НАУЧНОЕ ВЗГЛЯД НА МИР

НАУЧНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

НАУЧНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Глава 1: ПРИРОДА НАУКИ

В ходе человеческой истории люди развили множество взаимосвязанных и проверенных представлений о физическом, биологический, психологический и социальный миры. Эти идеи имеют позволила последующим поколениям достичь все более всестороннее и надежное понимание человеческого вида и его окружение. Средства, используемые для развития этих идей, особые способы наблюдения, мышления, экспериментирования и проверка. Эти способы представляют собой фундаментальный аспект природу науки и отражать, чем наука стремится отличаться от другие способы познания.

Это союз науки, математики и технологий. формирует научную деятельность и делает ее такой успешный. Хотя каждое из этих человеческих предприятий имеет свой собственный характер и историю, каждый зависит от и усиливает другие. Соответственно, первые три главы рекомендации рисуют портреты науки, математики и технологии, которые подчеркивают их роль в научной деятельности и выявить некоторые сходства и связи между их.

В этой главе приводятся рекомендации относительно того, какие знания то, как работает наука, необходимо для научной грамотности. глава посвящена трем основным темам: научный мир воззрение, научные методы исследования и характер научное предприятие. В главах 2 и 3 рассматриваются способы, с помощью которых математика и технология отличаются от науки в целом. В главах с 4 по 9 представлены взгляды на мир, изображенные текущая наука; Глава 10 «Исторические перспективы» охватывает ключевые эпизоды в развитии науки; и Глава 11, Общие Темы, объединяет идеи, пересекающие все эти взгляды на мир.

НАУЧНОЕ ВЗГЛЯД НА МИР

Ученые разделяют некоторые основные убеждения и взгляды на что они делают и как они оценивают свою работу. Они имеют отношение к природа мира и что о ней можно узнать.

Наука предполагает, что вещи и события во вселенной происходят в последовательных закономерностях, которые понятны через тщательное, систематическое изучение. Ученые считают, что через использованием интеллекта и с помощью инструментов, расширяющих чувства, люди могут обнаружить закономерности во всей природе.

Наука также предполагает, что Вселенная, как ее название подразумевает обширную единую систему, в которой основные правила везде одинаково. Знания, полученные при изучении одной части Вселенная применима к другим частям. Например, тот же принципы движения и гравитации, объясняющие движение падающие предметы на поверхность земли также объясняют движения Луны и планет. С некоторыми изменениями лет те же принципы движения применялись к другим сил и к движению всего, от мельчайших ядерных частиц до самых массивных звезд, от парусников до космические аппараты, от пуль до световых лучей.

Наука — это процесс производства знаний. Процесс зависит как от тщательного наблюдения за явлениями, так и от изобретая теории для осмысления этих наблюдений. Изменения в знаниях неизбежны, поскольку новые наблюдения могут бросать вызов господствующим теориям. Как бы ни была хороша одна теория объясняет ряд наблюдений, возможно, что и другой теория может соответствовать так же или лучше, или может соответствовать еще более широкому кругу вопросов. диапазон наблюдений. В науке тестирование и улучшение и случайный отказ от теорий, будь то новых или старых, продолжается во всех время. Ученые предполагают, что даже если нет способа обеспечить полную и абсолютную истину, все более точную приближения могут быть сделаны для объяснения мира и того, как он работает.

Хотя ученые отвергают идею достижения абсолютного истину и принять некоторую неопределенность как часть природы, большинство научное знание долговечно. Модификация идей, а не их прямое отрицание, является нормой в науке, поскольку мощные конструкции имеют тенденцию выживать и становиться более точными и получить широкое признание. Например, при разработке теории относительности, Альберт Эйнштейн не отбрасывал ньютоновские законы движения, а скорее показал, что они являются лишь приближением к ограниченное применение в рамках более общей концепции. (Национальный Управление по аэронавтике и исследованию космического пространства использует ньютоновскую механику, например, при расчете траекторий спутников.) Кроме того, растущая способность ученых делать точные прогнозы о природных явлениях убедительно свидетельствует о том, что мы действительно приобретают в нашем понимании того, как мир работает. Непрерывность и стабильность так же характерны для науки, как и перемены есть, и уверенность так же распространена, как и нерешительность.

