Tieteenfilosofia

Näkemyksiä tieteestä

Kaksi keskeistä tiedettä koskevaa kysymystä ovat: 1) Mitkä ovat tieteen päämäärät? 2) Kuinka tieteen tuloksia tulisi tulkita? Tieteellisen realismin kannattajat katsovat, että tiede pyrkii totuuteen ja että tieteellisiä teorioita tulisi pitää tosina, lähes tosina tai todennäköisesti tosina. Sen sijaan tieteelliset antirealistit tai instrumentalistit katsovat, ettei tiede pyri (tai ainakaan onnistu pyrkimyksissään) totuuteen, eikä meidän tulisi pitää tieteellisiä teorioita totuuksina.

Tieteellisen teorioiden pätevyyden perusta

Tieteellinen tieto eroaa arkitiedosta siten, että se pitää perustella täsmällisesti. Yleensä perustelut nojaavat induktioon.

Tieteellinen todistaminen

Tieteen esittämistä väittämistä voimakkaimpia ovat ne, joiden sovellusalue on laajin. Esimerkiksi mekaniikan kolmas peruslaki sanoo, että jos johonkin kappaleeseen vaikuttaa jokin voima, niin samanaikaisesti kappaleen täytyy vaikuttaa toiseen kappaleeseen yhtä suurella, mutta suunnaltaan vastakkaisella voimalla. Tämä on voimakas väittämä, koska se pätee kaikkiin kappaleisiin kaikkialla ja kaikkina aikoina.
Tieteilijöille ei kuitenkaan ole mahdollista tehdä kokeita kaikilla kappaleilla kaikkialla ja kaikkina aikoina. Kuinka tällaisen lain voidaan väittää olevan tosi? Kokeita on tietysti tehty hyvin monilla kappaleilla, ja jokaisessa tapauksessa lain on nähty pätevän. Mutta kuinka voidaan tietää, että laki pätee myös tulevilla kerroillakin?

Koherenssi

Induktio pyrkii oikeuttamaan tieteelliset väittämät viittaamalla toisiin tieteellisiin väittämiin. Sen tulee välttää kriteerin ongelma, jossa kaiken oikeuttamisen tulee vuorostaan olla oikeutettua, mikä johtaa äärettömään regressioon. Tätä regressioargumenttia on käytetty tietoteoreettisen fundamentalismin oikeuttamiseen. Fundamentalismin mukaan on olemassa perususkomuksia, jotka eivät tarvitse oikeutusta. Sekä induktio että falsifikaatio perustuvat fundamentalismiin sikäli, että ne tukeutuvat perususkomuksiin, jotka on johdettu välittömästä aistikokemuksesta.
Tapa, jolla väittämät johdetaan havainnoista, kuitenkin monimutkaistaa ongelmaa. Havainnointi on kognitiivista toimintaa, toisin sanoen se riippuu ymmärryksestä ja olemassa olevista uskomuksista. Esimerkiksi havainto Venuksen ylikulusta vaatii suuren joukon apu-uskomuksia, kuten uskomuksia teleskooppien optiikkaan, teleskooppien jalustojen mekaniikkaan ja taivaanmekaniikkaan liittyen. Havainto ei näin ollen vaikuta ”perustavalta”.
Koherentismi tarjoaa vaihtoehdon esittämällä, että väittämät voidaan oikeuttaa lukemalla ne osaksi keskenään koherenttien eli yhteensopivien väittämien järjestelmää. Tieteen tapauksessa järjestelmän katsotaan usein olevan tieteilijän tai laajemmin koko tiedeyhteisön uskomusten joukko. Tällaista koherentismin mukaista lähestymistapaa tieteeseen ovat kannattaneet muun muassa W. V. O. Quine ja E. O. Wilson, vaikkakin Wilson käytti termiä konsilienssi.
Koherentismin mukaan Venuksen ylikulkua koskeva havainto saa oikeutuksensa siitä, että se sopii yhteen teleskooppien optiikkaa, teleskooppien jalustojen mekaniikkaa ja taivaanmekaniikkaa koskevien uskomustemme kanssa. Mikäli havainto on jossain suhteessa epäyhteensopiva näiden uskomusten kanssa, uskomusjärjestelmässä tarvitaan jonkinlaisia muutoksia, jotta kokonaisuus saadaan koherentiksi.

