Bản chất của khoa học và cách tìm hiểu thế giới

Vì vậy, khoa học không đồng nghĩa với một tập hợp những sự thật bất biến. Một kết luận khoa học có giá trị vì nó được đặt trong một quy trình mà người khác có thể kiểm tra, phản biện và lặp lại. Chính khả năng tự kiểm tra và tự sửa sai này làm khoa học khác với một niềm tin chỉ dựa trên thẩm quyền, trực giác hoặc kinh nghiệm cá nhân.

Khoa học thực chất đang làm gì?

Ở mức cơ bản, khoa học tìm cách trả lời các câu hỏi về thế giới bằng bằng chứng và lý luận có thể kiểm tra. Nhà khoa học không chỉ hỏi “điều gì xảy ra?”, mà còn phải tiến tới những câu hỏi như “vì sao nó xảy ra?”, “trong điều kiện nào?”, “dựa trên bằng chứng nào?” và “kết luận này còn đúng đến đâu?”

Có thể hình dung quá trình đó như một chuỗi:

Quan sát → câu hỏi → giả thuyết hoặc mô hình giải thích → dự đoán → kiểm tra → đánh giá bằng chứng → sửa đổi giải thích

Chuỗi này không phải một công thức máy móc mà mọi nghiên cứu đều phải đi qua theo đúng thứ tự. Trong thực tế, khoa học có thể bắt đầu từ dữ liệu, từ một hiện tượng bất thường, từ một mô hình lý thuyết hoặc từ một vấn đề thực tiễn. Nhưng điểm cốt lõi vẫn là lời giải thích phải đối mặt với bằng chứng thay vì chỉ được bảo vệ bằng niềm tin

Đây cũng là lý do một phát biểu không trở thành “khoa học” chỉ vì nó có nhiều số liệu. Dữ liệu cần được đặt trong một phương pháp, một câu hỏi và một cách giải thích đủ rõ để người khác có thể đánh giá.

Vì sao kiểm chứng là trung tâm của khoa học?

Một ý tưởng có thể nghe rất hợp lý nhưng vẫn sai. Khoa học giải quyết vấn đề này bằng cách buộc các giải thích phải tiếp xúc với thực tế.

Giả sử một nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng một yếu tố nào đó làm tăng một hiện tượng quan sát được. Nếu giả thuyết đúng, nó phải dẫn đến những dự đoán nhất định. Nhà nghiên cứu sau đó thiết kế quan sát hoặc thí nghiệm để xem dữ liệu có phù hợp với dự đoán hay không.

Điểm quan trọng là kết quả không được quyết định trước bởi mong muốn của người nghiên cứu. Một phép kiểm tra có giá trị phải cho phép dữ liệu làm suy yếu, bác bỏ hoặc buộc phải sửa đổi lời giải thích.

Điều này giải thích tại sao khoa học coi trọng khả năng kiểm tra độc lập, tái lập kết quả khi phù hợp, kiểm soát biến số, phân tích thống kê và công khai phương pháp. Mục tiêu không phải tạo ra cảm giác chắc chắn tuyệt đối, mà là tăng độ tin cậy của kết luận bằng những cách kiểm tra có thể bị phản bác.

Vì thế, “được chứng minh bằng khoa học” không nên được hiểu đơn giản là “đã được chứng minh đúng mãi mãi”. Trong nhiều trường hợp, cách diễn đạt chính xác hơn là bằng chứng hiện có ủng hộ kết luận đến một mức độ nhất định, trong những điều kiện nhất định

Giải thích khoa học phải nói được vì sao và như thế nào

Một mô tả cho biết cái gì xảy ra nhưng chưa chắc cho biết bản chất của hiện tượng.

Ví dụ, quan sát thấy một vật rơi xuống đất mới chỉ là mô tả. Một giải thích khoa học sâu hơn phải tìm ra mối quan hệ và cơ chế cho phép dự đoán hiện tượng đó trong những điều kiện khác nhau.

Đây là vai trò của mô hình và lý thuyết khoa học. Chúng không chỉ gom các dữ kiện thành danh sách mà còn tổ chức chúng thành một hệ thống quan hệ có khả năng giải thích và dự đoán.

Một giải thích mạnh thường cho phép trả lời nhiều câu hỏi cùng lúc:

·         Hiện tượng là gì?

·         Vì sao nó xảy ra?

·         Cơ chế nào tạo ra nó?

·         Trong điều kiện nào nó xảy ra?

·         Khi điều kiện thay đổi thì điều gì thay đổi?

·         Dữ liệu nào có thể ủng hộ hoặc làm suy yếu giải thích đó?

Chính khả năng tạo ra những dự đoán có thể kiểm tra khiến một mô hình khoa học có giá trị vượt lên trên việc kể lại những gì đã quan sát.

Bằng chứng khiến tri thức khoa học có thể tích lũy

Một đặc điểm quan trọng khác của khoa học là tri thức được xây dựng trên tri thức trước đó, thay vì mỗi nghiên cứu bắt đầu lại từ con số không.

Một nghiên cứu có thể xác nhận một kết quả cũ, chỉ ra điều kiện mà kết quả cũ không còn đúng, cải thiện phương pháp đo hoặc mở ra một cách giải thích mới. Những kết quả như vậy tạo thành một mạng lưới tri thức ngày càng chi tiết hơn.

Tuy nhiên, “tích lũy” không có nghĩa là mọi kết luận cũ đều được giữ nguyên. Khi bằng chứng tốt hơn xuất hiện, một mô hình có thể bị sửa đổi hoặc thay thế.

