Rasterelektronenmikroskopbild auf subzellulärer Ebene. Public Domain Bild von Dr. Erskine Palmer, USCDCP.

Ja, New York Times, es gibt eine wissenschaftliche Methode

Ein schrecklicher Kommentar darüber, wie sich Wissenschaft nicht von anderen Disziplinen unterscheidet, übersieht einige grundlegende Fakten.

"Wissenschaftstheorie ist für Wissenschaftler ungefähr so ​​nützlich wie Ornithologie für Vögel." -Richard Feynman

Es gibt viele verschiedene Arten, Wissenschaft zu betreiben, die gleichermaßen gültig sind. Eine wissenschaftliche Methode passt nicht unbedingt in alle Fälle. In der Astronomie sind Experimente praktisch unmöglich, da Sie nur beobachten können, was das Universum uns gibt. In den frühen Tagen der Quantenphysik waren die Ergebnisse so überraschend, dass es viele Jahre dauerte, bis es überhaupt möglich war, eine vernünftige Hypothese aufzustellen, da die Regeln der Intuition widersprachen. In vielen Bereichen spielen zu viele Variablen eine Rolle, um das System genau zu modellieren, selbst wenn alle zugrunde liegenden Gleichungen zu 100% bekannt sind. Die Unterschiede in den Details, wie Wissenschaft betrieben wird, machen Astronomie, Quantenphysik, Proteinfaltung oder Klimamodellierung als Wissenschaften jedoch in keiner Weise ungültig. Aus dem gleichen Grund erheben die Ähnlichkeiten zwischen diesen wissenschaftlichen Bestrebungen und der Poesie oder Philosophie letztere jedoch nicht zum Status, als Wissenschaft betrachtet zu werden.

Diagramm mit Tierkreiszeichen und Sonnensystem mit der Welt im Zentrum. Aus Andreas Cellarius Harmonia Macrocosmica, 1660/61. Bildnachweis: Loon, J. van (Johannes), ca. 1611–1686.

Am 4. Juli wurde in der New York Times eine Stellungnahme veröffentlicht, in der erklärt wurde, dass es keine wissenschaftliche Methode gibt. Der Autor stellt klar, dass es keine eindeutig wissenschaftliche Methode gibt, und beschreibt anschließend, wie schwer es ist, Konzepte wie „Gerechtigkeit“ und „Mut“ auf umfassende Weise zu definieren, obwohl wir sie wann kennen und erkennen wir sehen es Dann nimmt er zwei Beispiele - eines von Keplers erstem Gesetz (dass sich Planeten in Ellipsen um die Sonne bewegen) und eines von Galileos Entdeckung der Bewegung frei fallender Objekte - und bringt die folgenden Fakten zur Sprache:

  • Kepler hätte genauso leicht wie eine Ellipse Kreise, Kreise mit Epizyklen oder Ovale an die Daten anpassen und dadurch zu einem völlig anderen Gesetz gelangen können.
  • Galileo musste den Luftwiderstand, eine bekannte Kraft, vernachlässigen, um zu seinem Ergebnis zu gelangen.

Und deshalb, so die Schlussfolgerung, unterscheidet sich die Wissenschaft nicht von jedem anderen willkürlichen Unterfangen.

Keplers platonisches Festkörpermodell des Sonnensystems aus Mysterium Cosmographicum (1596). Bildnachweis: J. Kepler.

Abgesehen davon, dass die Wissenschaft völlig anders ist als jedes andere Unterfangen, und Kepler und Galileo tatsächlich außergewöhnliche Beispiele dafür liefern, wie genau, wenn nur James Blachowicz etwas tiefer gegraben hätte. Keplers ursprüngliches Modell oben war das Mysterium Cosmographicum, in dem er seine außerordentlich kreative Theorie für die Bestimmung der Planetenbahnen ausführlich darlegte. 1596 veröffentlichte er die Idee, dass es eine Reihe unsichtbarer platonischer Körper gibt, wobei sich die Planetenbahnen auf den eingeschriebenen und umschriebenen Kugeln befinden. Dieses Modell würde ihre Umlaufbahnen, ihre relativen Entfernungen vorhersagen und - wenn es richtig wäre - mit den herausragenden Daten übereinstimmen, die Tycho Brahe über viele Jahrzehnte hinweg aufgenommen hat.

Tycho Brahes Mars-Daten, passend zu Keplers Theorie. Bildnachweis: Wayne Pafko, 2000, über http://www.pafko.com/tycho/observe.html.

Aber ab dem frühen 17. Jahrhundert, als Kepler Zugriff auf die gesamte Suite von Brahes Daten hatte, stellte er fest, dass diese nicht zu seinem Modell passten. Auch seine anderen Bemühungen um Modelle, einschließlich ovaler Bahnen, scheiterten. Die Sache ist, Kepler hat nicht nur mit willkürlicher Genauigkeit gesagt: „Na ja, es hat nicht gepasst“. Er hatte das bisher beste wissenschaftliche Modell - das geozentrische Modell von Ptolemäus mit Epizyklen, Äquanten und Deferenten - zum Vergleich. Wenn Sie in der Wissenschaft möchten, dass Ihre neue Idee das alte Modell ersetzt, muss sie sich durch Experimente und Beobachtungen als überlegen erweisen. Das macht es zur Wissenschaft. Und deshalb waren die Ellipsen erfolgreich, weil sie eine bessere und genauere Vorhersage lieferten als alle vorherigen Modelle, einschließlich der früheren Modelle von Ptolemäus, Copernicus, Brahe und sogar Kepler.

