วิธีการทางวิทยาศาสตร์

ส่วนหนึ่งของซีรีส์เรื่อง
ศาสตร์
พอร์ทัลวิทยาศาสตร์ โครงร่าง หมวดหมู่ ดัชนีบทความ คำศัพท์ ประวัติศาสตร์ วรรณกรรม วิธี ปรัชญา
สาขา เป็นทางการ เป็นธรรมชาติ ทางกายภาพ ชีวิต ทางสังคม สมัครแล้ว
ในสังคม การสื่อสาร ชุมชน การศึกษา การระดมทุน นโยบาย วิทยาศาสตร์เทียม นักวิทยาศาสตร์
วี ที อี

วิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็น วิธี การเชิงประจักษ์ในการแสวงหาความรู้ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการพัฒนาวิทยาศาสตร์ตั้งแต่ศตวรรษที่ 17 เป็นอย่างน้อย วิธีการทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวข้องกับการสังเกต อย่างรอบคอบ ควบคู่ไปกับความสงสัย อย่างเข้มงวด เนื่องจากสมมติฐานทางปัญญาสามารถบิดเบือนการตีความการสังเกตได้การสืบเสาะทางวิทยาศาสตร์รวมถึงการสร้างสมมติฐานผ่านการใช้เหตุผลแบบอุปนัยการทดสอบสมมติฐานผ่านการทดลองและการวิเคราะห์ทางสถิติ และการปรับหรือทิ้งสมมติฐานตามผลลัพธ์^{[1] [2] [3]}

แม้ว่าขั้นตอนจะแตกต่างกันไปในแต่ละสาขา แต่ กระบวนการพื้นฐานมักจะคล้ายกัน วิธีการทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวข้องกับการตั้งข้อสันนิษฐาน (คำอธิบายเชิงสมมติฐาน) ทำนายผลที่ตามมาตามตรรกะของสมมติฐาน จากนั้นจึงทำการทดลองหรือการสังเกตเชิงประจักษ์โดยอิงตามคำทำนายเหล่านั้น^[4]สมมติฐานคือการสันนิษฐานโดยอิงจากความรู้ที่ได้รับขณะค้นหาคำตอบสำหรับคำถาม สมมติฐานอาจเจาะจงหรือกว้างมาก แต่ต้องพิสูจน์ได้ซึ่งหมายความว่าสามารถระบุผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ของการทดลองหรือการสังเกตที่ขัดแย้งกับคำทำนายที่ได้จากสมมติฐานได้ มิฉะนั้น สมมติฐานจะไม่สามารถทดสอบได้อย่างมีความหมาย^[5]

แม้ว่าวิธีการทางวิทยาศาสตร์มักจะนำเสนอเป็นลำดับขั้นตอนที่แน่นอน แต่จริง ๆ แล้ววิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นชุดของหลักการทั่วไป ไม่ใช่ว่าทุกขั้นตอนจะเกิดขึ้นในการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์ทุกครั้ง (หรือในระดับเดียวกัน) และไม่ใช่ว่าจะอยู่ในลำดับเดียวกันเสมอไป^{[6] [7]}

ประวัติศาสตร์ของวิธีการทางวิทยาศาสตร์พิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงในวิธีการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์ ไม่ใช่ประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์เอง การพัฒนาของกฎเกณฑ์สำหรับการใช้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์นั้นไม่ตรงไปตรงมา วิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นหัวข้อของการถกเถียงที่เข้มข้นและเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่าตลอดประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ และนักปรัชญาธรรมชาติและนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงได้โต้แย้งถึงความสำคัญของแนวทางต่างๆ ในการสร้างความรู้ทางวิทยาศาสตร์

การแสดงออกในยุคแรกๆ ที่แตกต่างกันของลัทธิประสบการณ์นิยมและวิธีการทางวิทยาศาสตร์สามารถพบได้ตลอดประวัติศาสตร์ เช่น ในพวกสโตอิก โบราณ เอพิคิวรัส [ 8 ^] อัลฮาเซน [ ^{A] [a] [B] [i]} อวิเซนนาอั ล -บีรูนี [ ^{13] [14]} โรเจอร์ เบคอน^[α]และวิลเลียมแห่งอ็อกแคม

ในการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ของศตวรรษที่ 16 และ 17 การพัฒนาที่สำคัญที่สุดบางส่วนได้แก่ การส่งเสริมลัทธิประสบการณ์ นิยม โดยFrancis BaconและRobert Hooke ^{[17] [18]}แนวทางเหตุผลนิยมที่อธิบายโดยRené Descartesและลัทธิอุปนัยซึ่งเพิ่มความโดดเด่นโดยIsaac Newtonและผู้ที่ติดตามเขา การทดลองได้รับการสนับสนุนโดยFrancis BaconและดำเนินการโดยGiambattista della Porta [ 19 ^] Johannes Kepler [ ^{20] [d]}และGalileo Galilei [ ^β]มีการพัฒนาเฉพาะโดยได้รับความช่วยเหลือจากผลงานทางทฤษฎีโดยผู้คลางแคลงใจFrancisco Sanches [ ^22] โดยนักอุดมคติเช่นเดียวกับนักประสบการณ์นิยมJohn Locke , George BerkeleyและDavid Hume [ ^e] CS Peirceได้กำหนดแบบจำลองสมมติฐาน-นิรนัยในศตวรรษที่ 20 และแบบจำลองดังกล่าวได้รับการแก้ไขอย่างมีนัยสำคัญตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา^[25]

คำว่า "วิธีการทางวิทยาศาสตร์" เกิดขึ้นในศตวรรษที่ 19 อันเป็นผลจากการพัฒนาสถาบันทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ และคำศัพท์ที่กำหนดขอบเขต ที่ชัดเจน ระหว่างวิทยาศาสตร์และสิ่งที่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์ เช่น "นักวิทยาศาสตร์" และ "วิทยาศาสตร์เทียม" ก็ปรากฏขึ้น^[26]ตลอดช่วงทศวรรษที่ 1830 และ 1850 เมื่อแนวคิดเบคอนนิยม นักธรรมชาติวิทยา เช่น วิลเลียม วีเวลล์ จอห์น เฮอร์เชล และจอห์น สจ๊วร์ต มิลล์ ได้ถกเถียงกันเกี่ยวกับ "การเหนี่ยวนำ" และ "ข้อเท็จจริง" และมุ่งเน้นไปที่วิธีการสร้างความรู้^[26]ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 ได้มีการถกเถียงกันเกี่ยวกับความสมจริงกับความต่อต้านความสมจริงเนื่องจากทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ทรงพลังขยายออกไปเกินขอบเขตของสิ่งที่สังเกตได้^[27]

คำว่า "วิธีการทางวิทยาศาสตร์" เริ่มใช้กันอย่างแพร่หลายในศตวรรษที่ 20 หนังสือHow We Think ของ Dewey ในปี 1910 เป็นแรงบันดาลใจให้เกิดแนวปฏิบัติที่เป็นที่นิยม^[28]ปรากฏในพจนานุกรมและตำราเรียนวิทยาศาสตร์ แม้ว่าจะมีความเห็นพ้องกันเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับความหมายของคำนี้^[26]แม้ว่าจะมีการเติบโตในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ^[f]ในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 นักปรัชญาทางวิทยาศาสตร์ที่มีอิทธิพลจำนวนมาก เช่นThomas KuhnและPaul Feyerabendได้ตั้งคำถามถึงความเป็นสากลของ "วิธีการทางวิทยาศาสตร์" และด้วยการทำเช่นนี้ แนวคิดที่ว่าวิทยาศาสตร์เป็นวิธีการที่เป็นเนื้อเดียวกันและเป็นสากลได้แทนที่แนวคิดที่ว่าวิทยาศาสตร์เป็นแนวทางปฏิบัติที่หลากหลายและเป็นเฉพาะพื้นที่นั้นได้เปลี่ยนไปเป็นส่วนใหญ่^[26]โดยเฉพาะอย่างยิ่งPaul Feyerabend ในหนังสือAgainst Method ฉบับพิมพ์ครั้งแรกในปีพ.ศ. 2518 โต้แย้ง ว่าไม่มีกฎสากลทางวิทยาศาสตร์^[27] Karl Popper [ ^γ]และ Gauch 2003 ^[6]ไม่เห็นด้วยกับข้ออ้างของ Feyerabend

ท่าทีในภายหลังรวมถึงบทความของ นักฟิสิกส์ Lee Smolin ในปี 2013 เรื่อง "There Is No Scientific Method" ^[30]ซึ่งเขาได้สนับสนุนหลักจริยธรรมสองประการ^[δ]และ บทของ Daniel Thurs นักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ในหนังสือNewton's Apple and Other Myths about Science ในปี 2015 ซึ่งสรุปว่าวิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นตำนานหรืออย่างดีก็เป็นการสร้างอุดมคติ^[31]เนื่องจากตำนานเป็นความเชื่อ^[32]จึงอยู่ภายใต้ความผิดพลาดในการเล่าเรื่องตามที่ Taleb ชี้ให้เห็น^[33]นักปรัชญาRobert Nolaและ Howard Sankey ได้กล่าวในหนังสือTheories of Scientific Method ในปี 2007 ว่าการถกเถียงเกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์ยังคงดำเนินต่อไปและโต้แย้งว่า Feyerabend ยอมรับกฎเกณฑ์ วิธีการบางประการและพยายามที่จะพิสูจน์กฎเกณฑ์เหล่านั้นโดยใช้วิธีการแบบเหนือจริง^[34] Staddon (2017) โต้แย้งว่าการพยายามทำตามกฎโดยไม่มีวิธีการทางวิทยาศาสตร์ตามอัลกอริทึมนั้นเป็นความผิดพลาด ในกรณีนั้น "วิทยาศาสตร์จะเข้าใจได้ดีที่สุดผ่านตัวอย่าง" ^{[35] [36]} แต่ มีการใช้วิธีการตามอัลกอริทึม เช่นการพิสูจน์ทฤษฎีที่มีอยู่โดยการทดลอง มา ตั้งแต่ Alhacen (1027) และBook of Optics [ ^a]และ Galileo (1638) และTwo New Sciences [ ^21]และThe Assayer ^[37]ซึ่งยังคงใช้เป็นวิธีการทางวิทยาศาสตร์อยู่จนถึงปัจจุบัน

วิธีการทางวิทยาศาสตร์คือกระบวนการที่ใช้ในการดำเนินการทางวิทยาศาสตร์^[38]เช่นเดียวกับในสาขาการค้นคว้าอื่นๆ วิทยาศาสตร์ (ผ่านวิธีการทางวิทยาศาสตร์) สามารถสร้างขึ้นจากความรู้เดิม และรวมความเข้าใจในหัวข้อที่ศึกษาในช่วงเวลาต่างๆ เข้าด้วยกัน^[g]สามารถเห็นได้ว่ารูปแบบนี้เป็นพื้นฐานของการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ [ ^40]

กระบวนการโดยรวมเกี่ยวข้องกับการคาดเดา ( สมมติฐาน ) ทำนายผลลัพธ์เชิงตรรกะ จากนั้นทำการทดลองตามการคาดการณ์เหล่านั้นเพื่อพิจารณาว่าการคาดเดาเดิมนั้นถูกต้องหรือไม่^[4]อย่างไรก็ตาม การระบุวิธีการเป็นสูตรนั้นทำได้ยาก แม้ว่าวิธีการทางวิทยาศาสตร์มักจะนำเสนอเป็นลำดับขั้นตอนที่แน่นอน แต่การดำเนินการเหล่านี้เป็นหลักการทั่วไปที่ถูกต้องกว่า^[41]ไม่ใช่ทุกขั้นตอนที่เกิดขึ้นในการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์ทุกครั้ง (หรือในระดับเดียวกัน) และไม่ได้ดำเนินการตามลำดับเดียวกันเสมอไป

มีวิธีการต่างๆ ในการสรุปวิธีการพื้นฐานที่ใช้ในการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์ชุมชนวิทยาศาสตร์และนักปรัชญาแห่งวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปเห็นด้วยกับการจำแนกองค์ประกอบของวิธีการดังต่อไปนี้ องค์ประกอบเชิงวิธีการและการจัดระเบียบขั้นตอนเหล่านี้มักมีลักษณะเฉพาะของวิทยาศาสตร์เชิงทดลองมากกว่าวิทยาศาสตร์สังคมอย่างไรก็ตาม วงจรของการกำหนดสมมติฐาน การทดสอบและวิเคราะห์ผลลัพธ์ และการกำหนดสมมติฐานใหม่จะคล้ายกับวงจรที่อธิบายไว้ด้านล่างวิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการแบบวนซ้ำเป็นวงจรซึ่งข้อมูลจะถูกแก้ไขอย่างต่อเนื่อง^{[42] [43]}โดยทั่วไปแล้ว ถือว่าการพัฒนาความก้าวหน้าทางความรู้เกิดขึ้นได้จากองค์ประกอบต่อไปนี้ โดยผสมผสานหรือมีส่วนสนับสนุนที่แตกต่างกัน: ^{[44] [45]}

• ลักษณะเฉพาะ (การสังเกต คำจำกัดความ และการวัดของวัตถุที่ต้องการศึกษา)
• สมมติฐาน (การอธิบายเชิงทฤษฎีและสมมติฐานของการสังเกตและการวัดของวัตถุ)
• การทำนาย (การใช้เหตุผลแบบอุปนัยและนิรนัยจากสมมติฐานหรือทฤษฎี)
• การทดลอง (ทดสอบทั้งหมดข้างต้น)

องค์ประกอบแต่ละอย่างของวิธีการทางวิทยาศาสตร์นั้นต้องได้รับการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญเพื่อหาข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น กิจกรรมเหล่านี้ไม่ได้อธิบายทุกสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ทำ แต่ใช้กับวิทยาศาสตร์เชิงทดลองเป็นส่วนใหญ่ (เช่น ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา และจิตวิทยา) องค์ประกอบดังกล่าวข้างต้นมักได้รับการสอนในระบบการศึกษาว่าเป็น "วิธีการทางวิทยาศาสตร์" ^[C]

วิธีการทางวิทยาศาสตร์ไม่ใช่สูตรสำเร็จเพียงสูตรเดียว แต่ต้องใช้สติปัญญา จินตนาการ และความคิดสร้างสรรค์^[46]ในแง่นี้ วิธีการทางวิทยาศาสตร์ไม่ใช่ชุดมาตรฐานและขั้นตอนที่ไร้สติปัญญาที่ต้องปฏิบัติตาม แต่เป็นวัฏจักรที่ดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง โดยพัฒนาแบบจำลองและวิธีการที่มีประโยชน์ แม่นยำ และครอบคลุมมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น เมื่อไอน์สไตน์พัฒนาทฤษฎีสัมพันธภาพพิเศษและทั่วไป เขาไม่ได้หักล้างหรือหักล้างทฤษฎีPrincipia ของนิวตันในทางใดทาง หนึ่ง ในทางตรงกันข้าม หากมวลมหาศาลทางดาราศาสตร์ น้ำหนักเบาราวขนนก และความเร็วที่สูงมากถูกลบออกจากทฤษฎีของไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทั้งหมดที่นิวตันไม่สามารถสังเกตได้ สมการของนิวตันก็จะยังคงอยู่ ทฤษฎีของไอน์สไตน์เป็นการขยายและปรับปรุงทฤษฎีของนิวตัน และด้วยเหตุนี้ จึงเพิ่มความเชื่อมั่นในงานของนิวตัน

โครงร่าง เชิงปฏิบัติ^[43]เชิงซ้ำ^[12]ของสี่ประเด็นข้างต้นบางครั้งนำเสนอเป็นแนวทางในการดำเนินการ: ^[47]

1. กำหนดคำถาม
2. รวบรวมข้อมูลและทรัพยากร (สังเกต)
3. สร้างสมมติฐานเชิงอธิบาย
4. ทดสอบสมมติฐานโดยทำการทดลองและรวบรวมข้อมูลในลักษณะที่สามารถทำซ้ำได้
5. วิเคราะห์ข้อมูล
6. ตีความข้อมูลและสรุปผลที่เป็นจุดเริ่มต้นของสมมติฐานใหม่
7. เผยแพร่ผลงาน
8. การทดสอบซ้ำ (มักทำโดยนักวิทยาศาสตร์ท่านอื่น)

วงจรการวนซ้ำที่แฝงอยู่ในวิธีทีละขั้นตอนนี้จะไปจากจุดที่ 3 ไปที่ 6 และกลับไปที่จุดที่ 3 อีกครั้ง

แม้ว่าโครงร่างนี้จะระบุถึงสมมติฐาน/วิธีการทดสอบทั่วไป^[48]นักปรัชญา นักประวัติศาสตร์ และนักสังคมวิทยาด้านวิทยาศาสตร์หลายคน รวมถึงPaul Feyerabend [ ^h]อ้างว่าคำอธิบายวิธีการทางวิทยาศาสตร์ดังกล่าวมีความสัมพันธ์เพียงเล็กน้อยกับวิธีปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ในความเป็นจริง

องค์ประกอบพื้นฐานของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ได้รับการอธิบายโดยตัวอย่างต่อไปนี้ (ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างปี พ.ศ. 2487 ถึง พ.ศ. 2496) จากการค้นพบโครงสร้างของ DNA (มีเครื่องหมายและเยื้องเข้าไป)

