Teadusfilosoofia

Teadusfilosoofia on filosoofia haru, mis tegeleb teadusega seotud filosoofiliste probleemidega.
Teadusfilosoofia kitsamas mõttes tegeleb loodusteadusega seotud filosoofiliste probleemidega. Laiemas mõttes kuuluvad teadusfilosoofia alla ka näiteks matemaatikafilosoofia, sotsiaalteaduste filosoofia ning osalt ka näiteks ajaloofilosoofia ja tehnikafilosoofia.
Nii kitsamalt kui ka laiemalt mõistetud teadusfilosoofia on tihedalt seotud epistemoloogiaga.
Teadusfilosoofia kitsamas mõttes uurib muuhulgas, mida kujutavad endast loodusteaduslikud väited, kuidas nendeni jõutakse, miks loodusteadus võimaldab tehnika arengut ja mida loodusteaduse areng ühiskonnale kui tervikule kaasa toob. Samuti uurib teadusfilosoofia, mille poolest (loodus)teadus erineb teistest teadusharudest.
Teadusfilosoofide seisukohad nendes küsimustes lähevad lahku. Üks kõige mõjukamaid teadusfilosoofia suundi, Karl Popperi kriitiline ratsionalism vastab nendele küsimustele nii.
Teaduslike väideteni jõutakse hüpoteeside esitamise ja kontrollimise teel (alternatiivne seisukoht: induktsiooni ning jätkuvate eksperimentide ja vaatluste teel). Teaduslikud teooriad kujutavad endast hüpoteese, mille puhul tuleb alati arvestada, et nad võidakse uute katsetega ümber lükata (alternatiivne seisukoht: teaduse väited on tõde). Teadusele on iseloomulik see, et ta teeb ennustusi, mida saab kontrollida ning mis seetõttu on põhimõtteliselt ümberlükatavad (alternatiivne seisukoht: teadusele on iseloomulik see, et tema väited on tõestatavad).
Teadusfilosoofia uurib ka seda, kuidas loodusteaduslikud teooriad arenevad, kuidas neid proovile pannakse ja kuidas nad vahetuvad, ning kas loodusteadus on võimeline kindlaks tegema tõde looduse varjatud entiteetide ja varjatud protsesside kohta.
Kuigi paljud teadlased on tundnud elavat huvi teadusfilosoofia vastu ning mõned teadlased (Galileo Galilei, Isaac Newton, Albert Einstein) on andnud sellesse märkimisväärse panuse, eelistab enamik teadlasi teadusfilosoofilistele probleemidele mitte aega kulutada.
Filosoofias on teadusfilosoofia probleemid alati kuulunud kesksete hulka. Filosoofia ajaloo suurkujudest on sellesse suure panuse andnud Aristoteles, René Descartes, John Locke, David Hume, Immanuel Kant ja John Stuart Mill.
Suur osa teadusfilosoofia problemaatikast on lahutamatu epistemoloogiast.
Nimetus "teadusfilosoofia" tekkis alles koos Viini ringiga 20. sajandi esimesel poolel. Samal ajal toimusid loodusteaduses suured muutused: loodi muuhulgas relatiivsusteooria. See andis tõuke Viini ringi empirismile vastanduva relativismi tekkele. Relativismi hakati tõsiselt võtma alles 1960. aastatel.
Viini ringi loogiline positivism edendas traditsioonilist arusaama teadusest, mille kohaselt teadust tuleb hoida lahus mitteepisteemilistest väärtustest. See liikumine oli väga mõjukas kuni 1960. aastateni. Aastal 1962 ilmus Thomas Kuhni raamat "Teadusrevolutsioonide struktuur", millest sai alguse loogilise positivismi kriis. Loogiliste positivistide hulka kuulusid teiste seas Hans Reichenbach, Rudolf Carnap, Ernest Nagel, Kurt Gödel ja Carl Hempel.
Relativistliku teadusfilosoofia järgi ei oma teadus eelist teiste tunnetusmeetodite ees, teaduslikud teooriad ei ole vabad mitteepisteemilistest väärtustest. Erinevalt positivismist ei usu relativism teadusliku meetodi abil saavutatavasse teadmiste progressisse. Tähtsamad relativistid teadusfilosoofias on Michel Foucault, Thomas Kuhn ja Paul Feyerabend.
Teadusfilosoofia uurib ka, milleni teadus põhimõtteliselt võib küündida ehk kus on teaduse piirid, kuidas teadus töötab ja kuidas ta peaks töötama, milliseid meetodeid teadus kasutab ja kus on nende meetodite rakendatavuse piirid.
Teadusfilosoofia tulemused peaksid aitama ka hinnata teaduslikele küsimustele antavate vastuste kõlblikkust, näiteks eristada teadust pseudoteadusest.

