Havaintojen ja teorian suhdetieteellisessä tutkimuksessa

Sami Pihlström

Jyväskylän yliopisto

sami.j.pihlstrom@jyu.fi tai

sami.pihlstrom@helsinki.fi

1. Havainnot

tieteellisen tiedon empiirinen perusta empirismi: tieto perustuu havaintoihin (vs.

rationalismi: tieto perustuu järkeen) klassiset brittiempiristit: Locke, Berkeley, Hume looginen empirismi (Wienin piiri 1920-30-luvuilla):

Moritz Schlick, Rudolf Carnap ym., ulkojäsenenä Eino Kaila

loogisen empirismin kritiikki erityisesti 1950-luvulta lähtien: mm. W.V. Quine, Karl Popper

(... jatkoa)

Vaikka empirismin äärimuodot (klassinen 1700-luvun brittiempirismi, 1800-luvun positivismi, 1900-luvun alun looginen empirismi) on melko yksimielisesti hylätty, empirismi yleisemmässä mielessä on kaiken tieteellisen ajattelun kulmakiviä: tieteellisen tiedon ja teorioiden tulee perustua havaintoihin – mutta miten?

Kontrolloidut havainnot ovat keskeinen osa tieteellisten teorioiden kriittistä koettelua.

2. Teoriat

teoriat lausejoukkoina: teoria on kokoelma väitelauseita, jotka voivat olla tosia tai epätosia

teoria vs. malli Mitä teoriat kuvaavat? Mihin ne viittaavat?

teoreettiset termit: esim. ’elektroni’, ’geeni’, ’ryhmäpaine’ – viittauskohteet eivät ole välittömästi havaittavissa

havaintotermit – teoreettiset termit? tieteen kielen kaksitasoteoria

3. Havainnot teorian testaamisessa

Havaintoja tekemällä voidaan tukea teoriaa tai kumota teoria: havaintoevidenssi voi olla teorian kanssa sopusoinnussa tai ristiriidassa.

Teorian empiirinen testaaminen: teoria ei suoraan kuvaa havaittavia ilmiöitä, mutta teoriasta johdetaan havaittavaa maailmaa kuvaavia lauseita, ja koejärjestelyssä (tms. havaintotilanteessa) todetaan, pitävätkö ne paikkansa.

(... jatkoa)

Formaalimmin:T –> E~E~T(Teoria T ennustaa evidenssin E. Ennustettu evidenssi ei kuitenkaan toteudu eli E on epätosi. Havainnot ovat siis ristiriidassa teorian ennusteiden kanssa. Niinpä myös teoria T on epätosi.)

(... jatkoa)

Positiivisessa tapauksessa:T –> EET(Teorian ennusteet ovat havaintojen kanssa sopusoinnussa. Tästä ei kuitenkaan voida loogisesti pätevästi – deduktiivisesti – päätellä teorian totuutta. Havainnot vain antavat teorialle induktiivista tukea eli konfirmoivat sitä. T voi olla epätosi, mutta on perusteita uskoa, että se on tosi.)

(... jatkoa)

Todellisuudessa tilanne on lähes aina monimutkaisempi:(T & A) –> E~E~(T & A)(Mikään teoria ei yksin implikoi evidenssiä vaan aina yhdessä alkuoletusten, A, kanssa. Niinpä negatiivinen testitulos ~E ei kumoa teoriaa vaan teorian ja alkuoletusten konjunktion. Tällöin voidaan hylätä joko T tai A.)

... jatkoa: Duhem-Quine-teesi

Edellinen tilanne on tuttu ns. Duhem-Quine-teesistä (vrt. W.V. Quine, ”Two Dogmas of Empiricism”, 1951).

Tieteellisiä teorioita testataan havaintojen avulla vain kokonaisuuksina (alkuoletukset yms. mukana), ei koskaan yksitellen.

Quine: empiirisen testaamisen yksikkö on ”tiede kokonaisuudessaan”, ei yksittäinen teoria tai edes teoriajoukko.

4. Tieteellinen realismi vs. empirismi

Empirismin äärimuodot (positivismi, looginen empirismi): tieteelliset teoriat eivät viittaa havaintojen ”tuolla puolen” olevaan todellisuuteen vaan kuvaavat vain ”havainnossa annettua”. Teorioissa käytettyjen teoreettisten termien viittauskohteita, esim. elektroneja tms. ei-havaittavia teoreettisia entiteettejä, ei pidä olettaa todella olemassaoleviksi.

Jyrkän empirismin mukaan teoriat voidaan jäännöksettä kääntää havaintokielelle (”käännettävyysteesi”).

... jatkoa: realismi vs. empirismi

Empirismin kehittynyt muoto: instrumentalismi – teoriat ovat havaintojen ennustamisen ja jäsentämisen välineitä, instrumentteja.

