ] ↑ 『二つの新科学』 には、シンプリシオ、サグレド、サルヴィアティという3人の「査読者」が登場し、それぞれ対照的な人物、敵役、主人公の役割を果たしている。ガリレオ自身はごく簡単にしか語らない。しかし、アインシュタインの1905年の論文は、出版前に査読を受けていなかった。 ↑ 「少しも疑わないことは疑うふりをすべきではない。しかし人は疑うように訓練すべきだ」とパースは短い知的自伝の中で述べている。 [ 116 ] [ 117 ] 。 ↑ 観察を通して知識が生じるという哲学は帰納主義 とも呼ばれる。この知識観の急進的な提唱者はジョン・スチュアート・ミル であり、彼は数学的知識を含むあらゆる知識が帰納を通して経験から生じると考えた。ミルの極端な見解は今日では時代遅れだが、帰納主義的なアプローチは今でも一般的である。 [ 128 ] ： ↑ ヒッパルコスは 、自身の星の観測に加え、カルデアとバビロニアの天文学者の観測も用いて、地球の歳差運動を推定した。 [ 129 ] 1 2 アイザック・ニュートン（1727）『世界の体系について』は 、火星の惑星運動に関するケプラーの法則、ガリレオの落体の法則、太陽系の惑星の運動などを、自身の3つの運動法則の帰結に集約した。 [ 130 ] モットの翻訳（1846）を参照。 ↑ その差は 1 世紀あたり約 43 秒角です。そして、水星の軌道の歳差運動は、一般相対性理論の テスト: U. Le Verrier (1859)、(フランス語)、「Lettre de M. Le Verrier à M. Faye sur la théorie de Mercure et sur le mouvement du périhélie de cette planète」、Comptes rendus hebdomadaires des séances de で引用されています。 l'Académie des Sciences (パリ)、vol. 49 (1859)、379–383 ページ。 ↑ …簡略化され、（ポストモダンの）哲学にもかかわらず。ガウチ・ジュニア（2002） 、 33ページ ↑ ...そしてジョン・イオアニディスは2005年に [ 132 ] ↑ 例えば、「この実験ではこのような結果が得られたので、広く適用できるはずだ」といった単一の科学的観察から外挿することは、帰納的希望的思考の一例です。統計的一般化は 帰納的推論の一形態です。逆に、「ほとんどの実験でこのようなパターンが見られたので、この場合も同様に起こるだろう」のように、複数の実験で観察された一般的な傾向に基づいて特定の結果が生じると仮定することは、誤った演繹的確率論理 を示しています。 ↑ オッカムの剃刀は、「存在論的簡潔性」とも呼ばれ、おおよそ次のように述べられています。2つの理論から選択する場合、最も単純な方が最良である。この提案は一般的に14世紀のウィリアム・オブ・オッカムに帰せられるが、おそらく彼より以前に存在していた。 [ 149 ] 1 2 アーサー・エディントン 、1920年：「物理学の相対性理論は、すべてを関係に還元します。つまり、重要なのは物質ではなく構造です。」— ワイナート、アインシュタインの例を挙げて引用：「エディントン、『空間、時間、重力』（1920年）、197」 [ 147 ] ↑ 研究対象は、科学者の語彙で表現されるように、「単一の統一された方法」によってアプローチされます。 [ 35 ] ： pp.8、13、33–35、60 、 表現の 体系 を 述語 によって統一されます 。 [ 165 ] ： 93–94、113–117 述語 が取りうる値は述語表現の妥当性（つまり、真 または偽、「予測されたがまだ観測されていない」、「 裏付ける 」など）の証拠 として機能します。 ↑ 「認識論的文化」とフレック 1935 年の比較、思想集団 ( denkkollektiven ): Entstehung und Entwicklung einer wissenschaftlichen Tatsache: EinfƖhrung in die Lehre vom Denkstil und Denkkollektiv [ 190 ] Fleck (1979) 、p. xxvii は、事実には存続期間があり 、潜伏期間の後にのみ繁栄することを認識しています。彼が調査のために選んだ質問 (1934 年) は、「では、この経験的事実はどのようにして生じたのか 、そしてそれは何から構成されているのか?」でした。 [ 191 ] フレック 1979、p.27 によれば、それぞれの分野内の思想集団は、進歩するために共通の専門用語を確立し、研究成果を発表し、さらに共通の用語を用いて同僚と相互にコミュニケーションを取る必要がある。 [ 192 ]
