Wetenschapsfilosofie

Vanaf het begin van de twintigste eeuw ontwikkeld de wetenschapstheorie zich als een specifieke tak binnen de algemene kennistheorie. Deze specialisatie werd veroorzaakt door de specifieke vragen die voortkwamen uit de snelle ontwikkelingen binnen de natuurwetenschappen waar nieuwe theorieën oude verdrongen maar ook verschillende theorieën naast elkaar zich ontwikkelden als concurrenten om dezelfde werkelijkheid te verklaren.

Logisch Positivisme van de 'Wiener Kreis' 

De eerste grote stroming die op zoek ging naar een goede fundering voor wetenschappelijke kennis wordt aangeduid met de 'Wiener Keis'. De filosofen van de Wiener Kreis (zoals: M.Schlick, R.Carnap, O. Neurath ) waren niet tevreden met het concept van Kant waarbij het 'ding ansich' niet kenbaar is. Juist op basis van de successen van de natuurwetenschappen had men het idee dat de wetenschappelijke kennis steeds dieper doordrong in de kennis van de werkelijkheid. 
Men ging daarom uit van een concept dat de waarnemingen bijdroegen tot reële kennis van de werkelijkheid. Door die te combineren met een strikt wetenschappelijke taal, die van logica en wiskunde kon met tot zekere wetenschappelijke kennis komen. Uitspraken die in principe niet verifieerbaar zijn worden terzijde geschoven als niet wetenschappelijke uitspraken. Uitspraken die nog niet direct verifieerbaar zijn maar dat in principe wel zullen kunnen zijn zijn wel acceptabel als wetenschappelijke hypothese. 

Dit project moest na enkele decennia worden opgegeven, want de idealen bleken niet realiseerbaar want:

  • Het niet bewijsbare inductie principe voor waarnemingen bleek onmisbaar
  • De eis van verifieerbaarheid van bepaalde wetenschappelijke concepten bleek te sterk, maar confirmatie is te zwak.
  • Feiten verzamelen bleek gebonden aan een conceptueel kader
  • Theorieën zijn onderbepaald door waarnemingen
  • Observaties zijn theorie geladen
  • Wetenschappelijke theorieën vereisen ook weer andere theorieën om de geldigheid te toetsen.

 

Vanaf het midden van de twintigste eeuw ontstaan er twee totaal verschillende taken van wetenschapsfilosofie:

Het 'Kritisch Rationalisme' en de meer 'Descriptieve en Sociologische' benaderingen.

Kritisch Rationalisme

De kennistheorie spitst zich in de wetenschapstheorie specifiek toe op de filosofische vraagstellingen t.a.v. de wetenschappen, zowel op de wetenschappelijke methoden als op het waarheidsbegrip.

In de tweede helft van de twintigste eeuw is het met name K.Popper geweest die hierbij een nieuwe richting heeft aangegeven.
Het uitgangspunt voor Popper is een denkmodel dat er van uitgaat dat kennis niet iets op zichzelf is maar beschouwd moet worden als een proces. Hij gaat er van uit dat alle wetenschappelijke uitspraken in feite hypothesen zijn d.w.z. dat ze altijd weer opnieuw ter discussie kunnen worden gesteld.  Zijn benadering wordt aangeduid als Kritisch Rationalisme
xx
Popper wees op de asymetrie dat de waarneming van een zwarte zwaan voldoende is om de stelling 'alle zwanen zijn wit'   te verwerpen terwijl een eindeloos aantal waarnemingen van witte zwamen niet echt bijdraagt tot de bevestiging

Poppers methodiek onderscheidt twee fasen.  

1. Demarcatie van wetenschappelijke uitspraken.

Aan de hand van enkele criteria kan worden bekeken of een uitspraak" wetenschappelijk" genoemd kan worden.
"wetenschappelijke" uitspraken moeten aan de volgende eisen voldoen:

  * geen tautologie zijn;
  * geen directe waarneming weergeven;
  * verifieerbaar zijn;
  * methodisch falsifieerbaar zijn (het methodisch aspect is verder uitgewerkt (genuanceerd door Lakatos [IL W&W]);

De eis van methodische falsificeerbaarheid is een kernpunt van Poppers analyse.