Есть много вопросов, которые не могут быть рассмотрены в научный путь. Существуют, например, убеждения, что сама их природа – не может быть ни доказана, ни опровергнута (как, например, существование сверхъестественных сил и существ, или истинные цели жизни). В других случаях научный подход, который может быть действительным вероятно, будет отвергнут как не относящийся к делу людьми, которые придерживаются определенные верования (например, в чудеса, гадания, астрологию, и суеверия). У ученых нет средств, чтобы установить вопросы о добре и зле, хотя иногда они могут способствовать обсуждению таких вопросов, определяя вероятные последствия конкретных действий, которые могут быть полезными при взвешивании альтернатив.

S

По существу, различные научные дисциплины схожи в их опора на доказательства, использование гипотез и теорий, виды используемой логики и многое другое. Тем не менее ученые сильно отличаются друг от друга в том, какие явления они исследовать и в том, как они выполняют свою работу; в опоре они размещают на исторических данных или на экспериментальных данных и на качественные или количественные методы; в их обращении к базовые принципы; и во сколько они опираются на выводы других наук. Тем не менее, обмен методами, информации и концепций все время происходит среди ученых, и среди них есть общие представления о том, что представляет собой научно обоснованное исследование.

Научное исследование нелегко описать отдельно от контексте конкретных исследований. просто нет фиксированного набор шагов, которым всегда следуют ученые, нет единого пути, который безошибочно ведет их к научному знанию. Есть, однако некоторые черты науки, придающие ей отличительную характер как способ исследования. Хотя эти особенности особенно характерно для работ профессиональных ученых, каждый может упражнять их в научном мышлении о многих вопросы, представляющие интерес в повседневной жизни.

Рано или поздно справедливость научных утверждений устанавливается ссылаясь на наблюдения за явлениями. Следовательно, ученые сосредоточиться на получении точных данных. Такие доказательства получены наблюдениями и измерениями, проведенными в ситуациях, которые от естественных условий (таких как лес) до полностью надуманных (например, лаборатория). Чтобы сделать свои наблюдения, ученые используют свои собственные органы чувств, инструменты (такие как микроскопы), которые усиливают эти чувства, и инструменты, которые касаются характеристики, совершенно отличные от того, что люди могут ощущать (такие как магнитные поля). Ученые пассивно наблюдают (землетрясения, миграций птиц), собирают (камни, раковины) и активно исследовать мир (например, сверлить земную кору или введение экспериментальных препаратов).

В некоторых случаях ученые могут контролировать условия преднамеренно и именно для получения их доказательств. Они могут, например, контролировать температуру, изменять концентрацию химические вещества или выбирать, какие организмы спариваться с другими. К изменяя только одно условие за раз, они могут надеяться идентифицировать его исключительное воздействие на происходящее, не осложненное изменениями в других условиях. Однако часто контроль условий может быть непрактично (как при изучении звезд) или неэтично (как при изучении людей), или может исказить природные явления (как в изучение диких животных в неволе). В таких случаях наблюдения должны производиться в достаточно широком диапазоне естественных происходящие условия, чтобы сделать вывод, каково влияние различных факторы могут быть. Из-за этой зависимости от доказательств большое значение придается разработке более совершенных инструментов и методы наблюдения и результаты любого следователя или группу обычно проверяют другие.

Хотя все виды воображения и мысли могут быть использованы в рано или поздно выдвигать гипотезы и теории научные аргументы должны соответствовать принципам логического рассуждения, то есть проверку обоснованности аргументов путем применение определенных критериев вывода, демонстрации и общих смысл. Ученые часто могут расходиться во мнениях относительно ценности конкретного доказательства или о правомерности определенные предположения, которые сделаны и, следовательно, расходятся во мнениях о том, какие выводы обоснованы. Но склонны соглашаться о принципах логических рассуждений, связывающих доказательства и предположения с выводами.

Ученые не работают только с данными и хорошо развитыми теории. Часто у них есть только предварительные гипотезы о как все может быть. Такие гипотезы широко используются в науке для выбор, на какие данные обращать внимание и какие дополнительные данные искать и управлять интерпретацией данных. Фактически, Процесс формулирования и проверки гипотез является одним из основных деятельности ученых. Чтобы быть полезной, гипотеза должна предложить, какие доказательства подкрепят это и какие доказательства опровергнуть это. Гипотеза, которая в принципе не может быть поставлена проверка доказательств может быть интересной, но вряд ли научно полезно.