注：科学的方法による問題解決 ↑ 2300年前、アリストテレスは自然界に真空は 存在しないと提唱した。1300年後、アルハゼンは屈折 の実験を用いてアリストテレスの仮説を否定し [ 13 ] 宇宙空間 の存在を推論した[ 14 ] ↑ アルハゼンは 、疑問を形成し、その後検証することの重要性を主張した。「光は透明な物体をどのように通過するのか？光は透明な物体を直進するのみである…我々はこれを『光学の書』 [ b ] [ 15 ] 彼は「光は透明な物体を直線でしか通過しない」という自身の推測を、光線の横にまっすぐな棒やピンと張った糸を置くことで実証し、光が直線で進むことを証明した。これは、サンブルスキー（1975） の136ページに引用されている。 デイヴィッド・ホックニーは、 カメラ・オブスクラ を用いた肖像画技法の出典としてアルハゼンを何度か引用しており、ホックニーはチャールズ・M・ファルコ の光学的な示唆によってこの技法を再発見した。当時『Opticae Thesaurus, Alhazen Arabis 』と表記されていたアルハゼンの『光学の書』 である『Kitab al-Manazir』 は、1270年にはすでにヨーロッパでの使用のためにアラビア語からラテン語に翻訳されていた。ホックニーは、フリードリヒ・リスナーの1572年のバーゼル版『Opticae Thesaurus』 を引用している。ホックニーは、カメラ・オブスクラの最初の明確な記述としてアルハゼンを引用している。[ 16 ] 1 2 3 4 探究型教育 パラダイムでは、「特徴づけ、観察、定義、…」の段階は、より簡潔に「質問」という概念でまとめられます。ある段階での質問は、 5W1H のような基本的なものから、「この答えは本当ですか？」 「他に誰が知っているでしょうか？」「 彼らに聞いてもいいですか？」 などまで様々です。探究者の質問は、目標に到達するまで螺旋状に続きます。 ↑ アイデアを認識することを決して怠ってはならない… .— C.S. パース、『科学の論理の図解』、第二論文。—アイデアを明確にする方法。『ポピュラー・サイエンス・マンスリー』 第12巻 、1878年1月、286ページ[ 68 ] ↑ パース (1899) 論理の第一法則 (FRL) [ 82 ] [ 81 ] [ 139 ] テレンス・タオは 、この問題について、すべてのアプローチが「等しく適切で、等しく資源を投入するに値する」とみなされるわけではないと述べている。なぜなら、そのような立場は「数学から方向性と目的意識を奪う」からである。 [ 167 ]
注記：方法の哲学的表現 ↑ 彼が『オプス・マユス』 [ 19 ]は、「記録に残る科学的方法の最初の重要な定式化の 1 つです」 ↑ ...実験的アプローチは、1638年にガリレオが『二つの新科学』 ↑ ポパーは、1963年に出版した『推測と反駁』 の中で、試行錯誤 だけが「普遍的な方法」と呼べると主張した。 [ 36 ] 1 2 リー・スモーリンは、2013年のエッセイ「科学的方法は存在しない」 [ 37 ] 倫理原則 を提唱している。第一に、「私たちは真実を語ることに同意し、公的な証拠に基づく合理的な議論によって行動することに同意する」。第二に、「証拠が十分でない場合、ある見解が正しいか別の見解が正しいかを合理的な議論によって判断できない場合、私たちは競争と多様化を促進することに同意する」。これは、ポパー（1963）の p. viii ↑ 精神の仕組みは、観察の事実を与えられない限り、知識を変換することはできても、決して知識を生み出すことはできない。