Empirism

Loodusteaduslikud väited on mingil moel seotud meie kogemuse ja tähelepanekutega. Empirismi järgi on teadmiste allikaks kogemus. 
Loodusteaduslikud katsed on vaatlused, mis tehakse spetsiaalselt loodud tingimustes teadusliku teooria kontrollimiseks. Katsete ja muude vaatluste puhul kogutakse informatsiooni empiiriliste meetoditega, meelte abil. Kui teatavat informatsiooni on paljude loodusteadlaste poolt korduvalt taas saadud, siis hakkab see toimima tõendmaterjalina, millele loodusteadlaste kogukond rajab seletused.
Vaatlused rajanevad tajul. Taju põhineb osalt meie arusaamadel maailma asjadest. Seetõttu on vaatlustesse segatud ka meie muutuvad arusaamad maailma asjadest, mistõttu ka vaatlused võivad muutuda.
Loodusteadlased püüavad vaatluste põhjal välja töötada kooskõlalise pildi maailma asjadest, kasutades induktsiooni, deduktsiooni ja kvaasiempiirilisi meetodeid ning kontseptuaalseid metafoore.

Realism

Realism ehk naiivne empirism tähendab teadusfilosoofias uskumust, et loodusteaduse väited käivad mingil moel maailma kohta, nagu ta eksisteerib sõltumatult inimeste ettekujutustest ja teooriatest maailma kohta. Realistid on seisukohal, et näiteks elektronid ja magnetväljad on tegelikult olemas. Sõna "naiivne" ei ole mõeldud halvustavana, vaid osutab realismi sirgjoonelisele iseloomule. Ka enamik loodusteadlasi on oma hoiakult realistid. Empiirilise meetodi kasutamine tähendab realistide jaoks teooriate kontrollimist reaalse maailma najal.

Instrumentalism

Instrumentalism, mis on välja kasvanud John Dewey pragmatismist, peab loodusteaduslike väidete puhul oluliseks ainult nende ennustusjõudu. Instrumentalist peab elektrone ja magnetvälju mugavateks ettekujutusteks, mis ei pruugi vastata mingile "reaalsele maailmale", kuid on tähtsad seetõttu, et nad võimaldavad sündmusi juhtida ja ette näha. Instrumentalism sarnaneb fenomenalismiga. Instrumentalistid taandavad empiirilise meetodi otstarbe sellele, et nii saab näidata teooriate kooskõla vaatlustega.

Sotsiaalkonstruktivism

Mõned ajaloolased, filosoofid ja teadmissotsioloogid leiavad, et teaduslikke teooriaid kujundab sotsiaalne ja poliitiline kontekst. Selline lähenemine on tuntud sotsiaalkonstruktivismi nime all. Sotsiaalkonstruktivism on mõnes mõttes instrumentalismi edasiarendus, mis pöörab tähelepanu teaduse sotsiaalsetele aspektidele. Sotsiaalkonstruktivismi kõige äärmuslikum vorm näeb teaduses lihtsalt teadlastevahelist diskursust, eitades objektiivsete faktide olulist osa selles. Mõõdukam sotsiaalkonstruktivism väidab, et uute teaduslike teooriate tunnustamisel mängivad suurt rolli sotsiaalsed aspektid.
Äärmuslik sotsiaalkonstruktivism ei pea näiteks planeet Marsi olemasolu oluliseks, sest tegelikult ei ole meil midagi peale vaatluste, teooriate ja müütide, mis on ise sotsiaalsete interaktsioonide käigus konstrueeritud. Teaduslikud väited käivad üksteise kohta. Empiiriline kontroll kontrollib lihtsalt kooskõla sotsiaalselt konstrueeritud teooriate eri kogumite vahel. See teeb keeruliseks teaduse eripära väljatoomise. Samuti on niisuguse vaate puhul raske seletada loodusteaduse edu tehnika arendamisel.
Mõõdukas sotsiaalkonstruktivism möönab planeet Marsi reaalset olemasolu lahus ja sõltumatult vaatlustest, teooriatest ja müütidest Marsi kohta. Kuigi teooriad ja vaatlused on sotsiaalselt konstrueeritud, tagatakse konstrueerimise käigus teatud laadi vastavus reaalsusega. Teaduslikud väited käivad reaalsuse kohta. Sellise lähenemise puhul on probleemiks selle vastavuse seletamine. Mis annab õigustuse uskuda pigem fotosid marsikulgurilt kui vanarooma müüte Marsi kohta? Sellele küsimusele vastamiseks peavad sotsiaalkonstruktivistid arvesse võtma ka seda, kuidas loodusteaduslikke väiteid õigustatakse.