Использование логики и тщательное изучение доказательств необходимы, но обычно недостаточны для продвижения наука. Научные концепции не возникают автоматически из данных или из любого объема анализа в одиночку. Изобретать гипотезы или теории, чтобы представить, как устроен мир, а затем выяснить то, как они могут быть подвергнуты испытанию реальностью, является таким же творческим, как и писать стихи, сочинять музыку или проектировать небоскребы. Иногда открытия в науке делаются неожиданно, даже несчастный случай. Но обычно требуются знания и творческая проницательность. узнавать значение неожиданного. Аспекты данных, которые были проигнорированы одним ученым, могут привести к новым открытиям Другая.

Ученые стремятся осмыслить наблюдения за явлениями путем построения объяснений для них, которые используют или согласуются с, принятыми в настоящее время научными принципами. Такой объяснениятеории могут быть либо широкими, либо ограничены, но они должны быть логически обоснованными и включать в себя значительное количество научно обоснованных наблюдений. достоверность научных теорий часто исходит из их способности показать отношения между явлениями, которые раньше казались несвязанный. Например, теория движущихся континентов доверие выросло, поскольку оно показало отношения между такими разнообразные явления, такие как землетрясения, извержения вулканов, совпадение виды окаменелостей на разных континентах, формы континенты и очертания океанского дна.

Суть науки в подтверждении наблюдением. Но это недостаточно, чтобы научные теории соответствовали только наблюдениям которые уже известны. Теории также должны соответствовать дополнительным наблюдения, которые не использовались при формулировании теорий в первое место; то есть теории должны обладать предсказательной силой. Демонстрация предсказательной силы теории не обязательно требуют предсказания событий в будущем. предсказания могут касаться свидетельств из прошлого, которые еще не были найдены или изучены. Теория о происхождении человека существа, например, могут быть проверены новыми открытиями человекоподобные ископаемые останки. Такой подход явно необходим для реконструировать события в истории земли или на нем образуются формы жизни. Это также необходимо для изучения процессов которые обычно происходят очень медленно, например, строительство гор или старение звезд. Звезды, например, эволюционируют медленнее. чем мы обычно можем наблюдать. Теории эволюции звезд, тем не менее, может предсказать неожиданные отношения между функциями звездного света, которые затем можно искать в существующих коллекциях данные о звездах.

Столкнувшись с утверждением, что что-то является правдой, ученые ответьте, спросив, какие доказательства подтверждают это. Но научный доказательства могут быть предвзятыми в том, как данные интерпретируются, в запись или отчетность данных, или даже в выборе того, что данные, которые следует учитывать в первую очередь. Национальность ученых, пола, этнического происхождения, возраста, политических убеждений и т. д. склонить их искать или подчеркивать тот или иной вид доказательства или интерпретация. Например, многолетнее изучение приматов — учеными-мужчинами — сосредоточены на конкурентное социальное поведение самцов. Пока женщины-ученые в поле была важность самок приматов’ поведение, направленное на построение сообщества, признается.

Систематическая ошибка, связанная с исследователем, образцом, методом, или инструмент не может быть полностью исключен в каждом например, но ученые хотят знать возможные источники предвзятость и то, как предвзятость может повлиять на доказательства. Ученые хотят и должны быть максимально внимательны к возможной предвзятости в своих свою работу, как и работу других ученых, хотя такие объективность не всегда достигается. Одна защита от необнаруженная предвзятость в области исследования состоит в том, чтобы иметь много различных следователи или группы следователей, работающих в нем.

В науке уместно, как и везде, обращаться к знающие источники информации и мнений, обычно люди которые специализируются в соответствующих дисциплинах. Но уважаемые авторитеты ошибались много раз в истории науки. В длинном бежать, ни один ученый, каким бы известным или высокопоставленным он ни был, не уполномочен решать за других ученых, что верно, ибо никто другие ученые считают, что они имеют особый доступ к истине. Нет заранее установленных выводов, которые ученые должны достичь на основе своих расследований.

В краткосрочной перспективе новые идеи, которые плохо сочетаются с господствующие идеи могут столкнуться с резкой критикой, и ученые при расследовании таких идей могут возникнуть трудности с получением поддержки для их исследования. Действительно, вызовы новым идеям законный бизнес науки в построении достоверных знаний. Даже самые престижные ученые иногда отказывались принимать новые теории, несмотря на то, что накопилось достаточно доказательства, чтобы убедить других. Однако в долгосрочной перспективе теории оцениваются по их результатам: когда кто-то придумывает новое или улучшенная версия, которая объясняет больше явлений или дает больше ответов важные вопросы, чем предыдущая версия, новая в конце концов занимает свое место.