— C.S. パース [ 68 ] ↑ 「科学の本質は、一見矛盾する二つの態度、すなわち、どんなに奇妙で直感に反するものであっても新しい考えを受け入れる姿勢と、新旧を問わずあらゆる考えを徹底的に懐疑的に吟味する姿勢との間の、不可欠なバランスにある。こうして、深い真実が深いナンセンスから選り分けられるのだ。」—カール・セーガン [ 114 ] ↑ 科学的方法では、アイデアが受け入れられる前に事後的に [ 85 ] 1 2 フリーデル・ヴァイネルトは著書『科学者としての哲学者』 （2004年）の中で、不変性というテーマが、1900年頃からの多くの著作、例えばアンリ・ポアンカレ （1902年）、エルンスト・カッシーラー （ 1920年）、マックス・ボルン （1949年、1953年）、ポール・ディラック （1958年）、オリヴィエ・コスタ・ド・ボーレガード （1966年）、ユージン・ウィグナー （1967年）、ローレンス・スクラー （1974年）、マイケル・フリードマン（1983年）、 ジョン・D・ノートン （1992年） 、ニコラス・マクスウェル （1993年） 、アラン・クック （1994年）、アリスター・キャメロン・クロンビー（1994年）、 マーガレット・モリソン （1995年）、リチャード・ファインマン （1997年）、（2001年）、ティム ・モードリンら の著作において、現実の科学的説明の根本的な側面として取り上げられていることを指摘した。 (2002)。 [ 147 ] ドイチュは 2009年のTEDトークで「変化しにくい説明の探求こそが、あらゆる進歩の源泉である」と宣言した。 [ 148 ] ↑ 良い理論 を構成する要素についての異なる見解： クーン（1977）は、正確性、一貫性（内部的および現在受け入れられている他の関連する理論との一貫性）、範囲（その結果は、説明する必要があるデータを超えて広がるべきである）、単純性（そうでなければ混乱し孤立した現象を整理する）、実り（さらなる研究のため）を特定した。[ 145 ] コリバン（2001）は、簡潔さ／倹約性、統一性／説明力、大胆さ／実り豊かさ、優雅さを挙げた。[ 146 ] ワイナート（2004）は、不変性という繰り返し現れるテーマを指摘した。[ θ ] ホーキング （2010）：単純さ／簡潔さ、統一性／説明力、優雅さについては言及したが、実りの多さについては言及しなかった。[ 118 ] ↑ ...ホーキングとムロディノウは、良い理論の基準について次のように述べています。「上記の基準は明らかに主観的なものです。例えば、優雅さは簡単に測定できるものではありませんが、科学者の間では非常に高く評価されています。」 「過度に複雑」という考え方は「単純さ」と結びついています。「ごまかしの要素でいっぱいの理論はあまり優雅ではありません。アインシュタインの言い換えれば、理論はできるだけ単純であるべきですが、それ以上単純であってはなりません。」 [ 118 ] [ 149 ] ↑ 科学的方法の定義は普遍的に合意されたものではない。これはすでに1913年にノイラートのボート で表現されていた。しかし、このやや虚無主義的な主張を前置きなしに、あまりにも予期せぬ形で述べることは、逆効果で混乱を招き、有害になりかねないという共通認識がある。また、そのような定義は決して存在しないかもしれない。ワインバーグが 1995年に述べたように： [ 162 ] 科学的成功の基準が時代とともに変化するという事実は、科学哲学を難しくするだけでなく、科学に対する一般の人々の理解にも問題を引き起こす。私たちは、拠り所とし擁護できるような、固定された科学的方法論を持っていないのだ。 ↑ 「知識の社会学は、『人間の思考と、それが生じる社会的文脈との関係』に関心を寄せている。」 [ 185 ] 理性、伝統、そして科学の進歩性に関する論文（1971年）の冒頭部分 [ 186 ] 1 2 スティルウェルのレビュー（381ページ）では、ポアンカレのオイラー標数に関する取り組みについて、ポアンカレが ポアンカレホモロジー球 5 回の反復が必要だったと述べている。 [ 214 ]
参考文献
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