Deze is geïnspireerd door het probleem van het empirisme dat moest vaststellen dat veelvuldige verificatie enige zekerheid kan geven maar tegelijkertijd uitspraken met een algemeen geldig karakter niet zeker kan stellen omdat een waarneming van een tegenstelling niet kan worden uitgesloten. 

Ik kan wel 1000 keer meten dat water kookt bij 100 graden Celsius, daarmee weet ik - zoals Hume concludeerde - nog niet zeker of dat de 1001ste keer weer zo zal zijn. Wetenschappelijke aanpak is het onderzoeken wanneer het niet het geval is b.v. bij lagere of hogere druk.

Met methodische falsificeerbaarheid wordt bedoeld dat wanneer men een wetenschappelijke uitspraak doet met een bepaalde algemeen geldigheid men tevens moet kunnen aangeven hoe, b.v. met welke experimentele resultaten, deze uitspraak (hypothese, theorie) weerlegd kan worden.  

Opmerking t.a.v. Niet-wetenschappelijke uitspraken zoals hierboven gedefinieerd:
Het onderscheid tussen wetenschappelijke en niet wetenschappelijke uitspraken betekent niet dat de niet-wetenschappelijke uitspraken onzin zijn. Het betekent alleen dat de navolgende analyse daarop in het algemeen niet van toepassing hoeft te zijn.
 

Opmerking t.a.v. Pseudo-wetenschappen:
In eerste instantie zijn bovengenoemde criteria te gebruiken op Pseudo-wetenschappen als zodanig te identificeren. Echter in aantal 'uitspraken' in het domein van wat veelal met pseudo-wetenschap wordt aangeduid blijken wel te voldoen aan deze criteria. Daarom wordt wel een kenmerk toegevoegd: de claim van voortdurende vooruitgang.

2. Selectie van preferente theorie

Popper merkt op dat de vraag of een theorie waar is veelal pas relevant is wanneer er een andere theorie is die tot een ander resultaat leidt.

Hij geeft een vijftal criteria die gehanteerd kunnen worden bij het maken van een keuze tussen twee theorieën.  

  1. Informatie inhoud: De theorie die de meeste en de meest inhoudelijke voorspellingen doet is te prefereren.
    Dit criterium van meest inhoudelijke is het eenvoudigst duidelijk te maken door de uitspraken "het is 8.15 uur" te vergelijken met  de uitspraak "het is tussen 8 en 9 uur". Het is duidelijk dat  de eerste uitspraak de meest waardevolle informatie geeft. Hoewel strikt gezien zelfs fout d.w.z. het is niet de exacte tijd maar b.v. 1 of zelfs 2 minuten daarvan afwijkend. 

  2. De nieuwe theorie omvat de oude, en de uitbreiding  wordt empirisch bevestigd. Het duidelijkste voorbeeld hier is de relativiteitstheorie die voor lage snelheden (ten opzichte van de lichtsnelheid) overeenkomt met de  oude theorie van Newton. En de nieuwe voorspellingen voor hoge snelheden bleken te kloppen.

  3. Toetsbaarheid: een theorie die eenvoudig te verifiëren is heeft de voorkeur;
     

  4. Ondubbelzinnigheid en duidelijkheid: spreken voor zichzelf; 

  5. Eenvoud:
    Een eenvoudiger theorie heeft de voorkeur boven een complexe wanneer ze voor het overige gelijkwaardig lijken;  

Lakatos breidt de criteria verder uit. Hij onderkent de complexiteit die door Kuhn (zie hie onder) is aangeduid. De discussie over twee concurrerende theorieën betreft meestal een concurrentie tussen twee paradigma's. Dat wil zeggen clusters van theorieën. Een theorie zal in het algemeen samenhangen met andere theorieën onder andere om de waarnemingen en experimenten te onderbouwen. 