ในปี 1950 เป็นที่ทราบกันว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมมีคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ โดยเริ่มจากการศึกษาของเกรกอร์ เมนเดลและดีเอ็นเอมีข้อมูลทางพันธุกรรม ( หลักการแปลง ของออสวอลด์ เอเวอรี ) ^[50]แต่กลไกในการจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรม (เช่น ยีน) ในดีเอ็นเอยังไม่ชัดเจน นักวิจัยใน ห้องทดลอง ของแบร็ กก์ ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์สร้างภาพการเลี้ยวเบน ของ รังสีเอกซ์ ของ โมเลกุล ต่างๆ โดยเริ่มจากผลึกเกลือและดำเนินต่อไปจนถึงสารที่ซับซ้อนมากขึ้น โดยใช้เบาะแสที่รวบรวมอย่างพิถีพิถันเป็นเวลาหลายทศวรรษ โดยเริ่มจากองค์ประกอบทางเคมี จึงได้กำหนดว่าควรเป็นไปได้ที่จะระบุโครงสร้างทางกายภาพของดีเอ็นเอ และภาพรังสีเอกซ์จะเป็นตัวพา^[51]

วิธีการทางวิทยาศาสตร์นั้นขึ้นอยู่กับการอธิบายลักษณะเฉพาะของประเด็นที่ต้องการตรวจสอบอย่างซับซ้อนมากขึ้น ( ประเด็น เหล่า นี้อาจเรียกว่าปัญหาที่ยังแก้ไม่ตกหรือสิ่งที่ไม่รู้ ก็ได้ ) ^[C]ตัวอย่างเช่นเบนจามิน แฟรงคลินคาดเดาได้อย่างถูกต้องว่าไฟเซนต์เอลโมมีธรรมชาติเป็นไฟฟ้าแต่ต้องใช้การทดลองและการเปลี่ยนแปลงทางทฤษฎีเป็นเวลานานเพื่อพิสูจน์สิ่งนี้ ในขณะที่พยายามค้นหาคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องของประเด็นต่างๆ การคิดอย่างรอบคอบอาจต้องมีคำจำกัดความและการสังเกต บางอย่างด้วย การสังเกตเหล่านี้มักต้องการการวัด อย่างระมัดระวัง และ/หรือการนับอาจใช้รูปแบบของการวิจัยเชิงประจักษ์ที่ กว้างขวาง

คำถามทางวิทยาศาสตร์อาจอ้างถึงคำอธิบายของการสังเกต เฉพาะ เจาะจง^[C]เช่น "ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า" แต่ยังอาจเป็นคำถามปลายเปิด เช่น "ฉันจะออกแบบยารักษาโรคนี้ได้อย่างไร" ขั้นตอนนี้มักเกี่ยวข้องกับการค้นหาและประเมินหลักฐานจากการทดลองก่อนหน้านี้ การสังเกตหรือการยืนยันทางวิทยาศาสตร์ส่วนบุคคล ตลอดจนผลงานของนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ หากทราบคำตอบแล้ว ก็สามารถตั้งคำถามอื่นที่อาศัยหลักฐานนั้นได้ เมื่อนำวิธีการทางวิทยาศาสตร์ไปใช้ในการวิจัย การกำหนดคำถามที่ดีอาจเป็นเรื่องยากมาก และจะส่งผลต่อผลลัพธ์ของการสืบสวน^[52]

การรวบรวมการวัดหรือการนับปริมาณที่เกี่ยวข้องอย่างเป็นระบบและรอบคอบมักเป็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวิทยาศาสตร์เทียมเช่น การเล่นแร่แปรธาตุ กับวิทยาศาสตร์ เช่น เคมีหรือชีววิทยา การวัดทางวิทยาศาสตร์มักทำเป็นตาราง กราฟ หรือแผนที่ และการจัดการทางสถิติ เช่นความสัมพันธ์และการถดถอยจะดำเนินการกับการวัดดังกล่าว การวัดอาจทำในสถานที่ควบคุม เช่น ห้องปฏิบัติการ หรือทำกับวัตถุที่เข้าถึงได้ยากหรือจัดการได้ยาก เช่น ดวงดาวหรือประชากรมนุษย์ การวัดมักต้องใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ เฉพาะทาง เช่นเทอร์โมมิเตอร์สเปกโตรสโคปเครื่องเร่งอนุภาคหรือโวลต์มิเตอร์และความก้าวหน้าของสาขาวิทยาศาสตร์มักเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการประดิษฐ์และการปรับปรุงสาขาเหล่านั้น

ฉันไม่คุ้นเคยกับการพูดอะไรด้วยความแน่ใจหลังจากสังเกตเพียงหนึ่งหรือสองครั้ง

—  อันเดรียส เวซาลิอุส (1546) ^[53]

คำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ของคำศัพท์บางครั้งอาจแตกต่างอย่างมากจาก การใช้ ภาษาธรรมชาติตัวอย่างเช่นมวลและน้ำหนักมีความหมายทับซ้อนกันในการสนทนาทั่วไป แต่มีความหมายที่แตกต่างกันในกลศาสตร์ปริมาณทางวิทยาศาสตร์มักมีลักษณะเฉพาะตามหน่วยวัดซึ่งสามารถอธิบายได้ในภายหลังโดยใช้หน่วยทางกายภาพทั่วไปเมื่อสื่อสารงาน

ทฤษฎีใหม่ๆ มักได้รับการพัฒนาขึ้นหลังจากตระหนักว่าเงื่อนไขบางอย่างยังไม่ได้รับการกำหนดไว้อย่างชัดเจนเพียงพอ ตัวอย่างเช่น บทความเรื่อง สัมพัทธภาพฉบับแรกของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เริ่มต้นด้วยการกำหนดความพร้อมกันและวิธีการในการกำหนดความยาวไอแซก นิวตันข้ามแนวคิดเหล่านี้ไปโดยบอกว่า "ฉันไม่ได้กำหนดเวลาอวกาศ สถานที่ และการเคลื่อนที่เพราะทุกคนรู้ดี" จากนั้นบทความของไอน์สไตน์ก็แสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้ (กล่าวคือ เวลาและความยาวสัมบูรณ์ที่ไม่ขึ้นกับการเคลื่อนที่) เป็นการประมาณฟรานซิส คริกเตือนเราว่าเมื่อกำหนดลักษณะของบุคคลใดบุคคลหนึ่ง อาจยังเร็วเกินไปที่จะกำหนดบางสิ่งบางอย่างเมื่อยังไม่เข้าใจ^{[54] ในการศึกษาเรื่อง} จิตสำนึกของคริกเขาพบว่าการศึกษาสติสัมปชัญญะในระบบการมองเห็น นั้นง่าย กว่าการศึกษาเจตจำนงเสรีตัวอย่างเช่น ตัวอย่างที่เตือนสติของเขาคือยีน ยีนนั้นเข้าใจได้น้อยมากก่อนที่วัตสันและคริกจะค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอซึ่งเป็นสิ่งบุกเบิก คงจะไม่เกิดประโยชน์อะไรเลยหากต้องใช้เวลาอย่างมากในการกำหนดนิยามของยีนต่อหน้าพวกเขา

Linus Paulingเสนอว่า DNA อาจเป็นเกลียวสามชั้น [ ^{55] [56]}สมมติฐานนี้ได้รับการพิจารณาโดยFrancis CrickและJames D. Watsonแต่ถูกยกเลิกไป เมื่อ Watson และ Crick ทราบเกี่ยวกับสมมติฐานของ Pauling พวกเขาเข้าใจจากข้อมูลที่มีอยู่ว่า Pauling คิดผิด^[57]และในไม่ช้า Pauling ก็จะยอมรับถึงความยากลำบากที่เขามีกับโครงสร้างนั้น

สมมติฐานคือคำอธิบายที่เสนอขึ้นสำหรับปรากฏการณ์ หรืออาจเป็นข้อเสนอที่ให้เหตุผลซึ่งเสนอความสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ระหว่างหรือระหว่างชุดของปรากฏการณ์ โดยปกติแล้ว สมมติฐานจะมีรูปแบบเป็น แบบ จำลองทางคณิตศาสตร์บางครั้งแต่ไม่เสมอไป สมมติฐานอาจกำหนดเป็นข้อความเชิงอัตถิภาวนิยม ได้ โดยระบุว่าปรากฏการณ์ที่กำลังศึกษาบางกรณีมีคำอธิบายลักษณะเฉพาะและเชิงสาเหตุ ซึ่งมีรูปแบบทั่วไปเป็นข้อความสากลโดยระบุว่าปรากฏการณ์ทุกกรณีมีลักษณะเฉพาะอย่างหนึ่ง

นักวิทยาศาสตร์มีอิสระที่จะใช้ทรัพยากรใดๆ ก็ได้ที่พวกเขามี ไม่ว่าจะเป็นความคิดสร้างสรรค์ของตัวเอง แนวคิดจากสาขาอื่น การ ใช้เหตุผลแบบอุปนัยการอนุมานแบบเบย์เซียนและอื่นๆ เพื่อจินตนาการถึงคำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับปรากฏการณ์ที่อยู่ระหว่างการศึกษาอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เคยกล่าวไว้ว่า "ไม่มีสะพานตรรกะระหว่างปรากฏการณ์และหลักการทางทฤษฎี" [ ^{58] [i]} Charles Sanders Peirceยืมหน้ามาจากAristotle ( Prior Analytics , 2.25 ) ^[60]อธิบายขั้นตอนเริ่มต้นของการสอบถามซึ่งเกิดจาก "ความสงสัย" เพื่อเสี่ยงเดาอย่างมีเหตุผลว่าเป็นการให้เหตุผลแบบอุปนัย [ ^{61] : II, p.290}ประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์เต็มไปด้วยเรื่องราวของนักวิทยาศาสตร์ที่อ้างว่ามี "แรงบันดาลใจชั่วพริบตา" หรือลางสังหรณ์ ซึ่งกระตุ้นให้พวกเขามองหาหลักฐานเพื่อสนับสนุนหรือหักล้างความคิดของตนMichael Polanyiทำให้ความคิดสร้างสรรค์ดังกล่าวเป็นศูนย์กลางของการอภิปรายเกี่ยวกับระเบียบวิธีของเขา

วิลเลียม เกล็นสังเกตว่า^[62]

ความสำเร็จของสมมติฐานหรือการเป็นประโยชน์ต่อวิทยาศาสตร์นั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับเพียง "ความจริง" ที่รับรู้ได้ หรือพลังในการแทนที่ รวมเข้าไว้ หรือลดทอนแนวคิดที่มีอยู่ก่อนหน้าเท่านั้น แต่บางทีอาจขึ้นอยู่กับความสามารถในการกระตุ้นการวิจัยที่ช่วยไขความกระจ่างเกี่ยวกับสมมติฐานที่ยังไม่กระจ่างและพื้นที่ที่คลุมเครือก็ได้

—  วิลเลียม เกล็น การถกเถียงเรื่องการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่

โดยทั่วไป นักวิทยาศาสตร์มักมองหาทฤษฎีที่ " สง่างาม " หรือ " สวยงาม " นักวิทยาศาสตร์มักใช้คำเหล่านี้เพื่ออ้างถึงทฤษฎีที่ปฏิบัติตามข้อเท็จจริงที่ทราบอยู่แล้ว แต่ค่อนข้างเรียบง่ายและง่ายต่อการปฏิบัติหลักมีดโกนของอ็อกแคมทำหน้าที่เป็นหลักเกณฑ์ในการเลือกสมมติฐานที่พึงประสงค์ที่สุดจากกลุ่มสมมติฐานที่อธิบายได้เท่าเทียมกัน

เพื่อลดอคติยืนยันที่เกิดจากการเสนอสมมติฐานเพียงข้อเดียวการอนุมานที่แข็งแกร่งจะเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการเสนอสมมติฐานทางเลือกหลายข้อ^[63]และการหลีกเลี่ยงสิ่งประดิษฐ์^[64]

James D. Watson , Francis Crickและคนอื่นๆ ตั้งสมมติฐานว่า DNA มีโครงสร้างเป็นเกลียว ซึ่งหมายความว่ารูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของ DNA จะเป็น "รูปตัว x" ^{[65] [66]}การทำนายนี้สืบเนื่องมาจากงานของ Cochran, Crick และ Vand ^[67] (และโดย Stokes อย่างเป็นอิสระ) ทฤษฎีบท Cochran-Crick-Vand-Stokes ให้คำอธิบายทางคณิตศาสตร์สำหรับการสังเกตเชิงประจักษ์ที่ว่าการเลี้ยวเบนจากโครงสร้างเป็นเกลียวทำให้เกิดรูปแบบเป็นรูปตัว x ในบทความแรกของพวกเขา Watson และ Crick ยังตั้งข้อสังเกตว่า โครงสร้าง เกลียวคู่ที่พวกเขาเสนอให้กลไกง่ายๆ สำหรับการจำลอง DNAโดยเขียนว่า "เราสังเกตเห็นว่าการจับคู่เฉพาะที่เราตั้งสมมติฐานไว้ชี้ให้เห็นกลไกการคัดลอกที่เป็นไปได้ของสารพันธุกรรมทันที" ^[68]

สมมติฐานที่มีประโยชน์ใดๆ ก็ตามจะทำให้สามารถทำนาย ได้ โดยใช้เหตุผลรวมทั้งการใช้เหตุผลแบบนิรนัย [ ^j]สมมติฐานอาจทำนายผลลัพธ์ของการทดลองในห้องแล็ปหรือการสังเกตปรากฏการณ์ในธรรมชาติก็ได้ สมมติฐานดังกล่าวอาจเป็นเชิงสถิติและเกี่ยวข้องกับความน่าจะเป็นเท่านั้น

สิ่งสำคัญคือผลลัพธ์ของการทดสอบการคาดการณ์ดังกล่าวจะต้องไม่เป็นที่รู้จักในปัจจุบัน ในกรณีนี้เท่านั้นที่ผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จจะเพิ่มความน่าจะเป็นที่สมมติฐานจะเป็นจริง หากผลลัพธ์เป็นที่ทราบอยู่แล้ว จะเรียกว่าผลที่ตามมาและควรได้รับการพิจารณาแล้วในขณะที่กำหนดสมมติฐาน

หากไม่สามารถเข้าถึงคำทำนายได้ด้วยการสังเกตหรือประสบการณ์ สมมติฐานนั้นก็ยังไม่สามารถทดสอบได้ และจะยังคงไม่เป็นวิทยาศาสตร์ในความหมายที่แท้จริง เทคโนโลยีหรือทฤษฎีใหม่ ๆ อาจทำให้การทดลองที่จำเป็นเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น ในขณะที่สมมติฐานเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตอัจฉริยะอื่น ๆ อาจน่าเชื่อถือด้วยการคาดเดาทางวิทยาศาสตร์ แต่ไม่มีการทดลองใดที่เป็นที่รู้จักที่สามารถทดสอบสมมติฐานนี้ได้ ดังนั้น วิทยาศาสตร์เองจึงไม่สามารถพูดอะไรเกี่ยวกับความเป็นไปได้นี้ได้มากนัก ในอนาคต เทคนิคใหม่ ๆ อาจช่วยให้สามารถทดสอบได้ และการคาดเดาดังกล่าวจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการยอมรับ

ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป ของไอน์สไตน์ ทำนายโครงสร้างที่สังเกตได้ของกาลอวกาศ ได้หลายอย่าง เช่นแสงจะโค้งงอในสนามโน้มถ่วงและปริมาณการโค้งงอนั้นขึ้นอยู่กับความแรงของสนามโน้มถ่วงนั้นอย่างแม่นยำ การสังเกตการณ์ ของอาเธอร์ เอ็ดดิงตันที่ทำระหว่างสุริยุปราคาในปี 1919สนับสนุนทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปมากกว่าแรงโน้มถ่วง ของนิว ตัน^[69]

วัตสันและคริกได้แสดงข้อเสนอเบื้องต้น (และไม่ถูกต้อง) สำหรับโครงสร้างของ DNA ให้กับทีมจากคิงส์คอลเลจลอนดอนได้แก่โรซาลินด์ แฟรงคลินมอริซ วิลกิน ส์ และเรย์มอนด์ กอสลิงแฟรงคลินสังเกตเห็นข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับปริมาณน้ำทันที ต่อมาวัตสันได้เห็นรูปถ่าย 51 ของแฟรงคลิน ซึ่งเป็นภาพการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์โดยละเอียด ซึ่งแสดงรูปร่างคล้ายตัว X ^{[70] [71]}และสามารถยืนยันได้ว่าโครงสร้างเป็นเกลียว^{[72] [73] [k]}

เมื่อมีการทำนายแล้ว ก็สามารถหาคำตอบได้จากการทดลอง หากผลการทดสอบขัดแย้งกับคำทำนาย สมมติฐานที่เกี่ยวข้องก็จะถูกตั้งคำถามและกลายเป็นสิ่งที่ไม่น่าเชื่อถือ บางครั้งการทดลองอาจดำเนินการไม่ถูกต้องหรือได้รับการออกแบบมาไม่ดีนักเมื่อเทียบกับการทดลองที่สำคัญหากผลการทดลองยืนยันคำทำนาย สมมติฐานดังกล่าวก็ถือว่าน่าจะถูกต้องมากกว่า แต่ก็ยังอาจผิดได้และต้องทดสอบเพิ่มเติมต่อไปการควบคุมการทดลองเป็นเทคนิคในการจัดการกับข้อผิดพลาดในการสังเกต เทคนิคนี้ใช้ความแตกต่างระหว่างตัวอย่างหลายตัวอย่าง การสังเกต หรือประชากรภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน เพื่อดูว่าอะไรเปลี่ยนแปลงไปหรืออะไรยังคงเหมือนเดิม เราเปลี่ยนเงื่อนไขสำหรับการวัดเพื่อช่วยแยกแยะสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปหลักเกณฑ์ของมิลล์สามารถช่วยให้เราระบุได้ว่าปัจจัยสำคัญคืออะไร^[77] การวิเคราะห์ปัจจัยเป็นเทคนิคหนึ่งสำหรับการค้นพบปัจจัยสำคัญของผลลัพธ์

การทดลองอาจมีรูปแบบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับการคาดการณ์ อาจเป็นการทดลองแบบคลาสสิกในห้องทดลอง การศึกษาวิจัย แบบปกปิดหรือการขุดค้น ทางโบราณคดี แม้แต่การโดยสารเครื่องบินจากนิวยอร์กไปปารีสก็เป็นการทดลองที่ทดสอบ สมมติฐาน ด้านอากาศพลศาสตร์ที่ใช้ในการสร้างเครื่องบิน

สถาบันเหล่านี้จึงลดฟังก์ชันการวิจัยลงเหลือเพียงต้นทุน/ผลประโยชน์^[78]ซึ่งแสดงเป็นเงิน และใช้เวลาและความสนใจของนักวิจัยที่จะใช้จ่าย^[78]เพื่อแลกกับรายงานที่ส่งถึงผู้มีส่วนเกี่ยวข้อง^[79]เครื่องมือขนาดใหญ่ในปัจจุบัน เช่นเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ ของ CERN (LHC) ^[80]หรือLIGO ^[81]หรือNational Ignition Facility ( NIF) ^[82]หรือสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ^[83]หรือกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ^{[84] [85]}มีค่าใช้จ่ายที่คาดไว้หลายพันล้านดอลลาร์ และกรอบเวลาขยายออกไปเป็นเวลาหลายทศวรรษ สถาบันประเภทนี้มีผลกระทบต่อนโยบายสาธารณะในระดับประเทศหรือระดับนานาชาติ และนักวิจัยจะต้องใช้สิทธิ์เข้าถึงเครื่องจักรดังกล่าวและโครงสร้างพื้นฐานเสริมร่วมกัน^{[ε] [86]}

นักวิทยาศาสตร์ถือว่าผู้ทดลองมีทัศนคติที่เปิดกว้างและมีความรับผิดชอบ การบันทึกรายละเอียดเป็นสิ่งสำคัญเพื่อช่วยในการบันทึกและรายงานผลการทดลอง และสนับสนุนประสิทธิภาพและความถูกต้องของขั้นตอน การบันทึกรายละเอียดเหล่านี้จะช่วยในการจำลองผลการทดลอง ซึ่งอาจจะโดยผู้อื่นด้วย ร่องรอยของแนวทางนี้สามารถมองเห็นได้จากงานของฮิปปาร์คัส (190–120 ปีก่อนคริสตกาล) เมื่อกำหนดค่าการเคลื่อนตัวของโลก ในขณะที่การทดลองที่ควบคุมสามารถเห็นได้จากงานของอัลบัตตานี (853–929 CE) ^[87]และอัลฮาเซน (965–1039 CE) ^{[88] [l] [b]}

จากนั้นวัตสันและคริกจึงสร้างแบบจำลองของพวกเขาโดยใช้ข้อมูลนี้ร่วมกับข้อมูลที่ทราบก่อนหน้านี้เกี่ยวกับองค์ประกอบของดีเอ็นเอโดยเฉพาะกฎการจับคู่เบสของชาร์กาฟฟ์^[76]หลังจากการทดลองที่ไม่ประสบผลสำเร็จอย่างมาก ถูกผู้บังคับบัญชาห้ามไม่ให้ดำเนินการต่อและเริ่มต้นผิดพลาดหลายครั้ง^{[90] [91] [92]}วัตสันและคริกสามารถอนุมานโครงสร้างที่จำเป็นของดีเอ็นเอโดยการสร้าง แบบจำลองที่เป็นรูปธรรม ของรูปร่างทางกายภาพของนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบเป็นดีเอ็นเอ^{[76] [93] [94]}พวกเขาได้รับคำแนะนำจากความยาวพันธะซึ่งได้มาจากไลนัส พอลลิงและภาพการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของ โรซาลินด์ แฟรงคลิน

วิธีการทางวิทยาศาสตร์นั้นเป็นแบบวนซ้ำ ในทุกขั้นตอน เป็นไปได้ที่จะปรับปรุงความแม่นยำและความแม่นยำ ของ วิธีการดังกล่าว ดังนั้นการพิจารณาบางอย่างจะนำไปสู่การที่นักวิทยาศาสตร์ทำซ้ำส่วนก่อนหน้าของกระบวนการ การล้มเหลวในการพัฒนาสมมติฐานที่น่าสนใจอาจทำให้ต้องกำหนดหัวข้อที่กำลังพิจารณาใหม่ การล้มเหลวของสมมติฐานในการสร้างคำทำนายที่น่าสนใจและทดสอบได้อาจนำไปสู่การพิจารณาสมมติฐานหรือคำจำกัดความของหัวข้อนั้นใหม่ การล้มเหลวของการทดลองในการสร้างผลลัพธ์ที่น่าสนใจอาจทำให้ต้องพิจารณาวิธีการทดลอง สมมติฐาน หรือคำจำกัดความของหัวข้อนั้นใหม่

การทำซ้ำในลักษณะนี้สามารถกินเวลาหลายทศวรรษและบางครั้งอาจกินเวลาเป็นศตวรรษสามารถสร้างเอกสารที่ตีพิมพ์ ได้ ตัวอย่างเช่น ในปี ค.ศ. 1027 อัลฮาเซนสามารถสรุปได้ว่าอวกาศภายนอกมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศโดยอ้างอิงจากการวัดการหักเห ของแสงของเขา กล่าวคือ "ท้องฟ้ามีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศ" ^[10]ในปี ค.ศ. 1079 บทความเรื่องสนธยาของอิบนุ มูอาซสามารถสรุปได้ว่าชั้นบรรยากาศของโลกมีความหนา 50 ไมล์ โดยอ้างอิงจากการหักเหของแสงอาทิตย์ ในชั้นบรรยากาศ ^[m]

นี่คือสาเหตุที่วิธีการทางวิทยาศาสตร์มักถูกแสดงเป็นวงจร – ข้อมูลใหม่นำไปสู่ลักษณะใหม่ และวงจรของวิทยาศาสตร์ก็ดำเนินต่อไป การวัดที่รวบรวมได้สามารถเก็บถาวรส่งต่อ และให้ผู้อื่นนำไปใช้ได้นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ อาจเริ่มการวิจัยของตนเองและเข้าสู่กระบวนการในขั้นตอนใดก็ได้ พวกเขาอาจยอมรับลักษณะเฉพาะและกำหนดสมมติฐานของตนเอง หรืออาจยอมรับสมมติฐานและสรุปการคาดการณ์ของตนเอง การทดลองมักไม่ได้ทำโดยผู้ที่ทำนาย และลักษณะเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับการทดลองที่ทำโดยผู้อื่น ผลการทดลองที่เผยแพร่ยังสามารถใช้เป็นสมมติฐานที่ทำนายความสามารถในการทำซ้ำได้ของตนเองอีกด้วย

วิทยาศาสตร์เป็นองค์กรเพื่อสังคม และผลงานทางวิทยาศาสตร์มักจะได้รับการยอมรับจากชุมชนวิทยาศาสตร์เมื่อได้รับการยืนยันแล้ว สิ่งสำคัญคือ ผลการทดลองและทฤษฎีจะต้องได้รับการทำซ้ำโดยผู้อื่นภายในชุมชนวิทยาศาสตร์ นักวิจัยได้เสียชีวิตเพื่อวิสัยทัศน์นี้จอร์จ วิลเฮล์ม ริชมันน์ถูกสังหารด้วยสายฟ้า (ค.ศ. 1753) ขณะพยายามจำลองการทดลองเล่นว่าวของเบนจามิน แฟรงคลินใน ปี ค.ศ. 1752 ^[96]

หากไม่สามารถทำการทดลองซ้ำเพื่อให้ได้ผลลัพธ์เดิมได้ นั่นหมายความว่าผลลัพธ์เดิมอาจผิดพลาด ดังนั้น จึงเป็นเรื่องปกติที่การทดลองครั้งเดียวจะต้องทำหลายครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีตัวแปรที่ไม่สามารถควบคุมได้หรือมีข้อบ่งชี้อื่นๆ เกี่ยวกับข้อผิดพลาดในการทดลองสำหรับผลลัพธ์ที่สำคัญหรือที่น่าประหลาดใจ นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ อาจพยายามทำซ้ำผลลัพธ์สำหรับตนเองเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากผลลัพธ์เหล่านั้นมีความสำคัญต่องานของตนเอง^[97]การจำลองกลายเป็นประเด็นที่ถกเถียงกันในสังคมศาสตร์และชีวการแพทย์ โดยที่การรักษาจะถูกให้กับบุคคลเป็นกลุ่ม โดยปกติกลุ่มทดลองจะได้รับการรักษา เช่น ยา และกลุ่มควบคุมจะได้รับยาหลอก ในปี 2548 จอห์น โยอันนิดิสชี้ให้เห็นว่าวิธีการที่ใช้ทำให้เกิดการค้นพบหลายอย่างที่ไม่สามารถทำซ้ำได้^[98]

กระบวนการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวข้องกับการประเมินการทดลองโดยผู้เชี่ยวชาญ ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงความคิดเห็นโดยไม่เปิดเผยตัวตน วารสารบางฉบับขอให้ผู้ทดลองจัดทำรายชื่อผู้ตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากสาขาดังกล่าวมีความเชี่ยวชาญเฉพาะทางสูง การตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญไม่ได้รับรองความถูกต้องของผลลัพธ์ เพียงแต่ผู้ตรวจสอบเห็นว่าการทดลองนั้นสมเหตุสมผล (ตามคำอธิบายที่ผู้ทดลองให้มา) หากผลงานผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ ซึ่งบางครั้งอาจต้องมีการทดลองใหม่ตามที่ผู้ตรวจสอบร้องขอ ผลงานนั้นจะได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ ที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ วารสารเฉพาะที่ตีพิมพ์ผลลัพธ์นั้นบ่งชี้ถึงคุณภาพที่รับรู้ได้ของผลงานนั้น^[n]

นักวิทยาศาสตร์มักจะระมัดระวังในการบันทึกข้อมูล ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่Ludwik Fleck (1896–1961) และคนอื่นๆ ส่งเสริม ^[99]แม้ว่าโดยทั่วไปจะไม่จำเป็น แต่พวกเขาอาจได้รับการร้องขอให้จัดเตรียมข้อมูลนี้ให้กับนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ที่ต้องการทำซ้ำผลลัพธ์เดิมของพวกเขา (หรือบางส่วนของผลลัพธ์เดิมของพวกเขา) รวมถึงการแบ่งปันตัวอย่างการทดลองใดๆ ที่อาจหาได้ยาก^[100]เพื่อป้องกันข้อมูลวิทยาศาสตร์ที่ไม่ดีและข้อมูลฉ้อโกง หน่วยงานให้ทุนวิจัยของรัฐบาล เช่นมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและวารสารวิทยาศาสตร์ รวมถึงNatureและScienceมีนโยบายที่นักวิจัยต้องเก็บข้อมูลและวิธีการของตนไว้ เพื่อให้นักวิจัยคนอื่นๆ สามารถทดสอบข้อมูลและวิธีการ และสร้างงานวิจัยที่เคยทำไว้ก่อนหน้านี้ได้การเก็บข้อมูลทางวิทยาศาสตร์สามารถทำได้ที่หอจดหมายเหตุแห่งชาติหลายแห่งในสหรัฐอเมริกาหรือศูนย์ข้อมูลโลก

หลักการที่ไร้ขีดจำกัดของวิทยาศาสตร์คือการมุ่งมั่นเพื่อความแม่นยำและความเชื่อเรื่องความซื่อสัตย์ ความเปิดกว้างนั้นเป็นเรื่องระดับหนึ่งแล้ว ความเปิดกว้างนั้นถูกจำกัดด้วยความเข้มงวดทั่วไปของความคลางแคลงใจ และแน่นอนว่ารวมถึงเรื่องที่ไม่เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ด้วย

ในปี 2013 สโมลินสนับสนุนหลักการทางจริยธรรมแทนที่จะให้คำจำกัดความที่จำกัดของกฎการสอบสวน^[δ]ความคิดของเขาอยู่ในบริบทของขนาดของวิทยาศาสตร์ที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลและมีขนาดใหญ่ซึ่งได้เห็นความสำคัญที่เพิ่มขึ้นของความซื่อสัตย์และเป็นผลให้สามารถทำซ้ำได้ความคิดของเขาคือวิทยาศาสตร์เป็นความพยายามของชุมชนโดยผู้ที่มีการรับรองและทำงานภายในชุมชนเขายังเตือนเกี่ยวกับความประหยัดที่มากเกินไป

ก่อนหน้านี้ ป็อปเปอร์ได้นำหลักจริยธรรมไปไกลกว่านั้นอีก โดยไปไกลถึงขั้นให้คุณค่ากับทฤษฎีเฉพาะในกรณีที่พิสูจน์ได้ ป็อปเปอร์ใช้เกณฑ์พิสูจน์ได้เพื่อแยกทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ออกจากทฤษฎีอย่างโหราศาสตร์ โดยทั้งสองทฤษฎีนี้ "อธิบาย" ข้อสังเกตได้ แต่ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์เสี่ยงที่จะทำนายสิ่งที่ตัดสินว่าถูกต้องหรือผิด: ^{[101] [102]}

"ผู้ที่ไม่ยอมเปิดเผยแนวคิดของตนให้เสี่ยงต่อการถูกหักล้างจะไม่ได้เข้าร่วมในเกมแห่งวิทยาศาสตร์"

—  คาร์ล ป็อปเปอร์, ตรรกะแห่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ (2002 [1935])

วิทยาศาสตร์มีข้อจำกัด ข้อจำกัดเหล่านี้มักถูกมองว่าเป็นคำตอบสำหรับคำถามที่ไม่อยู่ในขอบเขตของวิทยาศาสตร์ เช่น ศรัทธา วิทยาศาสตร์ยังมีข้อจำกัดอื่นๆ เช่นกัน เนื่องจากวิทยาศาสตร์พยายามสร้างข้อความที่เป็นจริงเกี่ยวกับความเป็นจริง^[103]ลักษณะของความจริงและการอภิปรายเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างข้อความทางวิทยาศาสตร์กับความเป็นจริงนั้น ควรปล่อยให้เป็นหน้าที่ของบทความเกี่ยวกับปรัชญาของวิทยาศาสตร์ในบทความนี้ ข้อจำกัดตามหัวข้อจะแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในการสังเกตความเป็นจริง

ข้อจำกัดตามธรรมชาติของการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์คือไม่มีการสังเกตอย่างแท้จริง เนื่องจากทฤษฎีเป็นสิ่งจำเป็นในการตีความข้อมูลเชิงประจักษ์ ดังนั้นการสังเกตจึงได้รับอิทธิพลจากกรอบแนวคิดของผู้สังเกต^[105]เนื่องจากวิทยาศาสตร์เป็นโครงการที่ยังไม่เสร็จสมบูรณ์ จึงทำให้เกิดความยากลำบาก กล่าวคือ ได้ข้อสรุปที่ผิดพลาดเนื่องจากมีข้อมูลจำกัด

ตัวอย่างในที่นี้คือการทดลองของเคปเลอร์และบราเฮ ซึ่งแฮนสันใช้เพื่ออธิบายแนวคิดนี้ แม้จะสังเกตพระอาทิตย์ขึ้นพร้อมกัน แต่ทั้งสองนักวิทยาศาสตร์ก็ได้ข้อสรุปที่แตกต่างกัน ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่าง บุคคล ทำให้ได้ข้อสรุปที่แตกต่างกันโยฮันเนส เคปเลอร์ใช้ แนวทางการสังเกตของ ทิโค บราเฮซึ่งก็คือการฉายภาพดวงอาทิตย์ลงบนกระดาษผ่านรูพรุนแทนที่จะมองดวงอาทิตย์โดยตรง เขาไม่เห็นด้วยกับข้อสรุปของบราเฮที่ว่าสุริยุปราคาเต็มดวงของดวงอาทิตย์เป็นไปไม่ได้ เพราะตรงกันข้ามกับบราเฮ เขารู้ว่ามีบันทึกทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับสุริยุปราคาเต็มดวง ในทางกลับกัน เขาสรุปว่าภาพที่ถ่ายได้จะมีความแม่นยำมากขึ้น ยิ่งรูพรุนมีขนาดใหญ่ขึ้น ข้อเท็จจริงนี้ถือเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการออกแบบระบบออปติกในปัจจุบัน^[d]ตัวอย่างทางประวัติศาสตร์อีกกรณีหนึ่งคือการค้นพบดาวเนปจูนซึ่งเชื่อกันว่าค้นพบโดยวิธีทางคณิตศาสตร์ เนื่องจากผู้สังเกตการณ์ก่อนหน้านี้ไม่ทราบว่าตนเองกำลังดูอะไรอยู่^[106]

ความพยายามทางวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายได้ว่าเป็นการค้นหาความจริงเกี่ยวกับโลกธรรมชาติหรือเป็นการขจัดข้อสงสัยเกี่ยวกับสิ่งเดียวกัน อย่างแรกคือการสร้างคำอธิบายโดยตรงจากข้อมูลเชิงประจักษ์และตรรกะ อย่างหลังคือการลดคำอธิบายที่เป็นไปได้^[ζ]ข้างต้นนี้ได้มีการกำหนดไว้ว่าการตีความข้อมูลเชิงประจักษ์นั้นเต็มไปด้วยทฤษฎี ดังนั้นแนวทางทั้งสองจึงไม่ใช่เรื่องง่าย

องค์ประกอบที่แพร่หลายในวิธีการทางวิทยาศาสตร์คือลัทธิประสบการณ์นิยมซึ่งถือว่าความรู้ถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการสังเกต ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์สรุปการสังเกตโดยทั่วไป ซึ่งขัดแย้งกับลัทธิเหตุผล นิยมที่เข้มงวด ซึ่งถือว่าความรู้ถูกสร้างขึ้นโดยสติปัญญาของมนุษย์ ซึ่งต่อมาป็อปเปอร์ได้ชี้แจงว่าสร้างขึ้นจากทฤษฎีที่มีอยู่ก่อนหน้า^[108]วิธีการทางวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นถึงจุดยืนที่ว่าเหตุผลเพียงอย่างเดียวไม่สามารถแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์เฉพาะได้ โดยหักล้างข้ออ้างอย่างชัดเจนว่าการเปิดเผยหลักคำสอนทางการเมืองหรือศาสนาอุทธรณ์ต่อประเพณี ความเชื่อที่ถือกันโดยทั่วไป สามัญสำนึก หรือทฤษฎีที่ถืออยู่ในปัจจุบัน เป็นวิธีการเดียวที่เป็นไปได้ในการพิสูจน์ความจริง^{[12] [75]}

ในปี 1877 ^[44] CS Peirceได้กำหนดลักษณะการสืบเสาะโดยทั่วไปว่าไม่ใช่การแสวงหาความจริงในตัวเองแต่เป็นการต่อสู้เพื่อก้าวข้ามข้อสงสัยที่น่ารำคาญและยับยั้งซึ่งเกิดจากความประหลาดใจ ความขัดแย้ง และอื่นๆ และเพื่อไปสู่ความเชื่อที่มั่นคง โดยความเชื่อนั้นเป็นสิ่งที่ตนพร้อมที่จะกระทำ ทัศนคติเชิง ปฏิบัตินิยม ของเขา ได้กำหนดกรอบการสืบเสาะทางวิทยาศาสตร์ให้เป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมที่กว้างขึ้น และได้รับการกระตุ้นเช่นเดียวกับการสืบเสาะโดยทั่วไป โดยความสงสัยที่แท้จริง ไม่ใช่แค่ความสงสัยทางวาจาหรือ "ความสงสัยเกินจริง" ซึ่งเขาถือว่าไม่มีผล^[o] "ความสงสัยเกินจริง" ที่ Peirce โต้แย้งในที่นี้แน่นอนว่าเป็นเพียงชื่ออื่นของความสงสัยตามแนวคิดของคาร์ทีเซียนที่เกี่ยวข้องกับRené Descartesมันเป็นเส้นทางเชิงวิธีการสู่ความรู้บางอย่างโดยการระบุสิ่งที่ไม่สามารถสงสัยได้

การกำหนดสูตรทางวิทยาศาสตร์ที่เข้มงวดไม่ได้สอดคล้องกับรูปแบบของประสบการณ์นิยม เสมอไป ซึ่งข้อมูลเชิงประจักษ์จะถูกนำเสนอในรูปแบบของประสบการณ์หรือรูปแบบความรู้ที่เป็นนามธรรมอื่นๆ เช่น ในการปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ปัจจุบัน การใช้แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์และการพึ่งพาประเภทและทฤษฎีที่เป็นนามธรรมเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป ในปี 2010 ฮอว์คิงเสนอว่าควรยอมรับแบบจำลองความเป็นจริงของฟิสิกส์ในกรณีที่พิสูจน์ได้ว่าสามารถทำนายได้อย่างมีประโยชน์ เขาเรียกแนวคิดนี้ว่าความสมจริงที่ขึ้นอยู่กับแบบจำลอง[ 111 ^]

เหตุผลเป็นแก่นแท้ของการใช้เหตุผลที่ถูกต้อง เป็นรากฐานสำคัญไม่เพียงแต่ในวาทกรรมทางปรัชญาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในขอบเขตของวิทยาศาสตร์และการตัดสินใจในทางปฏิบัติด้วย ตามมุมมองแบบดั้งเดิม เหตุผลมีวัตถุประสงค์สองประการ คือ ควบคุมความเชื่อเพื่อให้แน่ใจว่าความเชื่อนั้นสอดคล้องกับหลักการตรรกะ และชี้นำการกระทำโดยชี้นำการกระทำไปสู่ผลลัพธ์ที่สอดคล้องและเป็นประโยชน์ ความเข้าใจนี้เน้นย้ำถึงบทบาทสำคัญของเหตุผลในการกำหนดความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโลกและในการแจ้งทางเลือกและพฤติกรรมของเรา^[112]หัวข้อต่อไปนี้จะสำรวจความเชื่อและอคติก่อน จากนั้นจึงจะไปถึงการใช้เหตุผลอย่างมีเหตุผลซึ่งเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์มากที่สุด

ระเบียบวิธีทางวิทยาศาสตร์มักกำหนดให้ทดสอบสมมติฐาน ภายใต้เงื่อนไข ที่ควบคุมได้เท่าที่เป็นไปได้ ซึ่งมักทำได้ในบางพื้นที่ เช่น ในวิทยาศาสตร์ชีวภาพ และยากกว่าในบางพื้นที่ เช่น ดาราศาสตร์

การปฏิบัติของการควบคุมการทดลองและการทำซ้ำได้สามารถมีผลในการลดผลกระทบที่อาจเป็นอันตรายของสถานการณ์และในระดับหนึ่ง อคติส่วนบุคคล ตัวอย่างเช่น ความเชื่อที่มีอยู่ก่อนสามารถเปลี่ยนการตีความผลลัพธ์ได้ เช่นอคติยืนยันซึ่งเป็นหลักการที่ทำให้บุคคลที่มีความเชื่อเฉพาะเจาะจงมองว่าสิ่งต่างๆ เป็นการเสริมสร้างความเชื่อของตน แม้ว่าผู้สังเกตการณ์คนอื่นอาจไม่เห็นด้วยก็ตาม (กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผู้คนมักจะสังเกตสิ่งที่พวกเขาคาดหวังว่าจะสังเกต) ^[32]

การกระทำของความคิดถูกกระตุ้นจากความสงสัย และจะหยุดลงเมื่อเกิดความเชื่อ

—  ซีเอส เพียร์ซวิธีทำให้ความคิดของเราชัดเจน (1877) ^[61]

ตัวอย่างทางประวัติศาสตร์คือความเชื่อที่ว่าขาของ ม้า ที่กำลังวิ่งจะกางออกในจุดที่ขาของม้าไม่ได้แตะพื้น จนทำให้ภาพนี้ถูกนำไปรวมไว้ในภาพวาดของผู้สนับสนุน อย่างไรก็ตาม ภาพสต็อปโมชั่นภาพแรกของม้าที่กำลังวิ่งโดยEadweard Muybridgeแสดงให้เห็นว่าความเชื่อดังกล่าวไม่เป็นความจริง และขาของม้าทั้งสองข้างกลับรวมกันอยู่^[113]

อคติสำคัญอีกประการหนึ่งของมนุษย์ที่มีบทบาทคือการชอบข้อความใหม่ที่น่าประหลาดใจ (ดูการอุทธรณ์ต่อสิ่งแปลกใหม่ ) ซึ่งอาจส่งผลให้ต้องค้นหาหลักฐานว่าสิ่งใหม่นั้นเป็นจริง^[114]ความเชื่อที่ได้รับการรับรองไม่ดีสามารถเชื่อและดำเนินการได้โดยใช้หลักการที่ไม่เข้มงวดนัก^[115]

ในปี 2010 Goldhaber และ Nieto ได้ตีพิมพ์ข้อสังเกตว่าหากโครงสร้างทางทฤษฎีที่มี "หัวข้อที่ใกล้เคียงกันหลายหัวข้อได้รับการอธิบายโดยเชื่อมโยงแนวคิดทางทฤษฎีเข้าด้วยกัน โครงสร้างทางทฤษฎีก็จะมีความแข็งแกร่งขึ้น ซึ่งทำให้การล้มล้างทำได้ยากขึ้นเรื่อยๆ - แม้ว่าจะไม่เป็นไปไม่ได้เลยก็ตาม" ^[116]เมื่อสร้างเรื่องเล่าขึ้นมา องค์ประกอบต่างๆ ก็จะเชื่อได้ง่ายขึ้น^{[117] [33]}

Fleck (1979), หน้า 27 ระบุว่า "คำและความคิดเป็นความเท่าเทียมกันทางสัทศาสตร์และทางจิตของประสบการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกัน ... ความคิดต้นแบบดังกล่าวในตอนแรกมักจะกว้างเกินไปและไม่เฉพาะเจาะจงเพียงพอ ... เมื่อระบบความเห็นที่สมบูรณ์และปิดซึ่งประกอบด้วยรายละเอียดและความสัมพันธ์มากมายถูกสร้างขึ้นแล้ว ระบบดังกล่าวจะต้านทานสิ่งใดก็ตามที่ขัดแย้งกับระบบนั้นได้อย่างต่อเนื่อง" บางครั้ง ความสัมพันธ์เหล่านี้อาจมีองค์ประกอบที่สันนิษฐานไว้ก่อนหรือมีข้อบกพร่องทางตรรกะหรือวิธีการอื่นๆ ในกระบวนการที่ก่อให้เกิดองค์ประกอบเหล่านี้ในที่สุดDonald M. MacKayได้วิเคราะห์องค์ประกอบเหล่านี้ในแง่ของขีดจำกัดของความแม่นยำของการวัด และได้เชื่อมโยงองค์ประกอบเหล่านี้กับองค์ประกอบเชิงเครื่องมือในหมวดหมู่ของการวัด^[η]

แนวคิดที่ว่ามีการพิสูจน์ความจริงที่ขัดแย้งกันสองแบบปรากฏให้เห็นตลอดประวัติศาสตร์ของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ในรูปแบบการวิเคราะห์เทียบกับการสังเคราะห์ การไม่ขยายความ/ขยายความ หรือแม้แต่การยืนยันและการตรวจยืนยัน (และยังมีการให้เหตุผลอีกหลายประเภท) ประเภทหนึ่งคือการใช้สิ่งที่สังเกตได้เพื่อสร้างความจริงพื้นฐาน และอีกประเภทหนึ่งคือใช้หลักการที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นจากความจริงพื้นฐานเหล่านั้น^[118]

การใช้เหตุผลแบบอุปนัยคือการสร้างความรู้โดยอิงจากสิ่งที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นจริงมาก่อน การใช้เหตุผลแบบอุปนัยต้องอาศัยสมมติฐานของข้อเท็จจริงที่ได้พิสูจน์มาแล้ว และเมื่อพิจารณาจากข้อเท็จจริงของสมมติฐานแล้ว การอนุมานที่ถูกต้องจะรับประกันได้ว่าข้อสรุปนั้นเป็นจริง การใช้เหตุผลแบบอุปนัยสร้างความรู้ไม่ใช่จากความจริงที่ได้พิสูจน์แล้ว แต่จากชุดการสังเกต การใช้เหตุผลแบบอุปนัยต้องใช้ความสงสัยอย่างเข้มงวดเกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ เนื่องจากสมมติฐานทางปัญญาสามารถบิดเบือนการตีความการรับรู้เบื้องต้นได้^[119]

ตัวอย่างการทำงานของการใช้เหตุผลแบบอุปนัยและนิรนัยสามารถพบได้ในประวัติศาสตร์ทฤษฎีแรงโน้มถ่วง [p] การวัดใช้เวลาหลายพันปีจากนักดาราศาสตร์ชาวคัลเดีย อินเดีย เปอร์เซีย กรีก อาหรับและยุโรปเพื่อ^{บันทึก}การเคลื่อนที่ของโลกอย่างสมบูรณ์[ q ]เคปเลอ^ร์(และคนอื่นๆ) สามารถสร้างทฤษฎีเบื้องต้นของตนได้โดยการสรุปข้อมูลที่รวบรวมได้โดยใช้การอุปนัยและนิวตันสามารถรวมทฤษฎีและการวัดก่อนหน้านี้เข้ากับผลที่ตามมาจากกฎการเคลื่อนที่ ของเขา ในปี ค.ศ. 1727 ^[r]

ตัวอย่างทั่วไปอีกประการหนึ่งของการใช้เหตุผลแบบอุปนัยคือการสังเกตตัวอย่างที่ขัดแย้งกับทฤษฎีปัจจุบันซึ่งกระตุ้นให้เกิดความคิดใหม่ ในปี ค.ศ. 1859 เลอ แวร์ริเยได้ชี้ให้เห็นถึงปัญหาของจุดใกล้ดวง อาทิตย์ที่สุด ของดาวพุธซึ่งแสดงให้เห็นว่าทฤษฎีของนิวตันยังไม่สมบูรณ์อย่างน้อย ความแตกต่างที่สังเกตได้ของ การเคลื่อน ตัว ของดาวพุธ ระหว่างทฤษฎีของนิวตันกับการสังเกตเป็นสิ่งหนึ่งที่เกิดขึ้นกับไอ น์สไตน์ ในฐานะการทดสอบทฤษฎีสัมพันธภาพ ของเขาในช่วงแรก การคำนวณเชิงสัมพันธภาพของเขาสอดคล้องกับการสังเกตมากกว่าทฤษฎีของนิวตันมาก^{แม้ว่า}แบบจำลองมาตรฐาน ของฟิสิกส์ ในปัจจุบันจะแสดงให้เห็นว่าเรายังคงไม่ทราบแนวคิดบางส่วนที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีของไอน์สไตน์ แต่ทฤษฎีนี้ยังคงยืนยันอยู่จนถึงทุกวันนี้และได้รับการสร้างขึ้นโดยใช้การอนุมาน

ทฤษฎีที่ถือว่าเป็นจริงและสร้างขึ้นจากทฤษฎีนี้เป็นตัวอย่างทั่วไปของการใช้เหตุผลแบบนิรนัย ทฤษฎีที่สร้างขึ้นจากความสำเร็จของไอน์สไตน์สามารถระบุได้ง่ายๆ ว่า "เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่ากรณีนี้เป็นไปตามเงื่อนไขที่ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป/พิเศษใช้ได้ ดังนั้นข้อสรุปของทฤษฎีนี้จึงใช้ได้ด้วย" หากแสดงให้เห็นอย่างถูกต้องว่า "กรณีนี้" เป็นไปตามเงื่อนไข ข้อสรุปก็จะตามมา การขยายผลจากข้อนี้คือการสันนิษฐานถึงวิธีแก้ไขปัญหาที่ยังเปิดอยู่ การใช้เหตุผลแบบนิรนัยที่อ่อนแอกว่านี้จะถูกใช้ในการวิจัยปัจจุบัน เมื่อนักวิทยาศาสตร์หลายคนหรือแม้แต่ทีมนักวิจัยต่างก็ค่อยๆ แก้กรณีเฉพาะเพื่อพิสูจน์ทฤษฎีที่ใหญ่กว่า ซึ่งมักทำให้สมมติฐานถูกแก้ไขซ้ำแล้วซ้ำเล่าเมื่อมีหลักฐานใหม่เกิดขึ้น

การนำเสนอการใช้เหตุผลแบบอุปนัยและนิรนัยในลักษณะนี้แสดงให้เห็นเหตุผลบางส่วนว่าทำไมวิทยาศาสตร์จึงมักถูกนำเสนอว่าเป็นวัฏจักรของการวนซ้ำ สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่ารากฐานของวัฏจักรดังกล่าวอยู่ที่การใช้เหตุผล ไม่ใช่การปฏิบัติตามขั้นตอนทั้งหมด

ข้อเรียกร้องความจริงทางวิทยาศาสตร์สามารถโต้แย้งได้สามวิธี คือ ด้วยการพิสูจน์เท็จ ตั้งคำถามถึงความแน่นอน หรือยืนยันว่าข้อเรียกร้องนั้นไม่สอดคล้องกัน^[t]ความไม่สอดคล้องกันในที่นี้หมายถึงข้อผิดพลาดภายในในตรรกะ เช่น การระบุว่าสิ่งตรงข้ามเป็นจริง การพิสูจน์เท็จคือสิ่งที่ป็อปเปอร์เรียกว่าผลงานอันซื่อสัตย์ของการคาดเดาและการหักล้าง^[29] — อาจเป็นความแน่นอนที่ทำให้เกิดความยากลำบากในการแยกแยะความจริงจากสิ่งที่ไม่เป็นความจริงได้ง่ายที่สุด