Reduktsionism

Reduktsionism erineb analüüsist, mis parema arusaamise huvides lahutab mingi vaatluse või teooria lihtsamateks mõisteteks.
Reduktsionismi all võidakse mõista mitut eri asja.
Reduktsionismi üks tüüp seisneb uskumuses, et lõppkokkuvõttes on kõike võimalik seletada loodusteaduslikult. Näiteks mingit ajaloosündmust võidakse seletada sotsioloogiliselt ja psühholoogiliselt. Need seletused võidakse omakorda taandada füsioloogiale ning lõpuks keemiale ja füüsikale. Seda võib tõlgendada nii, et ajalooline sündmus "polegi midagi muud kui" füüsikaline sündmus, ning eitada emergentsete nähtuste olemasolu.
Reduktsionismis võidakse ka näha ohtu vabale tahtele.
Säärased vastuväited reduktsionismile on õigustatud ainult "ahne reduktsionismi" (Daniel Dennetti väljend) puhul. Dennett ütleb, et kui sellistel põhjustel eitada reduktsionismi üldse, saame "halva teaduse", mis ei otsi mitte loodusnähtuste ennustamiseks kasulikke, vaid huvitavaid ja kõnekaid seletusi.

Loodusteaduslike väidete õigustamine

Kõige võimsamad väited loodusteaduses on need, mis on kõige laiemalt rakendatavad. Newtoni kolmas seadus (igal mõjul on vastassuunaline ja võrdne vastumõju) on võimas väide, sest ta käib mis tahes mõju kohta mis tahes kohas ja mis tahes ajal.
Muidugi ei saa olla nii, et teadlased on iga konkreetse mõju korral kindlaks teinud, et sellel on vastumõju. Kuidas nad siis saavad väita, et Newtoni teine seadus on mingis mõttes tõene? Aga kuidas saab kindel olla, et see seadus osutub ka järgmisel korral tõeseks?

Induktsioon

Üheks lahenduseks on tuginemine induktsiooni mõistele. Induktiivne arutlus järeldab mingi olukorra esinemisest kõikidel vaadeldud juhtudel, et see esineb kõikidel sarnastel juhtudel. Nõnda saab pärast Newtoni kolmandat seadust toetavate katsete seeriat õigustatult väita, et see seadus kehtib kõikidel juhtudel.
Induktsiooni rakendatavuse seletamisega on olnud raskusi. Deduktsiooni kasutada ei saa, sest induktsiooni eeldustelt induktsiooni järeldusele liikumist ei võimalda ükski süllogism. 17. sajandi bioloogid võisid valgeid luiki küll vaadelda palju kordi ja paljudes eri kohtades, kuid deduktiivset järeldust, et kõik luiged on valged, nad teha ei saanud. Induktiivne järeldus osutuski tegelikult vääraks. Täpselt samuti on põhimõtteliselt võimalik, et homme tehakse vaatlus, mis täheldab, et ühe konkreetse mõjuga ei kaasne vastumõju. Sama kehtib mis tahes muu loodusteadusliku seaduse puhul.
On püütud postuleerida deduktsiooni kõrval teist ratsionaalse arutluse vormi, mis ei tugine deduktsioonile. Kui deduktsioon võimaldab jõuda üksikult tõelt üldise tõeni (kõik varesed on mustad; see on vares; järelikult see on must), siis induktsioon lubab kuidagi jõuda üksikute vaatluste seeria juurest ühe üldise tõeni (see on vares ja ta on must; too on vares ja ta on must; järelikult kõik varesed on mustad).
Teadusfilosoofias on väga oluline induktsiooniprobleem: kas induktsioon on õigustatud ja kui on, siis kuidas?

Falsifitseeritavus

Teine võimalus kasutada loogikat loodusteaduslike väidete õigustamiseks on seotud falsifitseeritavusega, mille tõi esimesena välja Karl Popper. Falsifikatsioonide kaudu tuleb jälle mängu deduktiivne arutlus. Üksikjuhtude kohta käivate väidete seeriast ei ole võimalik dedutseerida üldist väidet, küll aga saab üksikjuhu kohta käiva väite abil tõestada mõne üldise väite väärust. Ühe mustluige leidmisest piisab, et näidata üldise väite "kõik luiged on valged" väärust.
Falsitsifeeritavuse juures induktsiooniprobleemi ei teki, sest induktiivset arutlust ei kasutata. Kuid siingi on omad raskused. Pärast falsifitseerimist saab teooriat alati täiendada nii, et teooria jääb falsifitseerimata. Ornitoloogid oleksid võinud lihtsalt väita, et Austraaliast leitud suur must lind ei olegi luik, vaid kuulub hoopis teise perekonda.

