科学的方法論まとめ
科学的とは
知識を獲得するための経験的方法.
- 知識を体系的に集め、現象を説明し予測するための方法論(ChatGPT)
- 日常的な文脈での科学的は🔬実験科学を指すことが多い.
- 断片化された散在している雑情報あるいは、「新たに実験や観測をする必要がある未解明な対象」に関連性、法則を見出し、立証するための体系的方法である(Wikipedia)
類義語
この曖昧な言葉の解像度をいろいろな視点で上げる.
- 科学的方法
- 科学的手法
- 科学的検証
- 科学する
- 科学的
仮説/実験/分析
構成要素
- 理論
- 推論
- 仮説
- モデル
- 命題
- 法則
- 原理
- 第一原理
- 公理
- 定理
- 証明
- 反証
科学の特性
測定可能性
数量化・定量化できること.
実証主義的検証可能性
実証主義的検証可能性. 論理実証主義. 再現性
観察や実験によって検証できること
📝反証可能性
科学の反証可能性. カールホパーが提唱.
ある言明が観察や実験の結果によって否定あるいは反駁される可能性をもつこと.
科学的な仮説とは,
- 検証可能であること
- 反証可能であること
エセ科学
科学的といいつつ、科学哲学の原則から外れるもの.
科学ではなく現象学
意識の構造や体験の本質を探究する哲学的方法論. 主観的体験を厳密に記述・分析する.
- 瞑想: 心の現象を客観視し、その法則性を理解して実践する体系的方法.
🔬実験科学
実験科学または経験科学. 実際の観察や実験を通じて、物理的な現象を理解しようとする科学分野.
- 観察 - 何か現象を観察し、そこから疑問や問題が生じます。
- 仮説の設定 - 観察に基づいて仮説（説明）を立てます。
- 実験・検証 - 仮説を検証するために実験を行い、データを収集します。
- 結果の分析 - 実験の結果を分析し、仮説が正しいかどうか判断します。
- 再現性 - 同じ実験が他の研究者によって再現されるかどうかを確認します。
🔬形式科学
観察や実験に基づくのではなく、論理的な推論や数学的な構造に基づいて体系化された科学分野.
数学、論理学、統計学.
- 定義の設定 - 用語や概念を厳密に定義します。
- 公理の導入 - いくつかの基本的な前提（公理）を設定します。
- 推論の展開 - 公理や定義から論理的な推論を用いて結論を導きます。
- 証明 - 証明可能な命題を通して、理論を発展させます。
🐥科学的Basics
🎓理論/Theory
個々の現象を法則的に、統一的に説明できるように、筋道を立てて組み立てられた知識の体系.
- うまく説明できること
- 予測できること
自然科学では「○○理論」(Theory)と「○○論」がほぼ同じ意味で使われ、特定の現象を説明する仮説体系を指すことが多い
🔬モデル/Model
理論を説明し、可視化し、理解する為の簡単で具体的なもの.
- 図形
- 物体
- 数式: 🔬数理モデル
定式化(formulation)
問題や課題を数学的または論理的なモデルに変換するプロセス.
近似(approximation)
近似(approximation)とほぼ同義.
🔬理論
モデルがうまく事象をうまく記述できているとき、それを理論という.
方法論Index
- 📊データサイエンス
- 📝認知科学
- 🎓オペレーションズ・リサーチ/OR: コンピュータをつかった意思決定.
科学的Topics
📚トランスサイエンス
科学的に問いを立てることはできるが、科学だけでは解決できない問題群.
ref. 「社会システム理論から見たトランスサイエンス」11/5宮台真司先生の講義レポート – CoSTEP – 北海道大学 高等教育推進機構 科学技術コミュニケーション教育研究部門
💡科学的手法の古典的な基本は17世紀デカルト方法序説からはじまった
- 明瞭判明の規則: 明らかに真理と認められたものだけを判断の基準とする。
- 要素分解: 解決可能な要素に分解して考察する。
- 具体から抽象へ: 単純なものから複雑なものへと順番に認識をすすめる。
- 総合: 見落としがないことを十分に確かめて、完全な列挙と再構成により全体を再構成する。
💡19世紀から科学の対象が目に見えないモノになりアブダクションを発展した
科学の対象が目に見えない小さなモノになっていったのが19世紀. 謎を解くために目に見えるものは限られていた.
そうなると目に見えている事象から目に見えない仮説を導き出していく推論技法, アブダクションが発展していった.
そもそも科学が仮説をもちいるということは19世紀からの常識でそれほど歴史は古くない. 目に見えないものを理解しようとしたとき, 仮説を立てて検証するアプローチはより効率がよかった.
💡科学的に正しいとは今のところ反証されずに残っている仮説にすぎない
人類の持っている知恵, その外側には謎がある. 前の人の知識に基づいて, 謎に対してある予測を立てる. これが仮説. どんなに確立されたようにみえる理論も, 暫定性はあるという意味では全ては仮の説. なにか新しい実験結果が出てくると既存の理論が大幅に見直される. それが科学の強みでもある.
科学的に正しいとは, 今のところ反証されずに残っている仮説. 誤っているという証拠がないだけの仮の説.
References
📹科学における仮説とはなにか - ガリレオch
科学にとっての仮説, 仮説の歴史について. 有益な動画だったのでメモ.
【世界は仮説でできている】科学における仮説とはなにか仮説が世界を前へと進める | ガリレオX（2019年） 第189回 - YouTube
- 人類の持っている知恵, その外側には謎がある.
- 前の人の知識に基づいて, 謎に対してある予測を立てる. これが仮説.
- どんなに確立されたようにみえる理論も, 暫定性はあるという意味では全ては仮の説.
- なにか新しい実験結果が出てくると既存の理論が大幅に見直される.
- それが科学の強みでもある.
- 科学的に正しいとは, 今のところ反証されずに残っている仮説.
- 誤っているという証拠がないだけの仮の説.
- 仮説を立てるということが科学を発展させてきた.
- とりわけ19世紀の科学の対象が目に見えないものになり仮説が重要になってきた.
- 目に見える事象から仮説を立てて推測する.