การวัดในงานวิทยาศาสตร์มักมาพร้อมกับการประมาณค่าความไม่แน่นอน [ ^78]ความไม่แน่นอนมักประมาณโดยการวัดปริมาณที่ต้องการซ้ำๆ ความไม่แน่นอนอาจคำนวณได้โดยพิจารณาจากความไม่แน่นอนของปริมาณพื้นฐานแต่ละรายการที่ใช้ จำนวนสิ่งของ เช่น จำนวนประชากรในประเทศหนึ่งๆ ในช่วงเวลาหนึ่งๆ อาจมีความไม่แน่นอนเนื่องมาจาก ข้อจำกัด ในการรวบรวมข้อมูลหรือการนับอาจแสดงถึงตัวอย่างของปริมาณที่ต้องการ โดยความไม่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับวิธีการสุ่มตัวอย่างที่ใช้และจำนวนตัวอย่างที่สุ่มมา

ในกรณีที่การวัดค่าไม่แม่นยำ จะมีเพียง "ความเบี่ยงเบนที่เป็นไปได้" ที่แสดงออกมาในข้อสรุปของการศึกษา สถิติมีความแตกต่างกันการสรุปผลทางสถิติแบบอุปนัยจะใช้ข้อมูลตัวอย่างและขยายผลสรุปทั่วไปมากขึ้น ซึ่งจะต้องมีการพิสูจน์และตรวจสอบอย่างละเอียด อาจกล่าวได้ว่าแบบจำลองทางสถิติมีประโยชน์เท่านั้นแต่ไม่สามารถแสดงสถานการณ์ทั้งหมดได้

ในการวิเคราะห์ทางสถิติ อคติที่คาดหวังและไม่คาดคิดเป็นปัจจัยสำคัญ^[124] คำถามการวิจัยการรวบรวมข้อมูล หรือการตีความผลลัพธ์ ล้วนอยู่ภายใต้การตรวจสอบอย่างละเอียดมากกว่าในสภาพแวดล้อมที่ตรรกะสบายๆ โมเดลทางสถิติต้องผ่านกระบวนการตรวจสอบซึ่งอาจกล่าวได้ว่าการตระหนักถึงอคติที่อาจเกิดขึ้นนั้นสำคัญกว่าตรรกะที่ยาก เพราะท้ายที่สุดแล้ว ข้อผิดพลาดในตรรกะนั้นพบได้ง่ายกว่าใน การตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ^[u]ข้ออ้างทั่วไปเกี่ยวกับความรู้ที่สมเหตุสมผล โดยเฉพาะสถิติ จะต้องถูกใส่ไว้ในบริบทที่เหมาะสม^[119]ข้อความง่ายๆ เช่น 'แพทย์ 9 ใน 10 คนแนะนำ' จึงมีคุณภาพที่ไม่ทราบแน่ชัด เนื่องจากไม่สามารถพิสูจน์วิธีการของพวกเขาได้

การขาดความคุ้นเคยกับวิธีการทางสถิติอาจส่งผลให้เกิดข้อสรุปที่ผิดพลาดได้ ยกเว้นตัวอย่างง่ายๆ^[v]ความน่าจะเป็นหลายค่าที่โต้ตอบกันคือกรณีที่ผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์^[126]แสดงให้เห็นถึงการขาดความเข้าใจที่ถูกต้องทฤษฎีบทของเบย์สเป็นหลักการทางคณิตศาสตร์ที่ระบุว่าความน่าจะเป็นของการยืนจะถูกปรับอย่างไรเมื่อมีข้อมูลใหม่ปริศนาเด็กชายหรือเด็กหญิงเป็นตัวอย่างทั่วไป ในการแสดงความรู้การประมาณค่าเบย์เซียนของข้อมูลร่วมกันระหว่างตัวแปร สุ่ม เป็นวิธีหนึ่งในการวัดความสัมพันธ์ ความเป็นอิสระ หรือการพึ่งพากันของข้อมูลภายใต้การตรวจสอบ^[127]

นอกเหนือจากวิธีการสำรวจ ที่เชื่อมโยงกันโดยทั่วไป ของการวิจัยภาคสนามแล้ว แนวคิดนี้ร่วมกับการใช้เหตุผลเชิงความน่าจะเป็นยังใช้เพื่อพัฒนาสาขาวิทยาศาสตร์ที่วัตถุวิจัยไม่มีสถานะที่ชัดเจน เช่น ในกลศาสตร์สถิติ

แบบจำลองเชิงสมมติฐาน-นิรนัยหรือวิธีทดสอบสมมติฐาน หรือวิธีการทางวิทยาศาสตร์ "แบบดั้งเดิม" นั้น ตามชื่อก็บอกอยู่แล้วว่า อิงจากการสร้างสมมติฐานและการทดสอบสมมติฐานผ่านการใช้เหตุผลเชิงนิรนัยสมมติฐานที่ระบุนัยยะ ซึ่งมักเรียกว่าการทำนาย ซึ่งสามารถ พิสูจน์ได้ผ่านการทดลองนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในที่นี้ เนื่องจากไม่ใช่สมมติฐานแต่เป็นนัยยะของสมมติฐานต่างหากที่ต้องได้รับการทดสอบ^[128]โดยพื้นฐานแล้ว นักวิทยาศาสตร์จะพิจารณาผลที่ตามมาเชิงสมมติฐานที่ทฤษฎี (ที่อาจเกิดขึ้น) มีอยู่ และพิสูจน์หรือหักล้างผลเหล่านั้นแทนทฤษฎีนั้นเอง หาก การทดสอบ เชิงทดลองเกี่ยวกับผลที่ตามมาเชิงสมมติฐานเหล่านั้นแสดงให้เห็นว่าเป็นเท็จ ก็จะสรุปได้ว่าส่วนหนึ่งของทฤษฎีที่บ่งชี้ว่าเป็นเท็จก็เป็นเท็จเช่นกัน อย่างไรก็ตาม หากผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าเป็นจริง ก็ไม่สามารถพิสูจน์ทฤษฎีนั้นได้อย่างชัดเจน

ตรรกะ ของการทดสอบนี้เป็นสิ่งที่ทำให้วิธีการสอบถามนี้สามารถใช้เหตุผลแบบนิรนัยได้ สมมติฐาน ที่กำหนดขึ้นถือว่า "เป็นจริง" และจากข้อความ "จริง" ดังกล่าวสามารถอนุมานได้ว่าเป็นจริง หากการทดสอบต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าเป็นเท็จ แสดงว่าสมมติฐานนั้นเป็นเท็จด้วย หากการทดสอบแสดงให้เห็นว่าเป็นความจริง จะได้รับข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าการทดสอบเชิงบวกในที่นี้จะบ่งชี้ถึงสมมติฐานที่ทดสอบได้อย่างชัดเจนที่สุด แต่ไม่สามารถพิสูจน์สมมติฐานที่ทดสอบได้อย่างชัดเจน เนื่องจากการอนุมานแบบนิรนัย (A ⇒ B) ไม่เทียบเท่ากัน มีเพียง (¬B ⇒ ¬A) เท่านั้นที่เป็นตรรกะที่ถูกต้อง อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์เชิงบวกของการทดสอบดังกล่าว ตามที่เฮมเพลกล่าวไว้ "ให้การสนับสนุน การยืนยัน หรือการยืนยันอย่างน้อยบางส่วน" ^[129]นี่คือเหตุผลที่ป็อปเปอร์ยืนกรานว่าสมมติฐานที่ทดสอบนั้นสามารถพิสูจน์ได้ เนื่องจากการทดสอบที่ประสบความสำเร็จนั้นบ่งชี้ได้น้อยมากว่าไม่เป็นเช่นนั้น ดังที่กิลลีส์กล่าวไว้ว่า “ทฤษฎีที่ประสบความสำเร็จคือทฤษฎีที่รอดพ้นจากการกำจัดโดยการพิสูจน์เท็จ” ^[128]

การให้เหตุผลแบบนิรนัยในการสอบถามแบบนี้บางครั้งจะถูกแทนที่ด้วยการให้เหตุผลแบบอุปนัยซึ่งเป็นการค้นหาคำอธิบายที่น่าเชื่อถือที่สุดผ่านการอนุมานเชิงตรรกะ ตัวอย่างเช่น ในทางชีววิทยา ซึ่งกฎทั่วไปมีไม่มากนัก^[128]การอนุมานที่ถูกต้องนั้นต้องอาศัยสมมติฐานที่มั่นคง^[119]

แนวทางการเหนี่ยวนำในการหาความจริงทางวิทยาศาสตร์นั้นเริ่มได้รับความนิยมจากฟรานซิส เบคอนโดยเฉพาะไอแซก นิวตันและบรรดาผู้ที่ติดตามเขามา^[130]หลังจากที่ได้มีการก่อตั้งวิธีการแบบ HD ขึ้น วิธีการนี้มักถูกละเลยไปเพราะเป็นเพียง "การสำรวจหาความจริง" ^[128]วิธีการนี้ยังคงใช้ได้ในระดับหนึ่ง แต่แนวทางการเหนี่ยวนำในปัจจุบันมักจะห่างไกลจากแนวทางในอดีตอย่างมาก เนื่องจากขนาดของข้อมูลที่รวบรวมได้ช่วยให้วิธีการนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้น แนวทางนี้มักเกี่ยวข้องกับโครงการขุดข้อมูลหรือโครงการสังเกตการณ์ขนาดใหญ่ ในทั้งสองกรณีนี้ มักไม่ชัดเจนเลยว่าผลลัพธ์ของการทดลองที่เสนอจะเป็นอย่างไร ดังนั้น ความรู้จะเกิดขึ้นหลังจากการรวบรวมข้อมูลผ่านการใช้เหตุผลแบบอุปนัย^[r]

วิธีการสืบเสาะแบบดั้งเดิมทำได้ทั้งสองอย่าง แต่แนวทางการอุปนัยมักจะกำหนดคำถามวิจัย เท่านั้น ไม่ใช่สมมติฐาน หลังจากคำถามเริ่มต้นแล้ว จะมีการกำหนด "วิธีการรวบรวมข้อมูลที่มีปริมาณงานสูง" ที่เหมาะสม จากนั้นจึงประมวลผลและ "ทำความสะอาด" ข้อมูลที่ได้มา และสรุปผลในภายหลัง "การเปลี่ยนแปลงโฟกัสนี้ทำให้ข้อมูลมีบทบาทสูงสุดในการเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ ด้วยตัวของมันเอง" ^[128]

ข้อได้เปรียบของวิธีการแบบอุปนัยเหนือวิธีการสร้างสมมติฐานคือ วิธีการนี้ปราศจาก "แนวคิดที่นักวิจัยมีมาก่อน" เกี่ยวกับหัวข้อนั้น ในทางกลับกัน การใช้เหตุผลแบบอุปนัยมักจะผูกติดกับการวัดความแน่นอนเสมอ เช่นเดียวกับข้อสรุปที่ใช้เหตุผลแบบอุปนัยทั้งหมด^[128]อย่างไรก็ตาม การวัดความแน่นอนนี้สามารถไปถึงระดับที่ค่อนข้างสูงได้ ตัวอย่างเช่น ในการกำหนดจำนวนเฉพาะ ขนาดใหญ่ ซึ่งใช้ในซอฟต์แวร์เข้ารหัส^[131]

การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์หรือการใช้เหตุผลแบบ allochthonous มักจะเป็นการกำหนดสมมติฐานตามด้วยการสร้างโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ที่สามารถทดสอบได้แทนการทดลองทางกายภาพในห้องปฏิบัติการ แนวทางนี้มีสองปัจจัยหลัก: การทำให้เรียบง่าย/การแยกส่วน และประการที่สองคือชุดกฎความสอดคล้อง กฎความสอดคล้องจะระบุว่าแบบจำลองที่สร้างขึ้นจะเชื่อมโยงกับความเป็นจริงได้อย่างไร ความจริงได้มาอย่างไร และขั้นตอนการลดความซับซ้อนที่ดำเนินการในการแยกส่วนระบบที่กำหนดคือการลดปัจจัยที่ไม่เกี่ยวข้องลง และด้วยเหตุนี้จึงลดข้อผิดพลาดที่ไม่คาดคิดลง^[128]ขั้นตอนเหล่านี้สามารถช่วยให้นักวิจัยเข้าใจปัจจัยสำคัญของระบบได้ ว่าความประหยัดสามารถดำเนินการได้ในระดับใดจนกว่าระบบจะเปลี่ยนแปลงได้มากขึ้นเรื่อยๆ และมีเสถียรภาพ ความประหยัดและหลักการที่เกี่ยวข้องจะได้รับการสำรวจเพิ่มเติมด้านล่าง

เมื่อการแปลเป็นคณิตศาสตร์เสร็จสิ้นแล้ว แบบจำลองที่ได้นั้นสามารถวิเคราะห์ได้โดยใช้วิธีการทางคณิตศาสตร์และการคำนวณล้วนๆ แทนระบบที่เกี่ยวข้อง ผลลัพธ์ของการวิเคราะห์นี้แน่นอนว่าเป็นคณิตศาสตร์ล้วนๆ และจะถูกแปลกลับไปยังระบบตามที่มีอยู่จริงผ่านกฎความสอดคล้องที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ ซึ่งก็คือการวนซ้ำตามการตรวจสอบและตีความผลลัพธ์ วิธีการให้เหตุผลของแบบจำลองดังกล่าวมักจะเป็นการอนุมานทางคณิตศาสตร์ แต่ก็ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น ตัวอย่างเช่นการจำลองแบบมอนติคาร์โลซึ่งจะสร้างข้อมูลเชิงประจักษ์ "ตามอำเภอใจ" และแม้ว่าการจำลองดังกล่าวอาจไม่สามารถเปิดเผยหลักการสากลได้ แต่ก็สามารถเป็นประโยชน์ได้^[128]

การสืบค้นทางวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปมุ่งหวังที่จะได้รับความรู้ในรูปแบบของคำอธิบายที่ทดสอบได้^{[132] [74]}ซึ่งนักวิทยาศาสตร์สามารถนำไปใช้เพื่อทำนายผลการทดลองในอนาคตได้ ซึ่งจะทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจหัวข้อที่ศึกษาได้ดีขึ้น และสามารถนำความเข้าใจนั้นมาใช้ในการแทรกแซงกลไกเชิงสาเหตุ (เช่น การรักษาโรค) ยิ่งคำอธิบายทำนายได้ดีเท่าไร คำอธิบายนั้นก็จะยิ่งมีประโยชน์มากขึ้นเท่านั้น และยิ่งมีแนวโน้มที่จะอธิบายหลักฐานได้ดีกว่าทางเลือกอื่นๆ มากเท่านั้น คำอธิบายที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด ซึ่งอธิบายและทำนายได้อย่างแม่นยำในสถานการณ์ที่หลากหลาย มักเรียกว่าทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ [ ^C]

ผลการทดลองส่วนใหญ่ไม่ได้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในความเข้าใจของมนุษย์ การปรับปรุงความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์เชิงทฤษฎีมักเกิดจากกระบวนการพัฒนาที่ค่อยเป็นค่อยไปในช่วงเวลาหนึ่ง บางครั้งเกิดขึ้นในสาขาต่างๆ ของวิทยาศาสตร์^[133]แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์แตกต่างกันไปตามขอบเขตของการทดสอบในเชิงทดลองและระยะเวลาในการทดสอบ และการยอมรับในชุมชนวิทยาศาสตร์ โดยทั่วไป คำอธิบายจะได้รับการยอมรับเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อมีหลักฐานสะสมมากขึ้นในหัวข้อใดหัวข้อหนึ่ง และคำอธิบายที่เป็นปัญหาจะพิสูจน์ได้ว่ามีพลังมากกว่าทางเลือกอื่นในการอธิบายหลักฐาน นักวิจัยในเวลาต่อมามักจะกำหนดสูตรคำอธิบายใหม่เมื่อเวลาผ่านไป หรือรวมคำอธิบายเข้าด้วยกันเพื่อสร้างคำอธิบายใหม่

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มีความเกี่ยวพันอย่างใกล้ชิดกับการค้นพบเชิงประจักษ์และอาจยังคงถูกพิสูจน์เป็นเท็จได้หากการสังเกตจากการทดลองใหม่ไม่สอดคล้องกับสิ่งที่ค้นพบ นั่นคือ ทฤษฎีใดๆ ก็ตามไม่สามารถถือเป็นทฤษฎีสุดท้ายได้ เนื่องจากอาจมีการค้นพบหลักฐานใหม่ที่เป็นปัญหา หากพบหลักฐานดังกล่าว ทฤษฎีใหม่ก็อาจถูกเสนอขึ้น หรือ (โดยทั่วไป) อาจพบว่าการปรับเปลี่ยนทฤษฎีเดิมก็เพียงพอที่จะอธิบายหลักฐานใหม่ได้ ความแข็งแกร่งของทฤษฎีเกี่ยวข้องกับระยะเวลาที่ทฤษฎีนั้นคงอยู่โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงหลักการสำคัญใดๆ

ทฤษฎีต่างๆ สามารถรวมเข้ากับทฤษฎีอื่นๆ ได้ ตัวอย่างเช่น กฎของนิวตันอธิบายการสังเกตดาวเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์หลายพันปีได้เกือบสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตาม กฎเหล่านี้ได้รับการพิจารณาว่าเป็นกรณีพิเศษของทฤษฎีทั่วไป ( สัมพันธภาพ ) ซึ่งอธิบายข้อยกเว้น (ที่อธิบายไม่ได้ก่อนหน้านี้) ของกฎของนิวตัน และทำนายและอธิบายการสังเกตอื่นๆ เช่น การเบี่ยงเบนของแสงโดยแรงโน้มถ่วงดังนั้น ในกรณีบางกรณี การสังเกตทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นอิสระ ไม่เกี่ยวข้องกัน สามารถเชื่อมโยงกันและรวมกันเป็นหนึ่งด้วยหลักการของพลังการอธิบายที่เพิ่มขึ้น^{[134] [116]}