Die Verwendung eines ausgehöhlten Kürbisses zum Halten von Flüssigkeit. Bildnachweis: Nick Hobgood von flickr, unter einer cc-by-2.0-Lizenz.

Der Punkt von Galileo ist ein weiteres tiefes Beispiel dafür, wie Wissenschaft tatsächlich funktioniert. Eines der allerersten wissenschaftlichen Experimente überhaupt - vor über 2.500 Jahren - wurde von Empedokles durchgeführt, um die Frage zu beantworten, ob Luft Raum einnimmt. Das obige Gerät ist als Clepsydra (griechisch für „Wasserdieb“) bekannt. Hierbei handelt es sich um einen Kürbis mit einem Loch oben und einem bis vielen Löchern unten. Sie tauchen den Kürbis in eine Wasserquelle, bis er sich füllt, legen dann Ihren Daumen über das Loch oben und tragen das Wasser überall hin. Obwohl die Griechen nichts über ein Vakuum oder das Konzept des Luftdrucks wussten, konnten sie sehen, dass das Wasser am Boden nicht herausfiel und das einzige, was dagegen „nach oben“ drücken konnte, war Luft. Daher nimmt Luft Raum ein und füllt den gesamten Raum um uns herum auf der Erde aus. Wenn sich diese Luft relativ zu einem Objekt bewegt, übt sie eine Kraft aus.

Ein Mitglied der Goldenen Ritter der US-Armee demonstriert Luftwiderstand. Bildnachweis: flickr-Nutzer Gerry Dincher unter einer cc-by-2.0-Lizenz.

Galileo wusste auch über den Luftwiderstand Bescheid, obwohl er ihn nicht quantifizieren konnte. Er wusste, dass, wenn Sie zwei Massen mit unterschiedlichen Gewichten aus einer kleinen Höhe und einer großen Höhe fallen ließen, der große Tropfen zu einem größeren Unterschied führte, wann diese beiden Massen auf den Boden fielen, und dieser Unterschied auf den Luftwiderstand zurückzuführen war. Galileos revolutionärer Fortschritt bestand, wie ich hier ausführlich darlegte, darin, festzustellen, dass Objekte eine Entfernung zurücklegten, die proportional zu der Zeit war, in der sie im Quadrat gefallen waren, als diese anderen Effekte ignoriert wurden. Dies galt für Bälle, die von einem Turm fallen gelassen wurden, ebenso wie für Gegenstände, die über eine Rampe gerollt wurden. Als wir es endlich in eine luftlose Welt schafften, führten wir Galileos Experiment genau so durch, wie es idealisiert war: überhaupt ohne Luftwiderstand.

Aber es gibt tatsächlich andere Effekte, und die Wissenschaft „endete“ nicht mit den Fortschritten von Kepler und Galileo. Vielmehr wurden diese Fortschritte zu Ausgangspunkten für die Theorien, die sie verbessern würden, in beiden Fällen von Isaac Newton. Für Keplers Problem der Planetenbewegung waren die Gravitationseffekte der Planeten aufeinander die nächste Unvollkommenheit, und nachdem wir das festgenagelt hatten, gab es bis Einstein im 20. Jahrhundert keine weiteren Verbesserungen. Newton ermöglichte es uns durch seine Entwicklung der Mechanik auch, so viele zusätzliche Kräfte zu berücksichtigen, wie wir möchten, einschließlich des Luftwiderstands, da das F in F = ma tatsächlich die Summe aller relevanten Kräfte auf ein System ist.

Es gibt oft sehr viele vernachlässigte Kräfte auf ein System, wenn wir es modellieren, um das Problem nachvollziehbar zu machen. Oben ist eine Auswahl von Kräften gezeigt, die für einen Abschnitt eines Trägers unter statischen Bedingungen relevant sind. Bildnachweis: Bpuccio von Wikimedia Commons unter einer cca-sa-3.0-Lizenz.

Das einzige, was einschränkt, wie genau wir etwas modellieren können, wenn wir die zugrunde liegende Dynamik verstehen, ist entweder die inhärente Unsicherheit darüber, wie sich ein System verhält oder wie es aufgebaut ist, und wie viel von den tatsächlich im Spiel befindlichen Kräften wir praktisch in unser Modell einbeziehen können. Wissenschaft ist mehr als ein Wissensbestand - obwohl sie diese Fakten, diese Daten und diese Ergebnisse erfordert -, sondern auch ein Prozess. Es ist ein selbstkorrigierender Prozess, bei dem es immer mit der realen Welt konfrontiert werden muss, mit dem, was wir beobachten und messen, mit den neuen Vorhersagen und mit der gesamten Palette von Modellen und Ideen, die vorher kamen. Was jedoch wirklich schockierend ist, ist, dass einer der frühesten Philosophen, Thales von Milet, all dies wusste und es in seiner Philosophie des Naturalismus ganz klar aussprach. Also, wenn Blachowicz fragt,

Wenn die wissenschaftliche Methode nur eine Form einer allgemeinen Methode ist, die in allen menschlichen Untersuchungen angewendet wird, wie kommt es dann, dass die Ergebnisse der Wissenschaft zuverlässiger sind als die, die diese anderen Formen liefern?

Alles, was wir tun müssen, ist, seine eigenen Beispiele - voller illustrativer Wissenschaft - auf ihn zu richten, um zur Antwort zu gelangen.

Dieser Beitrag erschien zuerst bei Forbes und wird Ihnen von unseren Patreon-Unterstützern werbefrei zur Verfügung gestellt. Kommentieren Sie unser Forum und kaufen Sie unser erstes Buch: Beyond The Galaxy!