Voor de keuze tussen twee onderzoeksprogramma's gebaseerd op verschillende paradigma's kunnen de volgende criteria worden gehanteerd:

Conclusie:

Belangrijker dan de details van Poppers analysemethoden is het feit dat hij (wetenschappelijke) kennis niet opvat als iets dat waar of onwaar is. Maar kennis wordt beschouwd als een proces. Dat wil zeggen we kunnen niet spreken van waar of onwaar in de oude absolute betekenis die de Rationalisten er aan gaven en die de Empiristen er aan wilde geven.  

Hiermee blijkt dat de oude vraagstelling "op grond waarvan kan ik zeggen dat ik iets zeker weet" fout is in die zin dat de vraagstelling er van uit gaat dat er zoiets is als "zeker weten".

Deze oude vraagstelling dient te worden vervangen door vragen zoals:

        'Op grond waarvan geef ik de voorkeur aan een bepaalde theorie of uitspraak'.

en

        'Op basis van welke feiten ben ik bereid mijn theorie te verwerpen'.

Hoewel Popper zich vooral bezig hield met de methodologie die past bij natuurwetenschappen, ontstond er veel belangstelling voor toepassing van zijn methode als grondslag voor de gamma wetenschappen zoals sociologie, psychologie. In de natuur wetenschappen is er weinig tot geen behoefte aan wetenschapsfilosofische onderbouwing van de activiteiten.

 Methodisch Falsificeerbaarheid

De falsificeerbaarheids eis in zijn meest eenvoudige voorbeeld voldoet niet. 
Een door Popper gebruikt voorbeeld: 'De uitspraak alle zwanen zijn wit', deze uitspraak is wetenschappelijk want een waarneming van een zwarte zwaan kan de uitspraak falsificeren' is, zoals Lakatos aangeeft helaas wat ongelukkig.  Deze uitspraak niet erg duidelijk wetenschappelijk in de zin. Als het geen veralgemenisering is van waarnemingen is, dan is het niet duidelijk wat het zwaan zijn betekent in de zin dat 'zwaan zijn' noodzakelijkheid witheid zou veroorzaken, dit is met name duidelijk met de ontdekking van zwarte zwanen in Australië (Cygnus atratus). //daarom is bovenstaan het kookpunt van water gekozen ipv wit zijn van zwanen\\.

De basis bezwaren tegen eenvoudig falsificatie concept zijn en de met name door door Lakatos aangegeven verfijningen zijn:

1 Een enkelvoudige waarneming zou direct een hele theorie omverwerpen Wetenschappelijke uitspraken impliceren expliciet of impliciet: de uitspraak is geldig onder gelijke omstandigheden.
2 Ook de waarneming zelf is expliciet en impliciet gebaseerd op hypotheses met betrekking tot het waarnemingsproces.  Deze hypotheses dienen dus ook aan dezelfde kritische criteria te worden onderworpen. Daarnaast merkt Lakatos op dat het (informele) forum van de wetenschappelijke gemeenschap collega wetenschappers door acceptatie/verificatie van die waarnemingen een kritische rol vervult. [IL W&W p19]
3 Een enkelvoudige falsificatie leidt in de praktijk zelden tot nooit tot verwerping van een algemeen geaccepteerde theorie Lakatos laat zien dat eenmaal aanvaarde theorieën niet gefalsificeerd (kunnen) worden zonder dat er een alternatieve theorie is. Wanneer dat niet het geval is zullen in de praktijk hulp theorieën ontstaan om de kern van de oude theorie overeind te houden. 

Consilience
Een sterke ondersteuning van een theorie wordt verkregen wanneer deze door feiten uit verschillende disciplines wordt bevestigd (William Whewell). Hier vormt de ontwikkeling van de gaswet een goed voorbeeld.