เนื่องจากทฤษฎีใหม่อาจมีความครอบคลุมมากกว่าทฤษฎีก่อนหน้า และด้วยเหตุนี้จึงสามารถอธิบายได้มากกว่าทฤษฎีก่อนหน้า ทฤษฎีที่สืบทอดมาจึงอาจสามารถตอบสนองมาตรฐานที่สูงขึ้นได้โดยการอธิบายการสังเกตที่มากขึ้นกว่าทฤษฎีก่อนหน้า^[134]ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีวิวัฒนาการอธิบายความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตบนโลกวิธีที่สิ่งมีชีวิตปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อม และรูปแบบ อื่นๆ มากมาย ที่สังเกตได้ในโลกธรรมชาติ^{[135] [136]}การปรับเปลี่ยนครั้งสำคัญล่าสุดคือการรวมเข้ากับพันธุศาสตร์เพื่อสร้างการสังเคราะห์วิวัฒนาการสมัยใหม่ในการปรับเปลี่ยนครั้งต่อมา ทฤษฎีนี้ยังรวมเอาแง่มุมต่างๆ ของสาขาอื่นๆ มากมาย เช่นชีวเคมีและชีววิทยา โมเลกุล เข้าไว้ด้วยกัน

ตลอดประวัติศาสตร์ ทฤษฎีหนึ่งประสบความสำเร็จมากกว่าทฤษฎีอื่น และบางทฤษฎีได้เสนอแนวทางการทำงานเพิ่มเติมในขณะที่บางทฤษฎีดูเหมือนจะพอใจที่จะอธิบายปรากฏการณ์เท่านั้น เหตุผลที่ทฤษฎีหนึ่งมาแทนที่ทฤษฎีอื่นนั้นไม่ชัดเจนหรือเรียบง่ายเสมอไป ปรัชญาของวิทยาศาสตร์รวมถึงคำถามที่ว่าทฤษฎี 'ที่ดี' ตอบสนองเกณฑ์อะไรคำถามนี้มีประวัติศาสตร์อันยาวนาน และนักวิทยาศาสตร์หลายคน รวมถึงนักปรัชญา ได้พิจารณาคำถามนี้ เป้าหมายคือการเลือกทฤษฎีหนึ่งให้ดีกว่าทฤษฎีอื่นโดยไม่ต้องมีอคติทางความคิด^[137]แม้ว่านักคิดแต่ละคนจะเน้นย้ำในแง่มุมที่แตกต่างกัน^[ι]ทฤษฎีที่ดี:

• มีความแม่นยำ(องค์ประกอบที่ไม่สำคัญ) ;
• สอดคล้องทั้งภายในและกับทฤษฎีที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ ที่ได้รับการยอมรับในปัจจุบัน
• มีอำนาจในการอธิบาย หมายความว่าผลที่ตามมาขยายออกไปเกินขอบเขตข้อมูลที่จำเป็นต่อการอธิบาย
• มีอำนาจในการรวมเป็นหนึ่ง เช่น การจัดระเบียบปรากฏการณ์ที่สับสนและแยกตัวออกไป
• และเป็นประโยชน์ต่อการศึกษาวิจัยต่อไป

ในการพยายามค้นหาทฤษฎีดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จะพยายามยึดถือตาม: เนื่องจากขาดคำแนะนำจากหลักฐานเชิงประจักษ์

• ความประหยัดในการอธิบายเหตุผล
• และมองหาการสังเกตที่ไม่แปรเปลี่ยน
• บางครั้งนักวิทยาศาสตร์จะแสดงรายการเกณฑ์ที่ค่อนข้างเป็นอัตนัยของ "ความสง่างามทางการ" ซึ่งสามารถบ่งชี้ถึงสิ่งต่างๆ มากมายที่แตกต่างกัน

เป้าหมายที่นี่คือการทำให้การเลือกทฤษฎีต่างๆ มีความไม่ลำเอียงน้อยลง อย่างไรก็ตาม เกณฑ์เหล่านี้มีองค์ประกอบเชิงอัตนัย และควรได้รับการพิจารณาให้เป็นฮิวริสติกส์มากกว่าที่จะเป็นหลักเกณฑ์ที่ชัดเจน^[κ]นอกจากนี้ เกณฑ์เช่นนี้ไม่ได้จำเป็นเสมอไปที่จะตัดสินระหว่างทฤษฎีทางเลือก อ้างอิงจากBird : ^[143]

"[เกณฑ์ดังกล่าว] ไม่สามารถกำหนดทางเลือกทางวิทยาศาสตร์ได้ ประการแรก คุณลักษณะใดของทฤษฎีที่ตอบสนองเกณฑ์เหล่านี้อาจเป็นที่โต้แย้งได้ ( เช่นความเรียบง่ายเกี่ยวข้องกับความมุ่งมั่นทางออนโทโลยีของทฤษฎีหรือรูปแบบทางคณิตศาสตร์ของมันหรือไม่) ประการที่สอง เกณฑ์เหล่านี้ไม่ชัดเจน ดังนั้นจึงมีพื้นที่สำหรับความเห็นที่ไม่ตรงกันเกี่ยวกับระดับที่เกณฑ์เหล่านี้ยึดถือ ประการที่สาม อาจมีการไม่เห็นด้วยเกี่ยวกับวิธีการถ่วงน้ำหนักของเกณฑ์เหล่านี้เมื่อเทียบกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเกณฑ์เหล่านี้ขัดแย้งกัน"

นอกจากนี้ ยังมีการถกเถียงกันว่าทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่ในปัจจุบันนั้นตอบสนองเกณฑ์ทั้งหมดเหล่านี้หรือไม่ ซึ่งอาจหมายถึงเป้าหมายที่ยังไม่บรรลุผล ตัวอย่างเช่น อำนาจในการอธิบายเหนือข้อสังเกตที่มีอยู่ทั้งหมดนั้นไม่ได้รับการตอบสนองจากทฤษฎีใดทฤษฎีหนึ่งในขณะนี้^{[144] [145]}

ความปรารถนาของทฤษฎี "ที่ดี" ได้ถูกถกเถียงกันมานานหลายศตวรรษ ซึ่งอาจย้อนกลับไปได้ก่อนมีดโกนของอ็อกแคม^[w]ซึ่งมักถูกนำมาใช้เป็นคุณลักษณะของทฤษฎีที่ดี วิทยาศาสตร์พยายามทำให้ทุกอย่างเรียบง่าย เมื่อข้อมูลที่รวบรวมมาสนับสนุนคำอธิบายหลายประการ คำอธิบายที่ง่ายที่สุดสำหรับปรากฏการณ์หรือการสร้างทฤษฎีที่ง่ายที่สุดจะแนะนำโดยหลักการประหยัด^[146]นักวิทยาศาสตร์ถึงกับเรียกการพิสูจน์ง่ายๆ ของข้อความที่ซับซ้อนว่า สวยงาม

เราต้องไม่ยอมรับสาเหตุของสิ่งต่างๆ ในธรรมชาติอีกนอกจากสิ่งที่ทั้งเป็นจริงและเพียงพอที่จะอธิบายลักษณะที่ปรากฏของสิ่งเหล่านั้น

—  ไอแซก นิวตัน, Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1723 [ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3]) ^[1]

ไม่ควรยึดถือแนวคิดเรื่องความประหยัดอย่างสุดโต่งในการแสวงหาความจริงทางวิทยาศาสตร์ กระบวนการทั่วไปเริ่มต้นที่จุดตรงข้ามกับการมีคำอธิบายที่เป็นไปได้มากมายและความไม่เป็นระเบียบทั่วไป ตัวอย่างที่เห็นได้ใน กระบวนการของ Paul Krugmanซึ่งทำให้ชัดเจนว่า "กล้าที่จะโง่เขลา" เขาเขียนว่าในการทำงานเกี่ยวกับทฤษฎีใหม่ของการค้าระหว่างประเทศ เขาได้ทบทวนงานก่อนหน้านี้ด้วยกรอบความคิดที่เปิดกว้างและขยายมุมมองเริ่มต้นของเขาแม้กระทั่งในทิศทางที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ เมื่อเขามีแนวคิดเพียงพอแล้ว เขาจะพยายามทำให้เรียบง่ายลงและค้นหาสิ่งที่ได้ผลในสิ่งที่ไม่ได้ผล สำหรับ Krugman เฉพาะในที่นี้คือ "การตั้งคำถามต่อคำถาม" เขารับรู้ว่างานก่อนหน้านี้ได้ใช้แบบจำลองที่ผิดพลาดเพื่อนำเสนอหลักฐานแล้ว โดยแสดงความคิดเห็นว่า "คำวิจารณ์ที่ชาญฉลาดถูกละเลย" ^[147]ดังนั้นจึงกล่าวถึงความจำเป็นในการเชื่อมโยงอคติทั่วไปที่มีต่อวงจรความคิดอื่นๆ^[148]

มีดโกนของอ็อกแคมอาจจัดอยู่ในหัวข้อ "ความสง่างามแบบเรียบง่าย" แต่อาจโต้แย้งได้ว่าความประหยัดและความสง่างาม นั้น ดึงไปในทิศทางที่แตกต่างกัน การแนะนำองค์ประกอบเพิ่มเติมอาจช่วยลดความซับซ้อนของการกำหนดทฤษฎี ในขณะที่การทำให้ออนโทโลยีของทฤษฎีง่ายขึ้นอาจนำไปสู่ความซับซ้อนทางวากยสัมพันธ์ที่เพิ่มมากขึ้น^[142]

บางครั้งการปรับเปลี่ยนแนวคิดที่ล้มเหลวแบบเฉพาะหน้าก็อาจถูกมองว่าขาด "ความสง่างามอย่างเป็นทางการ" การอุทธรณ์ต่อสิ่งที่เรียกว่า "สุนทรียศาสตร์" นี้เป็นสิ่งที่อธิบายได้ยาก แต่โดยพื้นฐานแล้วเป็นเรื่องของความคุ้นเคย แม้ว่าการโต้แย้งโดยอาศัย "ความสง่างาม" จะเป็นที่ถกเถียงกัน และการพึ่งพาความคุ้นเคยมากเกินไปจะก่อให้เกิดความซ้ำซาก^[139]

หลักการคงตัวเป็นหัวข้อในงานเขียนทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะฟิสิกส์ ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 เป็นอย่างน้อย^[θ]แนวคิดพื้นฐานในที่นี้คือโครงสร้างที่ดีที่ควรมองหาคือโครงสร้างที่ไม่ขึ้นอยู่กับมุมมอง ซึ่งเป็นแนวคิดที่เคยมีมาก่อนแล้ว เช่น ในหนังสือMethods of difference and agreement ของมิลล์ ซึ่งเป็นวิธีการที่อ้างอิงถึงในบริบทของความแตกต่างและความคงตัว^[149]แต่อย่างไรก็ตาม มักจะมีความแตกต่างระหว่างสิ่งที่เป็นการพิจารณาพื้นฐานกับสิ่งที่ได้รับน้ำหนัก หลักการคงตัวได้รับน้ำหนักหลังจากทฤษฎีสัมพันธภาพของไอน์สไตน์ ซึ่งลดทุกสิ่งให้เป็นเพียงความสัมพันธ์ และด้วยเหตุนี้ จึงไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยพื้นฐาน ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้^{[150] [x]}ดังที่เดวิด ดอยช์กล่าวไว้ในปี 2009: "การค้นหาคำอธิบายที่เปลี่ยนแปลงได้ยากคือที่มาของความก้าวหน้าทั้งหมด" ^[141]

ตัวอย่างนี้พบได้ในหนึ่งในการทดลองทางความคิดของไอน์สไตน์การทดลองในห้องแล็บที่แขวนลอยอยู่ในอวกาศว่างเปล่าเป็นตัวอย่างของการสังเกตที่ไม่แปรเปลี่ยนที่มีประโยชน์ เขาจินตนาการถึงการไม่มีแรงโน้มถ่วงและผู้ทดลองลอยตัวอย่างอิสระในห้องแล็บ — หากตอนนี้มีวัตถุดึงห้องแล็บขึ้นและเร่งความเร็วอย่างสม่ำเสมอ ผู้ทดลองจะรับรู้แรงที่เกิดขึ้นว่าเป็นแรงโน้มถ่วง อย่างไรก็ตาม วัตถุจะรู้สึกถึงงานที่จำเป็นในการเร่งความเร็วห้องแล็บอย่างต่อเนื่อง^[x]จากการทดลองนี้ ไอน์สไตน์สามารถเปรียบเทียบมวลแรงโน้มถ่วงและมวลเฉื่อยได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่กฎของนิวตันไม่สามารถอธิบายได้ และเป็น "ข้อโต้แย้งที่ทรงพลังในช่วงแรกสำหรับสมมติฐานทั่วไปของสัมพันธภาพ" ^[151]

ลักษณะพิเศษที่แสดงถึงความเป็นจริงนั้นมักเป็นความคงตัวบางประการของโครงสร้างที่ไม่ขึ้นอยู่กับลักษณะหรือการฉายภาพ

—  Max Born , 'Physical Reality' (1953), 149 — อ้างอิงจาก Weinert (2004) ^[140]

การอภิปรายเกี่ยวกับความคงตัวในฟิสิกส์มักจะเกิดขึ้นในบริบทที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นของความสมมาตร [ ^150]ตัวอย่างของไอน์สไตน์ข้างต้น ในภาษาของมิลล์จะเป็นการตกลงกันระหว่างค่าสองค่า ในบริบทของความคงตัว มันคือตัวแปรที่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงผ่านการแปลงหรือการเปลี่ยนแปลงมุมมองบางประเภท และการอภิปรายที่เน้นที่ความสมมาตรจะมองมุมมองทั้งสองเป็นระบบที่มีลักษณะที่เกี่ยวข้องร่วมกันและสมมาตร

หลักการที่เกี่ยวข้องในที่นี้คือความสามารถในการพิสูจน์ได้และความสามารถในการทดสอบได้ทฤษฎีที่ต่อต้านการพิสูจน์ได้ถือเป็นสิ่งที่ตรงข้ามกับสิ่งที่เปลี่ยนแปลงได้ยาก ซึ่งเป็นความผิดหวังที่ วูล์ฟกัง เปาลี ได้แสดงออกมาอย่างมีสีสัน ว่าทฤษฎีเหล่านี้ " ไม่ผิดด้วยซ้ำ " ความสำคัญของทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่สามารถพิสูจน์ได้นั้นได้รับการเน้นย้ำเป็นพิเศษในปรัชญาของคาร์ล ป็อปเปอร์ มุมมองที่กว้างขึ้นในที่นี้คือความสามารถในการทดสอบได้ เนื่องจากรวมถึงทฤษฎีแรกด้วย และอนุญาตให้มีการพิจารณาเชิงปฏิบัติเพิ่มเติม^{[152] [153]}

ปรัชญาแห่งวิทยาศาสตร์พิจารณาตรรกะที่เป็นพื้นฐานของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ สิ่งที่แยกวิทยาศาสตร์ออกจากสิ่งที่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์และจริยธรรมที่แฝงอยู่ในวิทยาศาสตร์ มีสมมติฐานพื้นฐานที่ได้รับมาจากปรัชญาโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงอย่างน้อยหนึ่งคน^{[D] [154]}ซึ่งเป็นรากฐานของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ กล่าวคือ ความจริงนั้นเป็นกลางและสอดคล้องกัน มนุษย์มีความสามารถในการรับรู้ความจริงได้อย่างแม่นยำ และมีคำอธิบายที่สมเหตุสมผลสำหรับองค์ประกอบของโลกแห่งความเป็นจริง^[154]สมมติฐานเหล่านี้จากลัทธิธรรมชาตินิยมเชิงวิธีการสร้างพื้นฐานที่วิทยาศาสตร์สามารถวางรากฐานได้ทฤษฎีเชิงบวกเชิงตรรกะ ทฤษฎีเชิงประจักษ์ ทฤษฎีการพิสูจน์เท็จและทฤษฎีอื่นๆ ได้วิพากษ์วิจารณ์สมมติฐานเหล่านี้และให้คำอธิบายทางเลือกเกี่ยวกับตรรกะของวิทยาศาสตร์ แต่ทฤษฎีแต่ละทฤษฎีก็ถูกวิพากษ์วิจารณ์เช่นกัน

มีแนวคิดทางปรัชญาสมัยใหม่หลายประเภทและความพยายามในการนิยามวิธีการทางวิทยาศาสตร์^[λ]แนวคิดที่พยายามโดยกลุ่มนักรวมแนวคิดซึ่งโต้แย้งถึงการมีอยู่ของคำจำกัดความแบบรวมที่เป็นประโยชน์ (หรืออย่างน้อยก็ 'ผลงาน' ในทุกบริบทของวิทยาศาสตร์) กลุ่มนักพหุนิยมโต้แย้งว่าระดับของวิทยาศาสตร์นั้นแตกแยกเกินกว่าที่จะนิยามวิธีการของวิทยาศาสตร์แบบสากลได้ และกลุ่มที่โต้แย้งว่าความพยายามในการนิยามนั้นเป็นอันตรายต่อการไหลเวียนของความคิดอย่างอิสระอยู่แล้ว