Koherentism

Nii induktsiooni kui ka falsifikatsiooni puhul püütakse loodusteaduslikke väiteid õigustada tuginedes teistele konkreetsetele loodusteaduslikele väidetele. Mõlemad peavad jagu saama kriteeriumiprobleemist: iga õigustus peab omakorda olema õigustatud, nii et tekib lõputu regress. Regressiargumendi abil on õigustatud fundatsionismi, üht väljapääsu lõputust regressist. Fundatsionism väidab, et on olemas mõned baasväited, mis õigustamist ei vaja. Nii induktsiooni kui ka falsifikatsiooni puhul on tegemist fundatsionismiga, kuivõrd nad toetuvad baasväidetele, mis tulenevad otseselt vaatlustest.
Asja teeb keeruliseks küsimus, kuidas baasväited vaatlusest tuletatakse. Vaatlus tugineb uskumuste komplektile. Tundub, et vaatluse puhul ei saa rääkida baasväitest, sest näiteks Veenuse ülemineku vaatlus nõuab väga palju mitmesuguseid baasuskumusi, näiteks teleskoopide optiliste omaduste, teleskoobi aluse mehaanika ja taevamehaanika kohta.
Alternatiiviks on koherentism, mis väidab, et väiteid saab õigustada sellega, et nad kuuluvad koherentsesse süsteemi. Teaduse puhul võetakse selleks süsteemiks tavaliselt indiviidi või teadlaste kogukonna uskumuste täielik kogum. Koherentistlikku lähenemist teadusele pooldas Willard Van Orman Quine. Veenuse ülemineku vaatlust õigustab see, et ta on koherentne meie uskumustega optikast, teleskoobialustest ja taevamehaanikast. Kui see vaatlus on mõnega nendest abiuskumustest vastuolus, siis tuleb vasturääkivuse kõrvaldamiseks süsteemi kohandada.

Ockhami habemenuga

Ockhami habemenuga on saanud nime William Ockhamilt, kes leidis, et eelistada tuleb nähtuse kõige lihtsamat seletust. Ta ei väitnud, et kõige lihtsam seletus on tingimata tõene või tõenäoliselt tõene, kuigi tagantjärele on väga sageli lihtsam seletus osutunudki tõenäolisemalt õigeks.
Ockhami habemenuga on tavaliselt kasutatud lihtsalt rusikareeglina valimiseks võrdse seletusjõuga hüpoteeside (teooriate) vahel mõne vaadeldavate nähtuste klassi kohta. Ent enamasti siiski eri teooriate seletusjõud ei ole täpselt võrdne, nii et Ockhami habemenuga ei saa kuigi sageli kasutada. Tänapäeval on olemas informatsiooniteoorial põhinevad lähenemised, mis püüavad leida tasakaalu seletusjõu ja lihtsuse vahel. Üks nendest minimeerib sõnumi pikkust (minimaalne sõnumi pikkus).
Ockhami habemenuga kasutatakse sageli vääriti. See printsiip ei ütle, et tuleb valida kõige lihtsam seletus, võtmata arvesse seda, kas ta suudab seletada ebatüüpilisi juhtumeid, erandeid ja lähedasi nähtusi. Falsifitseeritavuse printsiip nõuab, et kui mõnda erandit saab usaldatavalt reprodutseerida, siis tuleb loobuda kõige lihtsamast teooriat ning eelistada vähem lihtsat teooriat, mis seletab ka erandit.

Teaduse eksimatus

Teaduse puhul kerkib küsimus, mil määral võib teaduslike teadmiste praegust seisu pidada kriteeriumiks selle kohta, mis on maailmas, kus me elame, tegelikult tõene. Teadlased ei poolda praeguste teadmiste pidamist absoluutselt tõesteks ja vastuvaidlematuteks.
Mitteteadlaste hulgas on aga levinud arvamus, et teadlased peavad teadust eksimatuks.

Teaduse kriitika

Paul Feyerabend väitis, et ükski teadusliku meetodi kirjeldus ei suuda haarata kõiki lähenemisi ja meetodeid, mida teadlased kasutavad. Igasugune ettekirjutatud teaduslik meetod on teaduse progressile takistuseks. Feyerabend väitis, et "ainuke printsiip, mis progressi ei pidurda, on "kõik kõlbab".