 


Descriptieve wetenschapsfilosofie

Thomas Kuhn (1922-1996) was de eerste wetenschapsfilosoof die met een beschrijvende aanpak de wetenschappelijke wereld analyseerde met name in zijn meest bekende werk: 'The structure of Scientific Revolutions'. Hij stelde vast dat in de wetenschap gewerkt en gedacht wordt vanuit een paradigma of beter gezegd een set van paradigma's.  Dat wil zeggen er wordt gedacht vanuit vanuit bepaalde concepten 'hoe de wereld in elkaar zit'. Wanneer de verklarende resultaten van zo'n concept teveel in de problemen raken om de verschijnselen te verklaren ontstaat de mogelijkheid voor nieuwe paradigma's. Dergelijke overgangen zijn in het algemeen geen geleidelijke processen. Ze veroorzaken een soort revolutie en een geheel nieuw referentie kader voor de betreffende wetenschapstak. Dikwijls zijn het jonge wetenschappers die nog niet volledig geïndoctrineerd zijn of (halve) buitenstanders die met deze voorstellen komen en ze als eerste accepteren.
Kuhn wijst ook op een communicatie probleem (incommensurabiliteit) dat ontstaat bij aanhangers van verschillende paradigma's. In een milde vorm moeten ze moeite doen elkaar te begrijpen. In een radicale vorm leven ze in twee werelden en is communicatie zeer moeilijk tot onmogelijk. 

De conceptuele omwentelingen zijn niet rationeel te onderbouwen. Hoewel men kan stellen dat uiteindelijk de meest succesvolle in relatie tot waarnemingen zal overheersen.

Feyerabend gaat in zijn 'Against Method' ['In strijd met de methode'] dieper in op de niet-rationele processen bij de paradigma wijzigingen. Die vereisen namelijk een analyse en aanpak die niet strookt met de op dat moment in een wetenschappelijke discipline aanvaarde methodes. 

De wetenschapssociologische benadering (B.Latour, Barnes & D.Bloor) gaat nog verder en bestudeerd de structuren van wetenschappelijk onderzoek. Daarbij claimen de meest extreme negativisten dat wetenschappelijke activiteiten niet bepaald worden door rationele processen maar door sociale, financiële en machtsstructuren daarbij komt het verschil tussen wetenschap en pseudo-wetenschap te vervallen.

 David Bloor definieert vier doctrines waaraan de wetenschapssociologie moet voldoen: 1. Onderzoek naar de causale relaties
2. Onpartijdigheid t.o.v. rivaliserende theorieën
3. symmetrisch in verklaring, dezelfde type verklaringen moeten worden gebruikt
4. Reflectie ook t.a.v. de eigen discipline van onderzoek

Vanuit de sociologische benadering kwam wel een interessante constatering: Wetenschap en Pseudo-wetenschap onderscheiden zich dikwijls door de claim van vooruitgang die in de pseudo-wetenschappen minder voorkomt.

Evolutionaire benadering

De ontwikkelingen in de wetenschap kunnen ook vanuit een evolutionaire benadering geanalyseerd worden. Hierbij gaat men er vanuit dat uiteindelijk de theorie die het beste voldoet als winnaar tevoorschijn zal komen.

Het Realisten debat

Realisten gaan er van uit dat de werkelijkheid een op een overeenkomt met de wetenschappelijke theorieën, dan wel dat uiteindelijk de wetenschappelijke theorieën overeen kunnen komen met de werkelijkheid. 
Antirealisme
Tegenover realisten staan de instrumentele empiristen die stellen dat er niets zinvols te zeggen valt over de relatie van de wetenschappelijke theorie en de niet direct waarneembare werkelijkheid.
Voor realisten zijn elektrische velden en elektronen entiteiten die werkelijk bestaan Voor instrumentele empiristen zijn elektrische velden en elektronen nuttige beschrijvingen los van het feit of ze werkelijk bestaan zoals beschreven
.

De afleiding naar de beste verklaring 

Deze theorie gaat ervan uit dat wetenschappers een argumentatie patroon hanteren waarbij ze besluiten tot hypothesen / theorieën omdat die de beste verklaring geven voor de te verklaren fenomenen.