Instrumentalisti ei kiistä havainnoista riippumattoman todellisuuden olemassaoloa eikä vaadi teorioiden olevan käännettävissä havaintokielelle, mutta katsoo, ettei teoreettisia termejä sisältävillä väitteillä ole lainkaan totuusarvoa (ne eivät ole tosia eivätkä epätosia vaan enemmän tai vähemmän hyödyllisiä tms.).

... jatkoa: realismi vs. empirismi

Realismin haaste: instrumentalismi yms. empirismin muodot eivät onnistu selittämään teoreettisten termien merkityksiä tieteellisessä teorianmuodostuksessa.

Tieteellinen realismi: teoriat pyrkivät kuvaamaan havainnoista (ja teorioista!) riippumatonta todellisuutta, joka on myös ei-havaittavilta osiltaan ”sellainen kuin se on” meistä riippumatta. Teoriat ovat tosia tai epätosia.

... jatkoa: realismi

Tieteellisen realismin mukaan(1) todellisuus (myös ei-havaittava) on meistä

riippumaton (ontologinen realismi);(2) todellisuudesta voidaan saada tietoa,

erityisesti tieteellistä tietoa (epistemologinen realismi);

(3) kielen (erityisesti tieteellisen kielen) ja todellisuuden välillä on aitoja viittaussuhteita (semanttinen realismi, referenssiteoriat); ...

... jatkoa: realismi

(4) totuus on kielen ja maailman välinen vastaavuussuhde (korrespondenssiteoria);

(5) totuuden saavuttamiseksi tai sen lähestymiseksi voidaan asettaa metodologisia normeja (metodologinen realismi);

(6) totuus on tieteessä olennainen päämäärä.

(Kaikki tieteelliset realistit eivät hyväksy kaikkia väitteitä (1-6).)

... jatkoa: realismikeskustelun päävaihtoehdot

Nykyisessä tieteenfilosofiassa kiistellään tieteellisestä realismista erityisesti kolmen päävaihtoehdon välillä: tieteellinen realismi empirismin ”jälkipositivistiset”

(kehittyneemmät) muodot, esim. konstruktiivinen empirismi (van Fraassen)

”kantilainen” konstruktivismi (esim. Kuhn)

5. Tieteellinen päättely ja teorioiden testaaminen

Miten havainnoista voidaan päätellä teoriaan (tai teorian kumoamiseen)?

Induktio: esim. ns. induktiivinen yleistys yksittäisten havaintolauseiden pohjalta:Korpit k1, k2, k3, ... kn on havaittu mustiksi.

Siis: kaikki korpit ovat mustia.

(Induktio, toisin kuin deduktio, ei ole totuuden säilyttävää päättelyä!)

... jatkoa: induktion ongelma

Induktion ongelma (”Humen ongelma”): kuinka voidaan perustella induktiivisen päättelyn pätevyyttä ja asemaa tieteessä?

Ei voida: induktio on epäpätevää päättelyä, ts. se ei säilytä totuutta.

Induktiota kuitenkin ilmeisesti tarvitaan? Äärellisen havaintoevidenssin avulla on voitava testata potentiaalisesti rajoittamattomasta tapausjoukosta puhuvia teoreettisia yleistyksiä.

... jatkoa: induktio

Induktivismi (esim. Francis Bacon): induktiivisella päättelyllä (Baconilla ns. eliminatiivinen induktio) on keskeinen asema tieteessä.

Ongelmia: mekaanisuus, teoreettisten taustaoletusten ja hypoteesien laiminlyönti jne.

Popper loogisen empirismin kriitikkona: erityisesti contra induktio ja induktivismi. Tieteessä ei tarvita induktiota lainkaan!

... jatkoa: hypoteettis-deduktiivinen menetelmä

Induktivismin sijasta teorioiden empiirinen testaaminen voidaan hahmottaa hypoteettis-deduktiivisen menetelmän mukaisena prosessina:

Ongelma –> ratkaisuehdotus (hypoteesi)

–> testattavien seurausten johtaminen (deduktiivisesti) hypoteesista –> testi (kontrolloitu koe) –> ovatko havainnot sopusoinnussa hypoteesin kanssa? –> ...

... jatkoa: hypoteettis-deduktiivinen menetelmä

-> (1) havainnot ovat ristiriidassa hypoteesin ennusteiden kanssa (negatiivinen testitulos): hypoteesi on hylättävä (falsifikaatio; vrt. Popper)!

tai (2) havainnot ovat sopusoinnussa hypoteesin ennusteiden kanssa (positiivinen testitulos): hypoteesi vahvistuu (konfirmoituu) eli saa induktiivista tukea. (Tässä induktiolla on siis asemansa osana hypoteettis-deduktiivista päättelymenetelmää.)