Наука как предприятие имеет индивидуальные, социальные и институциональные аспекты. Научная деятельность является одним из основных особенности современного мира и, пожалуй, больше, чем другое, отличает наше время от более ранних столетий.

В научной работе участвует множество людей, выполняющих множество различных видов работы и продолжается в той или иной степени во всех странах Мир. Мужчины и женщины всех этнических и национальных групп участвовать в науке и ее приложениях. Эти люди – ученые и инженеры, математики, врачи, технические специалисты, программисты, библиотекари и другие — могут сосредоточиться на научном знании либо для собственного ради или для конкретной практической цели, и они могут быть связанные со сбором данных, построением теории, прибором строительство или общение.

Как социальная деятельность наука неизбежно отражает социальные ценности и взгляды. История экономической теории, например, параллельно развивались идеи социального справедливость – одно время экономисты считали оптимальную заработную плату для рабочих быть не более чем тем, что едва позволило бы рабочих, чтобы выжить. До ХХ века и даже в В нем женщины и цветные люди были по существу исключены из большинства науки ограничениями на их образование и занятость возможности; те замечательные немногие, кто преодолел эти препятствия даже тогда, вероятно, их работа была принижена наукой учреждение.

На направление научных исследований влияют неформальные влияния внутри самой культуры науки, такие как преобладающее мнение о том, какие вопросы наиболее интересны или какие методы исследования, скорее всего, будут плодотворными. Сложные процессы с участием самих ученых были разработаны, чтобы решить, какие исследовательские предложения получат финансирование, и комитеты ученых регулярно рассматривают прогресс в различных дисциплин, чтобы рекомендовать общие приоритеты для финансирования.

Наука развивается в самых разных условиях. Ученые занятых в университетах, больницах, бизнесе и промышленности, правительство, независимые исследовательские организации и научные ассоциации. Они могут работать в одиночку, в небольших группах или как участники. крупных исследовательских коллективов. Их места работы включают классы, офисы, лаборатории и естественные полевые условия из космоса в дно моря.

Из-за социальной природы науки распространение научная информация имеет решающее значение для ее прогресса. Некоторый ученые представляют свои открытия и теории в статьях, которые докладывались на собраниях или публиковались в научных журналах. Те документы позволяют ученым информировать других о своей работе, подвергать свои идеи критике со стороны других ученых, и, Конечно, чтобы быть в курсе научных разработок вокруг Мир. Развитие информатики (знание характер информации и ее манипулирование) и развитие информационных технологий (особенно компьютерных систем) влияют все науки. Эти технологии ускоряют сбор данных, компиляция и анализ; сделать новые виды анализа практичными; и сократить время между открытием и применением.

Организационно науку можно рассматривать как совокупность из всех различных научных областей или содержания дисциплины. От антропологии до зоологии существуют десятки таких дисциплин. Они во многом отличаются друг от друга, включая историю, изучаемые явления, методы и язык используемые, и виды желаемых результатов. По назначению и философии, однако, все они одинаково научны и вместе составляют заниматься той же научной деятельностью. Преимущество наличия дисциплин заключается в том, что они обеспечивают концептуальную структуру для организация исследований и результатов исследований. Недостатком является что их подразделения не обязательно совпадают с тем, как мир работает, и они могут затруднить общение. В любом случае, научные дисциплины не имеют фиксированных границ. Физические оттенки в химию, астрономию и геологию, как химия в биология и психология и так далее. Новые научные дисциплины (например, астрофизика и социобиология) постоянно формируются на границах других. Некоторые дисциплины растут и разбиваются на субдисциплины, которые затем становятся дисциплинами в их собственное право.

Университеты, промышленность и правительство также являются частью Структура научной деятельности. Университетские исследования обычно делает акцент на знании как таковом, хотя многое из этого также направлена ​​на решение практических задач. Университеты, конечно, также особенно привержены обучению последовательных поколений ученых, математиков и инженеров. Отрасли и предприятия обычно уделяют особое внимание исследованиям, направленным на практические цели, но многие также спонсируют исследования, которые не имеют очевидные приложения, отчасти на том основании, что будет плодотворно применяться в долгосрочной перспективе. федеральный государство финансирует большую часть исследований в университетах и ​​в промышленности, но также поддерживает и проводит исследования во многих национальные лаборатории и исследовательские центры. Частные фонды, группы общественных интересов и правительства штатов также поддерживают исследовать.