Havaintojen objektiivisuus ja teoriapitoisuus

Tieteen kannalta on elintärkeää, että tieto ympäröivästä todellisuudesta ja sen olioista on niin täsmällistä ja luotettavaa kuin mahdollista. Siksi suoritettujen mittausten ja muiden havaintojen tulisi olla niin objektiivisia kuin mahdollista. Ennen erilaisten mittausvälineiden keksimistä ihmisten ainoana tiedon lähteenä olivat kunkin omat aistit. Tämän vuoksi täysin objektiivisia tuloksia ei ollut mahdollista saavuttaa ennen mittausvälineiden keksimistä ja kehittymistä. Tämä mahdollisti samalla ankaran tieteen synnyn ja kehityksen.
Useimmissa tapauksissa onkin niin, että mitä vähemmän ihminen osallistuu itse mittaukseen, sitä täsmällisempiä ja luotettavampia kerätyt tiedot ovat. Nykyisin mittaukset tehdään varsinkin luonnontieteissä mekaanisilla ja elektronisilla sensoreilla, jotka on kytketty suoraan tietokoneisiin. Tämä on mahdollistanut esimerkiksi Kuun ja Maan välisen etäisyyden tai mannerlaattojen liikkeen mittaamisen millimetrien tarkkuudella.
Havaintojen tulkitseminen on kuitenkin usein teoriapitoista, toisin sanoen tulkinta riippuu taustateoriasta, jonka valossa havaintoja tulkitaan. Tämä johtuu siitä, että havaintoon liittyy paitsi aistimista myös kognitiivisia prosesseja. Havaintoja ei tehdä passiivisesti, vaan niin, että havaittu kohde erotetaan aktiivisesti sitä ympäröivästä aistitiedosta. Näin havainnot riippuvat taustalla olevasta ymmärryksestä siitä, kuinka kaikkeus toimii, ja tämä ymmärrys voi vaikuttaa siihen, mitä havaitaan tai katsotaan tarkastelun arvoiseksi.
Lisäksi havainnot on usein sijoitettava johonkin teoreettiseen viitekehykseen, jotta ne olisivat hyödyllisiä. Esimerkiksi jos havaitaan lämpötilan nousu, havainto perustuu oletuksiin lämpötilan ja sen mittaamisen luonteesta sekä lämpömittarin toiminnasta. Tällaiset oletukset ovat välttämättömiä tieteellisesti hyödyllisten havaintojen aikaansaamiseksi (kuten ”lämpötila nousi kaksi celsiusastetta”), mutta samalla ne saavat aikaan sen, että havainnot riippuvat näistä oletuksista.
Empiirisiä havaintoja käytetään joidenkin hypoteesien hyväksyttävyyden määrittämisessä jonkin teorian suhteen. Kun joku esittää väitteen havainnosta, on ymmärrettävää pyytää oikeutusta väitteelle. Tällaisen oikeutuksen tulee viitata teoriaan – määritelmiin ja hypoteeseihin – johon havainto liittyy. Havainto tulee näin osaksi teoriaa, joka sisältää myös sen hypoteesin, jonka havainnon on tarkoitus verifioida tai falsifioida (vaikka tietenkään havainnon ei tule perustua oletukseen testattavana olevan hypoteesin totuudesta tai epätotuudesta). Tämä tarkoittaa sitä, ettei havainto voi toimia täysin neutraalina sovittelijana kahden kilpailevan hypoteesin välillä, vaan ainoastaan sellaisten hypoteesien välillä, jotka ovat osana samaa teoriaa.
Thomas Kuhn kielsi, että olisi koskaan mahdollista erottaa testattavana oleva hypoteesi sen teorian vaikutuksesta, johon havainnot pohjautuvat. Hän katsoi, että havainnot riippuvat aina tietystä paradigmasta, ja ettei ole koskaan mahdollista arvioida kilpailevia paradigmoja riippumattomasti. Paradigmalla hän tarkoitti sellaista loogisesti johdonmukaista kuvaa todellisuudesta, joka ei sisällä loogisia ristiriitoja ja joka on yhteensopiva niiden havaintojen kanssa, jotka on tehty paradigman sisäisestä näkökulmasta käsin.
Kuhnin mukaan paradigman valinnassa on kyse loogisesta prosessista, mutta se ei lopulta määrity pelkästään loogisilla perusteilla. Tieteilijä valitsee paradigmansa niin, että asettaa kaksi tai useampia todellisuuden ”kuvia” toisiaan vastaan ja päättää, mikä niistä muistuttaa eniten todellisuutta. Kun joku paradigma saa yleisen hyväksynnän, se edustaa Kuhnin mukaan tiedeyhteisön konsensusta. Näin jonkun paradigman hyväksymisessä tai hylkäämisessä on hänen mukaansa kyse yhtä lailla sosiaalisesta kuin loogisesta prosessista. Kuhnin kanta ei kuitenkaan ollut relativistinen. 
Kuhnin mukaan paradigmanvaihdos tapahtuu silloin, kun vanha paradigma on kohdannut tarpeeksi ongelmia (anomalioita) niin, että uusi paradigma alkaa osoittautua hyödyllisemmäksi. Paradigman valinta perustuu tällöin havaintoihin, vaikka ne asettuvatkin vanhaan paradigmaan liittyneitä oletuksia vastaan. Uusi paradigma valitaan, koska se ratkaisee tieteellisiä ongelmia paremmin kuin vanha.