นอกจากนี้ ยังมีมุมมองเกี่ยวกับกรอบทางสังคมที่ใช้ในการทำวิทยาศาสตร์ และผลกระทบของสภาพแวดล้อมทางสังคมของวิทยาศาสตร์ต่อการวิจัย นอกจากนี้ยังมี "วิธีการทางวิทยาศาสตร์" ที่ได้รับความนิยมโดย Dewey ในหนังสือHow We Think (1910) และ Karl Pearson ในหนังสือ Grammar of Science (1892) ซึ่งใช้ในลักษณะที่ไม่วิพากษ์วิจารณ์มากนักในการศึกษา

พหุนิยมทางวิทยาศาสตร์คือจุดยืนภายในปรัชญาของวิทยาศาสตร์ที่ปฏิเสธความเป็นเอกภาพ ที่เสนอขึ้นต่างๆ ของวิธีการและเนื้อหาทางวิทยาศาสตร์ พหุนิยมทางวิทยาศาสตร์ยึดมั่นว่าวิทยาศาสตร์ไม่ได้รวมเป็นหนึ่งเดียวในลักษณะหนึ่งหรือหลายลักษณะต่อไปนี้: อภิปรัชญาของเนื้อหา ญาณวิทยาของความรู้ทางวิทยาศาสตร์ หรือวิธีการวิจัยและแบบจำลองที่ควรใช้ พหุนิยมบางคนเชื่อว่าพหุนิยมเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องมาจากธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ คนอื่นๆ กล่าวว่าเนื่องจากสาขาวิชาทางวิทยาศาสตร์มีความแตกต่างกันในทางปฏิบัติอยู่แล้ว จึงไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อว่าความแตกต่างนี้ผิดจนกว่าจะมีการพิสูจน์การรวมกันที่เฉพาะ เจาะจง โดยอาศัยประสบการณ์ในที่สุด บางคนยึดมั่นว่าควรอนุญาตให้มีพหุนิยมด้วย เหตุผล เชิงบรรทัดฐานแม้ว่าความสามัคคีจะเป็นไปได้ในทางทฤษฎีก็ตาม

ลัทธิการรวมเป็นหนึ่ง ในทางวิทยาศาสตร์ เป็นหลักการสำคัญของปรัชญาเชิงตรรกะ [ ^{156] [157]}นักปรัชญาเชิงตรรกะหลายคนตีความหลักคำสอนนี้ในหลายวิธีที่แตกต่างกัน เช่น เป็น ทฤษฎี ลดรูปที่ว่า วัตถุที่วิทยาศาสตร์เฉพาะด้าน ศึกษา วิจัยนั้นลดรูปลงเป็นวัตถุของวิทยาศาสตร์สาขาหนึ่งที่พื้นฐานกว่า ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมักคิดว่าเป็นฟิสิกส์ เป็นทฤษฎีที่ว่าทฤษฎีและผลลัพธ์ทั้งหมดของวิทยาศาสตร์สาขาต่างๆ สามารถหรือควรแสดงออกมาในภาษาหรือ "ภาษาแสลงสากล" หรือเป็นทฤษฎีที่ว่าวิทยาศาสตร์เฉพาะด้านทั้งหมดมีวิธีการทางวิทยาศาสตร์ร่วมกัน^[y]

การพัฒนาแนวคิดดังกล่าวต้องเผชิญกับความยากลำบากจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่รวดเร็วซึ่งเปิดแนวทางใหม่ๆ มากมายในการมองโลก

ความจริงที่ว่ามาตรฐานความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาไม่เพียงแต่ทำให้ปรัชญาทางวิทยาศาสตร์ยากขึ้นเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดปัญหาต่อความเข้าใจของสาธารณชนเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์อีกด้วย เราไม่มีวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่แน่นอนที่จะใช้เป็นแนวทางในการสนับสนุนและปกป้อง

—  สตีเวน ไวน์เบิร์ก , 1995 ^[155]

พอล ไฟเยอร์อาเบนด์ได้ศึกษาประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ และถูกชักจูงให้ปฏิเสธว่าวิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการเชิงวิธีการอย่างแท้จริง ในหนังสือAgainst Method ของเขา เขาโต้แย้งว่าไม่มีคำอธิบายใดเกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่จะครอบคลุมแนวทางและวิธีการทั้งหมดที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ และไม่มีกฎเกณฑ์เชิงวิธีการ ที่มีประโยชน์และไม่มีข้อยกเว้นใด ๆ ที่ควบคุมความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์ โดยพื้นฐานแล้ว เขากล่าวว่าสำหรับวิธีการหรือบรรทัดฐานเฉพาะใด ๆ ของวิทยาศาสตร์ เราอาจพบเหตุการณ์ทางประวัติศาสตร์ที่การละเมิดกฎเกณฑ์ดังกล่าวมีส่วนทำให้วิทยาศาสตร์ก้าวหน้า เขาเสนออย่างติดตลกว่า หากผู้ศรัทธาในวิธีการทางวิทยาศาสตร์ต้องการแสดงกฎเกณฑ์เดียวที่ถูกต้องสากล ก็ควรเป็น "อะไรก็ได้" ^[159]อย่างไรก็ตาม ดังที่ได้มีการโต้แย้งกันมาก่อนเขา เรื่องนี้ไม่คุ้มทุนผู้แก้ปัญหาและนักวิจัยควรใช้ทรัพยากรอย่างชาญฉลาดในระหว่างการค้นคว้า^[E]

ข้อสรุปทั่วไปที่ตรงข้ามกับวิธีการที่เป็นทางการนั้นพบได้จากการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการสัมภาษณ์นักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับแนวคิดเกี่ยวกับวิธีการของพวกเขา การวิจัยนี้บ่งชี้ว่านักวิทยาศาสตร์มักพบกับความยากลำบากในการพิจารณาว่าหลักฐานที่มีอยู่สนับสนุนสมมติฐานของพวกเขาหรือไม่ ซึ่งเผยให้เห็นว่าไม่มีการจับคู่โดยตรงระหว่างแนวคิดเชิงวิธีการที่ครอบคลุมและกลยุทธ์ที่ชัดเจนเพื่อกำหนดทิศทางการดำเนินการวิจัย^[161]

ในการศึกษาวิทยาศาสตร์แนวคิดเกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์ทั่วไปและสากลมีอิทธิพลอย่างมาก และการศึกษามากมาย (ในสหรัฐอเมริกา) ได้แสดงให้เห็นว่าการกำหนดกรอบวิธีการนี้มักเป็นส่วนหนึ่งของแนวคิดเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ของทั้งนักเรียนและครู^{[162] [163]}นักวิทยาศาสตร์โต้แย้งแนวคิดนี้ของการศึกษาดั้งเดิม เนื่องจากมีฉันทามติว่าองค์ประกอบเชิงลำดับและมุมมองที่เป็นหนึ่งเดียวของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ของการศึกษาไม่ได้สะท้อนถึงวิธีการทำงานจริงของนักวิทยาศาสตร์^{[164] [165] [166]}

วิธีการที่วิทยาศาสตร์สร้างความรู้ได้รับการสอนในบริบทของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (เอกพจน์) ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 ระบบการศึกษาต่างๆ รวมถึงแต่ไม่จำกัดเฉพาะในสหรัฐอเมริกา ได้สอนวิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการหรือขั้นตอนที่จัดโครงสร้างเป็นขั้นตอนที่ชัดเจนชุดหนึ่ง: ^[170]การสังเกต สมมติฐาน การทำนาย การทดลอง

วิธีการทางวิทยาศาสตร์รูปแบบนี้ถือเป็นมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับมายาวนานในการศึกษาระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา รวมถึงวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์^[172]ถือกันมานานแล้วว่าเป็นการสร้างอุดมคติที่ไม่ถูกต้องเกี่ยวกับโครงสร้างการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์บางประการ^[167]

การนำเสนอวิทยาศาสตร์ที่สอนต้องปกป้องข้อเสีย เช่น: ^[173]

• มันไม่คำนึงถึงบริบททางสังคมของวิทยาศาสตร์
• มันแนะนำวิธีการเฉพาะในการได้มาซึ่งความรู้
• มันเน้นการทดลองมากเกินไป
• มันทำให้วิทยาศาสตร์ง่ายเกินไป ทำให้เกิดการเข้าใจผิดว่าการปฏิบัติตามกระบวนการทางวิทยาศาสตร์จะนำไปสู่ความรู้โดยอัตโนมัติ
• มันทำให้เกิดภาพลวงตาของความมุ่งมั่น คำถามนำไปสู่คำตอบบางประเภทและคำตอบก็มักจะนำหน้าด้วยคำถาม (เฉพาะเจาะจง)
• และถือว่าทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์เกิดขึ้นจากปรากฏการณ์ที่สังเกตได้เท่านั้น^[174]

วิธีการทางวิทยาศาสตร์ไม่มีอยู่ในมาตรฐานการศึกษาของสหรัฐอเมริกาในปี 2013 ( NGSS ) อีกต่อไป ซึ่งมาแทนที่มาตรฐานในปี 1996 ( NRC ) มาตรฐานเหล่านี้ยังมีอิทธิพลต่อการศึกษาวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติด้วย^[173]และมาตรฐานที่วัดได้ก็เปลี่ยนไปจากวิธีการทดสอบสมมติฐานแบบเอกพจน์เป็นแนวคิดที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์^[175]วิธีการทางวิทยาศาสตร์เหล่านี้ ซึ่งมีรากฐานมาจากแนวปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ ไม่ใช่ปรัชญาญาณ ได้รับการอธิบายว่าเป็น 3 มิติของแนวปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ แนวคิดที่ครอบคลุมหลายสาขา (แนวคิดสหวิทยาการ) และแนวคิดหลักของสาขาวิชา^[173]

วิธีการทางวิทยาศาสตร์นั้น เป็นผลจากคำอธิบายที่เรียบง่ายและเป็นสากล มักถูกมองว่ามีสถานะเป็นตำนานในฐานะเครื่องมือสำหรับการสื่อสารหรือในกรณีที่ดีที่สุด ก็เป็นการสร้างอุดมคติ^{[31] [165]}แนวทางการศึกษาได้รับอิทธิพลอย่างมากจากหนังสือHow We Think (1910)ของ John Dewey ^[28] Van der Ploeg (2016) ระบุว่ามุมมองของ Dewey เกี่ยวกับการศึกษานั้นถูกนำมาใช้เพื่อส่งเสริมแนวคิดที่ว่าการศึกษาของพลเมืองนั้นถูกแยกออกจาก "การศึกษาที่ดี" มานานแล้ว โดยอ้างว่าการอ้างอิงถึง Dewey ในข้อโต้แย้งดังกล่าวเป็นการตีความที่ไม่เหมาะสม (ของ Dewey) ^[176]

สังคมวิทยาแห่งความรู้เป็นแนวคิดในการอภิปรายเกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์ โดยอ้างว่าวิธีการพื้นฐานของวิทยาศาสตร์คือสังคมวิทยา คิงอธิบายว่าสังคมวิทยาแยกความแตกต่างระหว่างระบบความคิดที่ควบคุมวิทยาศาสตร์ผ่านตรรกะภายใน และระบบสังคมที่ความคิดเหล่านั้นเกิดขึ้น^{[μ] [i]}

แนวทางที่เข้าถึงได้เกี่ยวกับสิ่งที่อ้างสิทธิ์คือ ความคิด ของเฟล็กซึ่งสะท้อนอยู่ในแนวคิดเรื่องวิทยาศาสตร์ปกติของคูนตามคำกล่าวของเฟล็ก งานของนักวิทยาศาสตร์มีพื้นฐานมาจากรูปแบบความคิด ซึ่งไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้อย่างมีเหตุผล แนวคิดนี้ถูกปลูกฝังผ่านประสบการณ์การเรียนรู้ และวิทยาศาสตร์ก็ก้าวหน้าขึ้นตามประเพณีของสมมติฐานร่วมกันที่ถือโดยสิ่งที่เขาเรียกว่ากลุ่มความคิดเฟล็กยังอ้างว่าปรากฏการณ์นี้แทบจะมองไม่เห็นสำหรับสมาชิกของกลุ่ม^[180]

โดยเปรียบเทียบแล้ว จากการวิจัยภาคสนามในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของLatour และ Woolgar Karin Knorr Cetinaได้ทำการศึกษาวิจัยเชิงเปรียบเทียบระหว่างสองสาขาวิทยาศาสตร์ (คือฟิสิกส์พลังงานสูงและชีววิทยาโมเลกุล ) เพื่อสรุปว่าแนวปฏิบัติและการใช้เหตุผลทางญาณวิทยาภายในชุมชนวิทยาศาสตร์ทั้งสองนั้นแตกต่างกันเพียงพอที่จะนำแนวคิดเรื่อง " วัฒนธรรมญาณวิทยา " มาใช้ ซึ่งขัดแย้งกับแนวคิดที่ว่า "วิธีการทางวิทยาศาสตร์" เป็นสิ่งที่ไม่เหมือนใครและเป็นแนวคิดที่เชื่อมโยงกัน^{[181] [z]}

จากแนวคิดทางความคิดของเฟล็กนักสังคมวิทยาได้สร้างแนวคิดเรื่องการรับรู้ตามสถานการณ์ขึ้นโดยกล่าวว่ามุมมองของนักวิจัยมีผลอย่างพื้นฐานต่องานของพวกเขา และยังมีมุมมองที่รุนแรงกว่านั้นด้วย

Norwood Russell Hansonร่วมกับThomas KuhnและPaul Feyerabendได้ศึกษาธรรมชาติของการสังเกตในทางวิทยาศาสตร์อย่างละเอียดถี่ถ้วน Hanson ได้แนะนำแนวคิดนี้ในปี 1958 โดยเน้นว่าการสังเกตได้รับอิทธิพลจากกรอบแนวคิดของผู้สังเกตเขาใช้แนวคิดของเกสตอลต์เพื่อแสดงให้เห็นว่าอคติสามารถส่งผลต่อการสังเกตและการบรรยายได้อย่างไร และได้ยกตัวอย่าง เช่น การปฏิเสธเบื้องต้นของวัตถุโกจิในฐานะสิ่งประดิษฐ์จากเทคนิคการย้อมสี และการตีความที่แตกต่างกันของพระอาทิตย์ขึ้นเดียวกันโดย Tycho Brahe และ Johannes Kepler ความสัมพันธ์ระหว่างบุคคลนำไปสู่ข้อสรุปที่แตกต่างกัน^{[105] [d]}

Kuhn และ Feyerabend ยอมรับงานบุกเบิกของ Hanson ^{[185] [186]}แม้ว่ามุมมองของ Feyerabend เกี่ยวกับความหลากหลายเชิงวิธีการจะสุดโต่งกว่าก็ตาม คำวิจารณ์เช่นจาก Kuhn และ Feyerabend กระตุ้นให้เกิดการอภิปรายที่นำไปสู่การพัฒนาโปรแกรมที่แข็งแกร่งซึ่งเป็นแนวทางทางสังคมวิทยาที่พยายามอธิบายความรู้ทางวิทยาศาสตร์โดยไม่ต้องพึ่งพาความจริงหรือความถูกต้องของทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ แนวทางดังกล่าวจะตรวจสอบว่าความเชื่อทางวิทยาศาสตร์ได้รับการหล่อหลอมโดยปัจจัยทางสังคม เช่น อำนาจ อุดมการณ์ และผลประโยชน์อย่างไร

การ วิจารณ์วิทยาศาสตร์ แบบหลังสมัยใหม่เป็นประเด็นที่ถกเถียงกันอย่างมาก การโต้เถียงที่ยังคงดำเนินต่อไปนี้ ซึ่งเรียกว่าสงครามวิทยาศาสตร์เป็นผลมาจากค่านิยมและสมมติฐานที่ขัดแย้งกันระหว่าง มุมมองของ นักหลังสมัยใหม่และนักสัจนิยมนักสัจนิยมหลังสมัยใหม่โต้แย้งว่าความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นเพียงวาทกรรมที่ปราศจากการอ้างความจริงพื้นฐาน ในทางตรงกันข้าม นักสัจนิยมภายในชุมชนวิทยาศาสตร์ยืนกรานว่าวิทยาศาสตร์เปิดเผยความจริงพื้นฐานที่แท้จริงเกี่ยวกับความจริง หนังสือหลายเล่มเขียนโดยนักวิทยาศาสตร์ที่หยิบยกปัญหานี้ขึ้นมาและท้าทายข้อกล่าวอ้างของนักสัจนิยมหลังสมัยใหม่ ในขณะที่ปกป้องวิทยาศาสตร์ในฐานะวิธีที่ถูกต้องในการหาความจริง^[187]

ประมาณกันว่าระหว่าง 33% ถึง 50% ของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ ทั้งหมดนั้น เกิดขึ้นโดยบังเอิญมากกว่าที่จะค้นหา ซึ่งอาจเป็นเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์มักจะกล่าวว่าพวกเขาโชคดี^[189] หลุยส์ ปาสเตอร์ได้รับเครดิตจากคำพูดที่มีชื่อเสียงที่ว่า "โชคจะเข้าข้างจิตใจที่เตรียมพร้อม" แต่จิตวิทยาบางคนได้เริ่มศึกษาความหมายของการ "เตรียมพร้อมสำหรับโชค" ในบริบททางวิทยาศาสตร์แล้ว การวิจัยแสดงให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์ได้รับการสอนเกี่ยวกับฮิวริสติกส์ต่างๆ ที่มักจะใช้ประโยชน์จากโอกาสและสิ่งที่ไม่คาดคิด^{[189] [190]}นี่คือสิ่งที่Nassim Nicholas Talebเรียกว่า "การต่อต้านความเปราะบาง" ในขณะที่ระบบการสืบสวนบางระบบนั้นเปราะบางเมื่อเผชิญกับข้อผิดพลาดของมนุษย์อคติของมนุษย์ และความสุ่ม วิธีการทางวิทยาศาสตร์นั้นมากกว่าการต้านทานหรือแข็งแกร่ง - ในความเป็นจริงแล้ว มันได้รับประโยชน์จากความสุ่มดังกล่าวในหลายๆ ด้าน (เป็นการต่อต้านความเปราะบาง) Taleb เชื่อว่ายิ่งระบบต่อต้านความเปราะบางมากเท่าไร ระบบก็จะยิ่งเจริญรุ่งเรืองมากขึ้นในโลกแห่งความเป็นจริง^[191]