... jatkoa: hypoteettis-deduktiivinen menetelmä

Mitä hypoteeseja valitaan testattaviksi? perusvaatimuksia: ristiriidattomuus,

testattavuus, systemaattinen voima, selitysvoima, ...

suoriutumisvaatimus: hypoteesin tulee selviytyä testistä, jotta se suoriutuu edelleen testattavaksi (periaatteessa loputon prosessi, koska havainnot eivät koskaan ”todista” hypoteesia oikeaksi).

6. Havaintojen teoriapitoisuus

Teorioita/hypoteeseja testataan havaintojen avulla vain yhdessä alkuoletusten kanssa (vrt. edellä).

Hypoteettis-deduktiivisessa menetelmässä testattavat seuraukset johdetaan itse asiassa hypoteesin ja alkuoletusten konjunktiosta: (T & A) –> E.

Negatiivisen testituloksen tapauksessa voidaan hylätä myös A, ei välttämättä hypoteesia T.

(... jatkoa)

Hypoteesin testaamisessa suoritettavat havainnot ovat mahdollisia vain osana jotakin alkuoletusten (tms.) kontekstia.

Havaintojen teoriapitoisuus (”theory-ladenness of observation”): havainnot eivät ”annettuja”, vaan jonkin havaitseminen jonakin edellyttää jo jotakin teoreettista (tai yleisemmin käsitteellistä) taustaoletusten joukkoa tms. kontekstia.

Havainnot ovat aina jo käsitteellisesti tulkittuja.

... jatkoa: esimerkkejä

Esim. fyysikon havainnot ovat merkityksellisiä ja hypoteesien testaamisessa relevantteja vain suhteessa fysikaaliseen taustateoriaan.

Samoin kirjallisuudentutkijan havainnot luetusta tekstistä, esim. sen intertekstuaalisista suhteista muihin teksteihin tai yhteiskunnallisista merkityssuhteista, edellyttävät taustakseen kirjallisuustieteellistä ja -historiallista teoriaa, jonka kontekstissa luettua tekstiä tulkitaan.

(... jatkoa)

Siis: hypoteettis-deduktiivinen menetelmä ja teorioiden testaaminen havaintojen avulla ovat yhtä tärkeitä luonnontieteissä ja ihmistieteissä.

Hermeneutiikka (tulkintatieteet): hypoteettis-deduktiivisen menetelmän soveltamista merkitykselliseen aineistoon, kulttuuriobjekteihin tms.

7. Havaintojen teoriapitoisuudesta konstruktivismiin?

Empiirisen testaamisen piti turvata jonkinlainen realismi: maailma itse ratkaisee, ovatko teoriamme tosia vai eivät. Havainnossa kausaalinen vuorovaikutus maailman ja tutkijayhteisön välillä.

Jos havainto on (vahvassa mielessä) teoriapitoista, ”maailma sinänsä” ei sittenkään ”puhu” meille havainnossa. Havaitsemme vain maailman sellaisena kuin sen jäsennämme.

(... jatkoa)

T.S. Kuhn, The Structure of Scientific Revolutions (1962, 2. p. 1970, suom. 1995): ”normaalitieteen” harjoitus suhteessa paradigmaan, viitekehykseen/kontekstiin, jonka puitteissa teorianmuodostus ja teorioiden empiirinen testaaminen väistämättä tapahtuvat.

Tieteelliset vallankumoukset: paradigma vaihtuu toiseksi. Myös havainnot käsitteellistetään uudessa paradigmassa uudella tavalla.

... jatkoa: Kuhn

Konstruktivismi: maailma rakentuu paradigman kautta/välityksellä – eikä ole edes olemassa ”sellaisenaan” minkäänlaisena (vs. realismi).

Havainnot eivät kerro meille mitään ”maailmasta sinänsä” vaan teoreettisesti (paradigman puitteissa) käsitteellistetystä maailmasta.

Ennen ja jälkeen paradigmanvaihdoksen tutkijat ”elävät eri maailmoissa”: maailma muuttuu tieteellisessä vallankumouksessa!

... jatkoa: Kuhn

Kuhnin teorian tieteellisistä vallankumouksista on arveltu johtavan konstruktivistiseen antirealismiin ja relativismiin.

Radikaalimpaa relativismia: ”anything goes!” (Feyerabend)

Havainnon ja teorian suhde on näissäkin realismikeskustelun kiistakysymyksissä olennainen.

8. Lopuksi: takaisin Kantiin?

Onko havainnon ja teorian välisen suhteen tarkastelussa itse asiassa lisätty mitään olennaista Kantin tietoteoriaan?

Kant, Kritik der reinen Vernunft (1781): empirismin ja rationalismin synteesi. ”Havainnot ilman käsitteitä ovat tyhjiä, käsitteet ilman [empiiristä] sisältöä ovat sokeita.”

Tiede on havaintojen ja teorianmuodostuksen yhteispeliä. Kuhnin (ym.) ansio: sosiaalinen ja historiallinen konteksti olennaisen tärkeä!