Teorioiden empiirinen alimääräytyneisyys

Teorioiden empiirinen alimääräytyneisyys tarkoittaa, että sama havaintoaineisto voi sopia yhteen useamman eri teorian kanssa, toisin sanoen pelkkä havaintoaineisto ei riitä määräämään, mikä vaihtoehtoisista teorioista on tosi.
Tähän liittyvän Duhem–Quine-teesin mukaan tieteellisiä hypoteeseja ei voida testata eristyksissä, koska hypoteesien empiirinen testaaminen vaatii erilaisia taustaoletuksia. Eräs seuraus on se, että mikä tahansa teoria voidaan saada sopimaan yhteen empiiristen havaintojen kanssa lisäämällä siihen sopivia ad hoc -hypoteeseja. Teesi on nimetty Pierre Duhemin ja W. V. O. Quinen mukaan.
Karl Popper hyväksyi teesin, ja hylkäsi tämän seurauksena naiivin falsifioinnin ja omaksui sen sijaan ajatuksen parhaimman eli kaikkein falsifioitavimmissa olevan teorian selviytymisestä. Popperin mukaan sellainen hypoteesi, joka ei esitä testattavissa olevia ennusteita, ei ole tiedettä. Tällaiset hypoteesit voivat olla hyödyllisiä tai arvokkaita, mutta niitä ei voida kutsua tieteeksi. Quinen kehittämän konfirmaatioholismin mukaan empiirinen aineisto ei tarjoa riittävää pohjaa valinnan tekemiseksi teorioiden välillä. Näkemyksen mukaan teoria voidaan saada aina sopimaan yhteen käytettävissä olevan empiirisen aineiston kanssa. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että kaikki teoriat olisivat samanarvoisia, koska tieteilijät soveltavat työssään erilaisia sitä ohjaavia periaatteita, kuten occamin partaveistä.
Eräs seuraus näkemyksestä on ollut se, että tieteenfilosofit painottavat usein havaintojen rajoittamista intersubjektiivisiin kohteisiin; toisin sanoen, tiede rajoittuu niihin alueisiin, joita koskevien havaintojen luonteesta on yleinen yksimielisyys. Esimerkiksi fysiikaalisia ilmiöitä koskevista havainnoista on suhteellisen helppo olla yksimielisiä; yhteiskunnallisia ja mentaalisia ilmöitä koskevista havainnoista yksimielisyyden saavuttaminen on vaikeampaa; ja eräitä eettisiä ja teologisia aiheita koskien yksimielisyyden saavuttaminen on hyvin hankalaa ellei mahdotonta. Siksi viimeksi mainitut ovat tieteen normaalin sovellusalan ulkopuolella.

Mannermainen tieteenfilosofia

Suuri osa yllä olevasta käsittelystä liittyy tieteenfilosofiaan analyyttisessä filosofiassa, joka on akateemisen filosofian valtavirta muun muassa englanninkielisissä maissa ja Pohjoismaissa. 
Eräitä muita filosofisia koulukuntia luetaan usein laajan mannermaisen filosofian käsitteen alle. Mannermaisessa perinteessä tiede on nähty usein maailmanhistoriallisesta näkökulmasta. Eräs ensimmäisiä tätä näkemystä kannattaneita ajattelijoita oli G. W. F. Hegel. Sellaiset filosofit kuten Ernst Mach, Pierre Duhem ja Gaston Bachelard ovat myös kirjoittaneet tällaisesta maailmanhistoriallisesta lähestymistavasta tieteeseen. Useita mannermaisen filosofian lähestymistapoja yhdistää tieteen tarkastelu historiallisesta ja sosiologisesta näkökulmasta, ja eletyn kokemuksen (eräänlaisen elämismaailman) painotus analyyttisen perinteen painottaman edistyskeskeisen ja epähistoriallisen näkökulman sijasta.
Tällaisia ajatussuuntia ovat Edmund Husserlin ja Martin Heideggerin hermeneutiikka ja fenomenologia. Martin Heideggerin hyökkäsi teoreettista asennetta (”esilläoleva”, vorhanden) vastaan, mikä sisältää myös tieteellisen asenteen. 
Eräitä muita esimerkkejä ovat Kuhnin edelläkävijä Alexandre Koyré sekä Michel Foucaultin analyysi historiallisesta ja tieteellisestä ajattelusta teoksessa Sanat ja asiat, ja hänen tutkimuksensa vallasta ja muista vaikuttimista ”tieteessä” hulluuden suhteen. Muita mannermaisia tieteenfilosofeja 1900-luvun jälkimmäiseltä puoliskolta ovat Jürgen Habermas (esim. Wahrheit und Rechtfertigung, 1999), Carl Friedrich von Weizsäcker (Die Einheit der Natur, 1971) ja Wolfgang Stegmüller (Probleme und Resultate der Wissenschafttheorie und Analytischen Philosophie, 1973–1986).