นักจิตวิทยา Kevin Dunbar กล่าวว่ากระบวนการค้นพบมักเริ่มต้นเมื่อนักวิจัยพบจุดบกพร่องในการทดลอง ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดเหล่านี้ทำให้ผู้วิจัยพยายามแก้ไขสิ่งที่พวกเขาคิดว่าเป็นข้อผิดพลาดในวิธีการของตน ในที่สุด ผู้วิจัยตัดสินใจว่าข้อผิดพลาดนั้นเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและเป็นระบบเกินกว่าที่จะเป็นเรื่องบังเอิญได้ ดังนั้น ลักษณะที่ควบคุมได้สูง รอบคอบ และอยากรู้อยากเห็นของวิธีการทางวิทยาศาสตร์จึงเป็นสิ่งที่ทำให้วิธีการดังกล่าวเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการระบุข้อผิดพลาดที่เป็นระบบอย่างต่อเนื่องดังกล่าว ณ จุดนี้ ผู้วิจัยจะเริ่มคิดหาคำอธิบายทางทฤษฎีสำหรับข้อผิดพลาด โดยมักจะขอความช่วยเหลือจากเพื่อนร่วมงานจากสาขาความเชี่ยวชาญที่แตกต่างกัน^{[189] [190]}

เมื่อวิธีการทางวิทยาศาสตร์ใช้สถิติเป็นส่วนสำคัญในคลังอาวุธ จะมีปัญหาทางคณิตศาสตร์และทางปฏิบัติที่อาจส่งผลเสียต่อความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์ของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งเรื่องนี้ได้รับการอธิบายไว้ในบทความทางวิทยาศาสตร์ยอดนิยมในปี 2548 เรื่อง " Why Most Published Research Findings Are False " โดยJohn Ioannidisซึ่งถือเป็นรากฐานของสาขาเมตาไซแอนซ์ [ ^125]งานวิจัยด้านเมตาไซแอนซ์จำนวนมากพยายามระบุการใช้สถิติที่ไม่ถูกต้องและปรับปรุงการใช้สถิติ ตัวอย่างเช่น การใช้ค่า p ในทางที่ผิด [ ^192]

ประเด็นเฉพาะที่ถูกหยิบยกขึ้นมาคือทางด้านสถิติ (“ยิ่งทำการศึกษาวิจัยในสาขาวิทยาศาสตร์น้อยเท่าไร โอกาสที่ผลการวิจัยจะเป็นจริงก็ยิ่งน้อยลง” และ “ความยืดหยุ่นในการออกแบบ คำจำกัดความ ผลลัพธ์ และรูปแบบการวิเคราะห์ในสาขาวิทยาศาสตร์มากเท่าไร โอกาสที่ผลการวิจัยจะเป็นจริงก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้น”) และความประหยัด (“ยิ่งสาขาวิทยาศาสตร์มีผลประโยชน์และอคติทางการเงินและอื่นๆ มากเท่าไร โอกาสที่ผลการวิจัยจะเป็นจริงก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้น” และ “ยิ่งสาขาวิทยาศาสตร์มีความร้อนแรง (มีทีมนักวิทยาศาสตร์เข้ามาเกี่ยวข้องมากขึ้น) โอกาสที่ผลการวิจัยจะเป็นจริงก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้น”) ดังนั้น: “ผลการวิจัยส่วนใหญ่เป็นเท็จสำหรับการออกแบบการวิจัยส่วนใหญ่และในสาขาส่วนใหญ่” และ “ดังที่แสดงไว้ งานวิจัยทางชีวการแพทย์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ดำเนินการในพื้นที่ที่มีความน่าจะเป็นก่อนและหลังการศึกษาที่จะได้ผลการวิจัยที่แท้จริงต่ำมาก” อย่างไรก็ตาม: "อย่างไรก็ตาม การค้นพบใหม่ๆ ส่วนใหญ่จะยังคงมาจากการวิจัยที่สร้างสมมติฐานซึ่งมีโอกาสในการศึกษาล่วงหน้าต่ำหรือต่ำมาก" ซึ่งหมายความว่าการค้นพบใหม่ๆ จะมาจากการวิจัยที่เมื่อการวิจัยเริ่มต้นขึ้น มีโอกาสประสบความสำเร็จต่ำหรือต่ำมาก (โอกาสต่ำหรือต่ำมาก) ดังนั้น หากใช้หลักวิทยาศาสตร์ในการขยายขอบเขตของความรู้ การวิจัยในพื้นที่ที่อยู่นอกกระแสหลักจะนำไปสู่การค้นพบใหม่ๆ^{[125] [ ต้องแก้ไขสำเนา ]}

วิทยาศาสตร์ที่นำไปใช้กับระบบที่ซับซ้อนอาจเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบต่างๆ เช่นความหลากหลายทาง สาขา วิชาทฤษฎีระบบทฤษฎีการควบคุมและการสร้างแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์

โดยทั่วไป วิธีการทางวิทยาศาสตร์อาจใช้ได้ยากกับระบบที่หลากหลายและเชื่อมโยงกันและชุดข้อมูลขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แนวทางปฏิบัติที่ใช้ในข้อมูลขนาดใหญ่เช่นการวิเคราะห์เชิงทำนายอาจถือได้ว่าขัดแย้งกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์^[193]เนื่องจากข้อมูลบางส่วนอาจถูกตัดพารามิเตอร์ที่อาจเป็นสาระสำคัญในสมมติฐานทางเลือกออกไปเพื่อใช้เป็นคำอธิบาย ดังนั้น ข้อมูลที่ถูกตัดออกไปจะทำหน้าที่สนับสนุนสมมติฐานว่างในแอปพลิเคชันการวิเคราะห์เชิงทำนายเท่านั้น Fleck (1979) หน้า 38–50 ระบุว่า "การค้นพบทางวิทยาศาสตร์จะยังไม่สมบูรณ์หากไม่พิจารณาถึงแนวทางปฏิบัติทางสังคมที่กำหนดสิ่งนั้น" ^[194]

วิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการรวบรวม เปรียบเทียบ และประเมินแบบจำลองที่เสนอเมื่อเทียบกับสิ่งที่สังเกตได้แบบจำลองอาจเป็นการจำลอง สูตรทางคณิตศาสตร์หรือเคมี หรือชุดของขั้นตอนที่เสนอ วิทยาศาสตร์ก็เหมือนกับคณิตศาสตร์ ตรงที่นักวิจัยในทั้งสองสาขาพยายามแยกแยะสิ่งที่รู้จากสิ่งที่ไม่รู้ในแต่ละขั้นตอนของการค้นพบ แบบจำลองทั้งในวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ต้องมีความสอดคล้องกันภายในและต้องพิสูจน์ได้ (สามารถหักล้างได้) ในทางคณิตศาสตร์ ข้อความยังไม่ต้องได้รับการพิสูจน์ ในขั้นตอนดังกล่าว ข้อความดังกล่าวจะเรียกว่าข้อสันนิษฐาน[ ^195]

งานคณิตศาสตร์และงานวิทยาศาสตร์สามารถเป็นแรงบันดาลใจซึ่งกันและกันได้^[37]ตัวอย่างเช่น แนวคิดทางเทคนิคของเวลาเกิดขึ้นในวิทยาศาสตร์และความไร้กาลเวลาเป็นจุดเด่นของหัวข้อทางคณิตศาสตร์ แต่ในปัจจุบันทฤษฎีบทของปวงกาเรได้รับการพิสูจน์แล้วโดยใช้เวลาเป็นแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่วัตถุสามารถไหลได้ (ดูการไหลของริชชี ) ^[196]

อย่างไรก็ตาม ความเชื่อมโยงระหว่างคณิตศาสตร์กับความเป็นจริง (และวิทยาศาสตร์ในระดับที่อธิบายความเป็นจริง) ยังคงคลุมเครือบทความของEugene Wigner เรื่อง " ประสิทธิผลที่ไม่สมเหตุสมผลของคณิตศาสตร์ในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ " เป็นคำอธิบายที่รู้จักกันดีเกี่ยวกับประเด็นนี้จากนักฟิสิกส์ที่ได้รับรางวัลโนเบล ในความเป็นจริง นักสังเกตการณ์บางคน (รวมถึงนักคณิตศาสตร์ที่มีชื่อเสียงบางคน เช่นGregory Chaitinและคนอื่น ๆ เช่นLakoff และ Núñez ) ได้เสนอว่าคณิตศาสตร์เป็นผลจากอคติของผู้ปฏิบัติและข้อจำกัดของมนุษย์ (รวมถึงข้อจำกัดทางวัฒนธรรม) คล้ายกับมุมมองของยุคหลังสมัยใหม่เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์^[197]

ผลงานของGeorge Pólya เกี่ยวกับ การแก้ปัญหา [ 198 ^]การสร้างหลักฐาน ทางคณิตศาสตร์ และฮิวริสติก^{[199] [200]}แสดงให้เห็นว่าวิธีการทางคณิตศาสตร์และวิธีการทางวิทยาศาสตร์แตกต่างกันในรายละเอียด ในขณะเดียวกันก็มีความคล้ายคลึงกันในการใช้ขั้นตอนแบบวนซ้ำหรือแบบเรียกซ้ำ

ในมุมมองของ Pólya การทำความเข้าใจเกี่ยวข้องกับการระบุคำจำกัดความที่ไม่คุ้นเคยอีกครั้งด้วยคำพูดของคุณเอง การหันไปหารูปทรงเรขาคณิต และการตั้งคำถามถึงสิ่งที่เรารู้และไม่รู้อยู่แล้วการวิเคราะห์ซึ่ง Pólya นำมาจากPappus [ 201 ^]เกี่ยวข้องกับการสร้างข้อโต้แย้งที่ดูสมเหตุสมผลอย่างอิสระ และตามหลักประจักษ์นิยม การทำงานย้อนกลับจากเป้าหมายและการคิดแผนสำหรับการสร้างหลักฐานการสังเคราะห์คือ การอธิบาย แบบยุคลิด ที่เข้มงวด ของรายละเอียดทีละขั้นตอน^[202]ของการพิสูจน์การทบทวนเกี่ยวข้องกับการพิจารณาซ้ำและตรวจสอบผลลัพธ์และเส้นทางที่นำไปสู่ผลลัพธ์นั้นอีกครั้ง

จากผลงานของ Pólya อิมเร ลากาโตสโต้แย้งว่านักคณิตศาสตร์ใช้ความขัดแย้ง การวิพากษ์วิจารณ์ และการแก้ไขเป็นหลักการในการปรับปรุงผลงานของตน^{[203] [ν]}ในลักษณะเดียวกับวิทยาศาสตร์ ซึ่งแสวงหาความจริงแต่ไม่พบความแน่นอน ในProofs and Refutationsสิ่งที่ลากาโตสพยายามพิสูจน์ก็คือ ไม่มีทฤษฎีบทใดของคณิตศาสตร์ที่ไม่เป็นทางการที่สรุปหรือสมบูรณ์แบบ ซึ่งหมายความว่า ในคณิตศาสตร์ที่ไม่ใช่สัจพจน์ เราไม่ควรคิดว่าทฤษฎีบทเป็นความจริงในที่สุด แต่ควรคิดว่ายังไม่มีตัวอย่างที่โต้แย้งเมื่อพบตัวอย่างที่โต้แย้ง เช่น เอนทิตีที่ขัดแย้ง/ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีบท เราจะปรับทฤษฎีบทโดยอาจขยายขอบเขตของความถูกต้องของทฤษฎีบท นี่เป็นวิธีการสะสมความรู้อย่างต่อเนื่องของเราผ่านตรรกะและกระบวนการของการพิสูจน์และการหักล้าง (อย่างไรก็ตาม หากมีการกำหนดสัจพจน์สำหรับสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ สิ่งนี้จะสร้างระบบตรรกะขึ้นมา —Wittgenstein 1921 Tractatus Logico-Philosophicus 5.13; Lakatos อ้างว่าการพิสูจน์จากระบบดังกล่าวเป็นความจริงเชิงตรรกะภายใน กล่าวคือ เป็นจริงในเชิงตรรกะภายในโดยการเขียนแบบฟอร์มใหม่ดังที่แสดงโดย Poincaré ผู้ซึ่งสาธิตเทคนิคในการแปลงแบบฟอร์มที่เป็นจริงเชิงตรรกะภายใน (กล่าวคือลักษณะออยเลอร์ ) เป็นหรือแปลงออกจากแบบฟอร์มจากโฮโมโลยี [ ^204]หรือในเชิงนามธรรมกว่านั้น จากพีชคณิตโฮโมโลยี [ ^{205] [206] [ν]}

Lakatos เสนอแนวคิดเรื่องความรู้ทางคณิตศาสตร์โดยอิงตามแนวคิดฮิวริสติกส์ ของ Polya ในหนังสือ Proofs and Refutations Lakatos ได้ให้กฎพื้นฐานหลายประการสำหรับการค้นหาการพิสูจน์และตัวอย่างที่โต้แย้งต่อข้อสันนิษฐาน เขาคิดว่า " การทดลองทางความคิด " ทางคณิตศาสตร์เป็นวิธีการที่ถูกต้องในการค้นพบข้อสันนิษฐานและการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์^[208]

เมื่อถูกถามถึงทฤษฎีบท ของเขา เกาส์ได้ตอบว่า "ผ่านการทดลองที่จับต้องได้อย่างเป็นระบบ " (durch planmässiges Tattonieren ) ^[209]

• ข้อจำกัดเชิงประจักษ์ในวิทยาศาสตร์  – ความคิดที่ว่าความรู้มาจากประสบการณ์ทางประสาทสัมผัสเท่านั้น/ส่วนใหญ่Pages displaying short descriptions of redirect targets
• แนวปฏิบัติที่อิงหลักฐาน  – ระเบียบวิธีเชิงปฏิบัติPages displaying short descriptions of redirect targets
• ระเบียบวิธี  – การศึกษาวิธีการวิจัย
• เมตาไซเอนซ์  – การศึกษาทางวิทยาศาสตร์
• โครงร่างของวิธีการทางวิทยาศาสตร์
• การวิจัยเชิงปริมาณ  – ขั้นตอนทั้งหมดสำหรับการแสดงตัวเลขของข้อเท็จจริงเชิงประจักษ์
• ความโปร่งใสในการวิจัย
• กฎทางวิทยาศาสตร์  – ข้อความที่ได้จากการสังเกตเชิงประจักษ์ซ้ำๆ กัน ซึ่งอธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติบางประการ
• การทดสอบได้  – ขอบเขตที่สามารถทดสอบความจริงหรือความเท็จของสมมติฐาน/คำประกาศได้

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อเกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์

วิกิบุ๊คมีหนังสือเกี่ยวกับหัวข้อ: วิธีการทางวิทยาศาสตร์

วิกิมีแหล่งข้อมูลการเรียนรู้เกี่ยวกับการคิดอย่างเป็นวิทยาศาสตร์

• แอนเดอร์สัน, ฮันเน ; เฮปเบิร์น, ไบรอัน. "วิธีการทางวิทยาศาสตร์". ในซัลตา, เอ็ดเวิร์ด เอ็น. (บรรณาธิการ). สารานุกรมปรัชญาสแตนฟอร์ด
• “การยืนยันและการแนะนำ” สารานุกรมปรัชญาทางอินเทอร์เน็ต
• วิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่PhilPapers
• วิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่โครงการ Indiana Philosophy Ontology
• บทนำสู่วิทยาศาสตร์: การคิดทางวิทยาศาสตร์และวิธีการทางวิทยาศาสตร์ เก็บถาวร 2018-01-01 ที่ เวย์แบ็กแมชชีนโดย Steven D. Schafersman
• บทนำสู่วิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์
• วิธีการทางวิทยาศาสตร์จากมุมมองทางปรัชญา
• ทฤษฎีที่เต็มไปด้วยเนื้อหาโดย Paul Newall ที่ The Galilean Library
• บรรยายเรื่องวิธีการทางวิทยาศาสตร์โดย Greg Anderson (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 28 เมษายน 2549)
• การใช้แนวทางวิทยาศาสตร์ในการออกแบบโครงงานวิทยาศาสตร์
• วิธีการทางวิทยาศาสตร์ หนังสือออนไลน์โดย Richard D. Jarrard
• Richard Feynman เกี่ยวกับ Key to Science (หนึ่งนาทีสามวินาที) จากการบรรยายของ Cornell
• บรรยายเกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์โดย Nick Josh Karean, Kevin Padian , Michael ShermerและRichard Dawkins (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 21 มกราคม 2013)
• “เราจะรู้ได้อย่างไรว่าอะไรคือความจริง” (วิดีโอแอนิเมชั่น 2:52 น.)