Structuur van wetenschappelijke theorieën

In het algemeen zijn wetenschappelijke theorieën gepositioneerd in een paradigmatische context van een wetenschaps(sub)domein. Binnen een wetenschappelijke theorie met daarbij behorende hulptheorieën worden een of meerdere modellen gehanteerd die aan bepaalde eigenschappen en wetten, wetmatigheden voldoen. Op basis hiervan worden verklaringen voor bepaalde verschijnselen gegeven en/of  voorspellingen gedaan. 

Hierbij dienen, in de context van wetenschapsfilosofie, de begrippen: wetenschaps(sub)domein, wetenschappelijke (hulp)theorie, paradigmatische context, model, wetmatigheid, verschijnsel, verklaring en voorspelling nader uitgewerkt te worden. 

Paradigmatische Context

Het begrip paradigma is met name door Thomas Kuhn geïntroduceerd in de wetenschapsfilosofie. Dat wil zeggen dat wetenschappers, gedeeltelijk onbewust werken vanuit een bepaald wereldbeeld, waardoor ze blind zijn voor compleet andere concepten. Het effect van van de paradigmatische context wordt dikwijl pas duidelijk na de overgang.

Model 

Een model kan gedefinieerd worden als een bruikbare metafoor in het betreffende wetenschapsdomein. Metafoor wordt hier gebruikt in de brede betekenis zoals blijkt uit onderstaande opsomming van verschillende type modellen.
Tegenover het nut van het gebruik van een metafoor staat ook het nadeel dat het een beperking en/of vertekening met zich mee brengt.
Bv:

In het algemeen is denkbaar dat meerdere metaforen voor de zelfde entiteit / verschijnselen gebruikt worden.

Wiskundig model
Met name in de natuurwetenschappen is dit het meest waardevolle (in de zin van toegevoegde waarde, toepasbaarheid) en algemene modeltype. Ook in andere wetenschappen wordt het als een soort ideaal model gezien. 

Mechanistisch model
In de natuurwetenschappen wordt een mechanische voorstelling veel gebruikt zoals die van elektronen die rond een atoomkern cirkelen. De eerste benadering van de niet waarneembare deeltjes moest later bijgesteld worden. 

Analogie model 
Dit is wellicht een van de meest algemeen gebruikte modellen. Sinds het toegenomen gebruik van computers is daar de computer simulatie bijgekomen.

 

Wetenschappelijke wetten

Wetenschappelijke wetten zijn uitspraken met een algemene geldigheid waarmee ze een verklarende en/of als een voorspellende waarde hebben

voor alle.... geldt....onder de condities dat.......
of
Als  ..... dan ......onder de condities dat....... 

Mits ze geen tautologie, of weergave van een directe waarneming zijn. Het Kritisch Rationalisme voegt daar nog de twee vrij algemeen aanvaarde criteria van Verifieerbaarheid en Falsificeerbaarheid aan toe.
 

Wetenschappelijke methoden

Nog moeilijker dan het aangeven van de structuur van Wetenschapstheorien blijkt het aangeven van Wetenschappelijke methoden.

                                                            volgt



Voorbeelden van de ontwikkeling van wetenschappelijketheorieën Onderstaand een aantal typische voorbeelden waarnaar vanuit verschillende (sub)secties wordt verwezen:

De Gaswet  [RK-LN]    
1. De oudste vorm van de gaswet staat bekent als de wet van Boyle: het product van volume en druk van een gas bij gelijkblijvende temperatuur is constant 1660 pv = constant, bij gelijke temperatuur
2. Gay-Lussac brengt de temperatuur afhankelijkheid in.  1800-
  1850
pv = C(1+ t)  T; temperatuur in °C
3. In kleine stappen ( Bernoulli, Joule, Krönig, Clausius) komt het dan met normeringen tot de toestandsvergelijking voor ideaal gas (ideaal gas: moluculen hebben geen afmetingen) 1820-
  1860
pV = (t + 1/) = RT  met 
V: Volume van een kilogram molecuul 
T:  Absolute temperatuur T = t + 273,15
R:  Gas constante
4. van der Waals brengt de factoren in voor de afmetingen van de gasmoleculen en constateert dat bij vloeistoffen als de dampdruk verwaarloost kan worden de formule ook toepassing is  1870 (p+a/V2 )(V-b) = RT   
5. De empirische gastheorie wordt, door Boltzman. in relatie gebracht met met het energiemodel op moleculaire schaal en de thermodynamica 1896 (p+a/V2 )(V-b) = NkT
De ontwikkeling van de natuurkunde rond de gaswet kan gezien worden als een voorbeeld hoe niet alleen veel wetenschappers de voortgang van een theorie ontwikkeling graag zien: een groei van empirische wetmatigheden tot een verfijnt model dat niet alleen steeds beter past bij de waargenomen werkelijkheid maar ook uitgebreid kan worden naar een ander subdomein (4: vloeistoffen). 
Tenslotte (5) blijkt het model aan te sluiten bij twee andere subdomeinen nl: de thermodynamica en de moleculaire statistische gasdynamica


Elektronen
Elektronen werden in eerste instantie geïntroduceerd als de negatief geladen deeltjes die rond een atoomkern cirkelen
Bij de verdere uitwerking bleek echter dat ze niet als geladen deeltje kunnen roteren rond de kern zonder energie te verliezen. Door introductie van een golf karakter kon dit probleem "opgelost" worden. 
Bij de uitvoering van de proef van Young, die oorspronkelijk was opgezet om het golf karakter van licht te onderzoeken, met n elektronen blijkt dat deze zich ook los van een atoom als golf gedragen. Terwijl ze in electrische en magnetische velden zich volledig als deeltje met een bepaalde lading, massa en snelheid laten beschrijven. 

 

Continentale drift theorie


Voor een gedetailleerdere analyse zie [AAD-WW p78]
Binnen de aardwetenschappen bestonden tot ongeveer het midden van de vorige eeuw twee paradigma's / hoofd theorieën:

  • het fixisme
    Het uitgangspunt van het fixisme was dat de continenten een vaste plaat hadden op het aardoppervlak en dat bv de bergen ontstaan zijn door de afkoeling van de aarde. 
  • het mobilisme
    Het uitgangspunt van het mobilisme was dat de continenten niet vast lagen op het aardoppervlak, hoewel in de begin dagen van de controverse nog geen kennis was van de huidige schollen concepten. 
    In 1912 kwam A.Wegener (als een buitenstaander) met een specifieke variant van het mobilisme nl met de stelling dat de continenten oorspronkelijk aangesloten waren en in de loop van de tijd uiteen drijven (continentale drift).

Aanwijzingen ter ondersteuning van de continentale drift werden door de fixisten weerlegt:

  • De vorm overeenkomst werd afgedaan als toevallig.
  • De overeenkomst van uitgestorven en huidige plantensoorten werd 'weerlegt' door de aanname dat er tijdelijk landverbindingen tussen de continenten zouden hebben bestaan.
  • Toen duidelijk werd dat radioactiviteit in het binnenste van de aarde de temperatuur hoog hield werd het krimpen van de aarde toegeschreven aan de zwaartekracht.

Daar stond tegenover dat de richting van het magnetisme in gestold gesteente overeenkwam met de continentale drift theorie. Toen in 1962 ontdekt werd dat de oceaan bodem veel jonger was dan de aarde sloeg de balans om ten gunste van de mobilisten. Uiteindelijk hebben recente satelliet metingen de drift ook empirisch aangetoond.

In dit voorbeeld komt het mechanisme ter verdediging van een paradigma met bv hulp theorieën duidelijk naar voren.

 

Biometrisch tov Mendeliaanse theorie

Filosofietuin        van Hans Tromp
Home