Финансирующие агентства влияют на направление науки в силу решений, которые они принимают в отношении того, какие исследования поддерживать. Другой преднамеренный контроль над наукой является результатом федерального (а иногда и местные) правительственные постановления об исследовательской практике, которые считается опасным и об обращении с человеком и животных, используемых в экспериментах.

Большинство ученых ведут себя в соответствии с этическими нормы науки. Твердые традиции точного учет, открытость и репликация, подкрепленные критический обзор своей работы коллегами, служат сохранению огромного большинство ученых находится в пределах этических профессиональное поведение. Иногда, однако, давление, чтобы получить кредит за то, что он первым опубликовал идею или наблюдение заставляет некоторых ученых утаивать информацию или даже фальсифицировать их выводы. Такое нарушение самой природы науки мешает науке. При обнаружении оно решительно осуждается научное сообщество и агентства, финансирующие исследования.

Еще одна область научной этики связана с возможным вредом которые могут быть результатом научных экспериментов. Одним из аспектов является лечение живых подопытных. Современная научная этика требует, чтобы должное внимание уделялось здоровью, комфорту и самочувствие субъектов животных. Кроме того, исследования с участием человека предметы могут проводиться только с информированного согласия субъектов, даже если это ограничение ограничивает некоторые виды потенциально важное исследование или влияет на результаты. Информированное согласие влечет за собой полное раскрытие рисков и предполагаемая польза от исследования и право отказаться от принимать участие. Кроме того, ученые не должны сознательно подвергать коллег, студентов, соседей или сообщества для здоровья или имущественные риски без их ведома и согласия.

Этика науки также связана с возможным вредным последствия применения результатов исследования. долгосрочный эффекты науки могут быть непредсказуемыми, но некоторое представление о том, что приложения, ожидаемые от научной работы, могут быть установлены зная, кто заинтересован в его финансировании. Если, например, Министерство обороны предлагает контракты на работу по линии теоретической математики, математики могут сделать вывод, что она применение к новым военным технологиям и, следовательно, вероятно, подвергаться мерам секретности. Военная или промышленная тайна приемлемо для одних ученых, но неприемлемо для других. Будь то ученый решает работать над исследованиями, которые потенциально могут представлять большой риск для человечества, таких как ядерное оружие или бактериологическая война, считается многими учеными быть вопросом личной этики, а не одним из профессиональная этика.

Ученые могут приносить информацию, идеи и аналитические умения решать вопросы, представляющие общественный интерес. Часто они могут помочь общественность и ее представители, чтобы понять вероятные причины событий (таких как природные и техногенные катастрофы) и оценить возможные последствия планируемой политики (такой как экологические эффекты различных методов ведения сельского хозяйства). Часто они могут свидетельствовать о том, что невозможно. Выполняя эту консультативную роль, ожидается, что ученые будут особенно осторожны в попытках отличать факты от интерпретаций, а результаты исследований от предположения и мнения; то есть ожидается, что они сделают полный использование принципов научного исследования.

Несмотря на это, ученые редко могут дать окончательные ответы на вопросы общественного обсуждения. Некоторые вопросы слишком сложны, чтобы соответствовать в рамках текущего объема науки, или может быть мало имеется достоверная информация, или задействованные значения могут лгать вне науки. Более того, хотя может быть в любой время широкий консенсус в отношении большей части научных знаний, согласие не распространяется на все научные вопросы, не говоря уже о все связанные с наукой социальные вопросы. И, конечно же, по вопросам вне их компетенции, мнения ученых должны не пользуются особым доверием.

В своей работе ученые идут на многое, чтобы избежать предвзятость – как свою, так и других. Но в делах общественный интерес, ученых, как и других людей, можно ожидать быть предвзятым, когда их собственные личные, корпоративные, институциональные, или интересы общества поставлены на карту. Например, из-за своей приверженности науке многие ученые могут по понятным причинам быть менее чем объективными в своих убеждениях относительно того, какой должна быть наука финансируется по сравнению с другими социальными потребностями.

Copyright © 1989, 1990, Американская ассоциация развития наук