Lịch sử khoa học cho thấy sự thay đổi này không phải dấu hiệu khoa học thất bại. Ngược lại, khả năng sửa sai là một cơ chế giúp tri thức khoa học tiến bộ.

Một lý thuyết mới có giá trị không chỉ vì nó khác lý thuyết cũ, mà vì nó phải giải thích được bằng chứng hiện có tốt hơn, xử lý được những điểm yếu của mô hình trước hoặc tạo ra những dự đoán mới có thể kiểm tra.

Khoa học không tạo ra sự chắc chắn tuyệt đối

Đây là một trong những điểm dễ hiểu sai nhất về khoa học.

Khoa học không vận hành bằng cách biến mọi câu hỏi thành câu trả lời chắc chắn 100%. Đặc biệt trong những lĩnh vực phức tạp, dữ liệu luôn có sai số, phương pháp có giới hạn và kết luận thường phụ thuộc vào điều kiện nghiên cứu.

Do đó, một kết luận khoa học tốt phải đi cùng với phạm vi áp dụng và mức độ bất định của nó.

Ví dụ, thay vì nói một nguyên nhân “luôn luôn” tạo ra một kết quả, nghiên cứu có thể cho thấy mối quan hệ đó xuất hiện trong một nhóm đối tượng, ở một khoảng điều kiện hoặc với một xác suất nhất định.

Điều này không làm khoa học yếu đi. Nó làm phát biểu khoa học chính xác hơn.

Một kết luận có giới hạn rõ ràng thường đáng tin cậy hơn một kết luận nghe tuyệt đối nhưng không nói nó đúng trong điều kiện nào.

Vì sao phản biện và kiểm tra độc lập lại quan trọng?

Nếu chỉ người đưa ra một ý tưởng được phép đánh giá ý tưởng đó, nguy cơ sai lệch sẽ rất lớn. Khoa học vì vậy xây dựng nhiều tầng kiểm tra xã hội và phương pháp.

Nghiên cứu có thể được các chuyên gia khác xem xét, phương pháp có thể bị chất vấn, dữ liệu có thể được phân tích lại và kết quả có thể được kiểm tra bằng nghiên cứu độc lập.

Điều này tạo ra một nguyên tắc quan trọng: độ tin cậy của tri thức khoa học không chỉ phụ thuộc vào danh tiếng của người phát biểu, mà còn phụ thuộc vào khả năng để người khác kiểm tra căn cứ của phát biểu đó

Một nhà khoa học có thể rất uy tín nhưng vẫn có thể sai trong một nghiên cứu cụ thể. Ngược lại, một ý tưởng mới từ một người chưa nổi tiếng vẫn có thể trở nên quan trọng nếu bằng chứng đủ mạnh và phương pháp đủ thuyết phục.

Vì vậy, khoa học không nên được hiểu là “tin chuyên gia”, mà chính xác hơn là đánh giá những lý do, phương pháp và bằng chứng mà chuyên gia đưa ra

Khoa học khác gì với việc chỉ thu thập sự kiện?

Thu thập dữ kiện là một phần của khoa học nhưng chưa phải toàn bộ khoa học.

Một danh sách hàng nghìn quan sát vẫn có thể có giá trị giải thích thấp nếu không cho biết chúng liên hệ với nhau thế nào. Ngược lại, một mô hình tốt có thể tạo ra Information Gain lớn vì nó giúp con người hiểu được mối quan hệ giữa nhiều quan sát tưởng như rời rạc.

Có thể phân biệt ba mức:

Dữ kiện: Điều gì đã được quan sát hoặc đo lường?

Giải thích: Vì sao các dữ kiện đó có quan hệ với nhau?

Kiểm chứng: Làm thế nào biết giải thích đó phù hợp với thực tế và khi nào nó không còn phù hợp?

Bản chất của khoa học nằm ở sự kết hợp của cả ba. Chỉ có dữ kiện thì thiếu giải thích; chỉ có giải thích thì dễ trở thành suy đoán; chỉ có một phép đo riêng lẻ thì chưa đủ để xây dựng tri thức đáng tin cậy.

Điều gì không nên bị nhầm với bản chất của khoa học?

Khoa học thường bị đồng nhất với một số đặc điểm bên ngoài, nhưng những đặc điểm đó không phải bản chất duy nhất của nó.

Khoa học không chỉ là thí nghiệm. Một số lĩnh vực nghiên cứu không thể tiến hành thí nghiệm theo nghĩa thông thường nhưng vẫn dựa trên quan sát, mô hình hóa, dữ liệu và kiểm tra dự đoán

Khoa học không chỉ là toán học. Toán học là công cụ cực kỳ quan trọng trong nhiều ngành, nhưng giá trị khoa học còn nằm ở cách mô hình được liên hệ với bằng chứng thực tế

Khoa học không phải là tập hợp những chân lý không thể sửa đổi. Tri thức khoa học có thể thay đổi khi xuất hiện bằng chứng tốt hơn hoặc cách giải thích mạnh hơn

Khoa học cũng không phải là ý kiến của một cá nhân. Một kết luận có sức nặng hơn khi phương pháp, dữ liệu và lập luận của nó có thể được người khác kiểm tra

Những điểm này giúp phân biệt khoa học với một hệ thống niềm tin được bảo vệ bằng thẩm quyền hoặc với một tập hợp nhận xét không có cơ chế kiểm chứng.

Hiểu bản chất của khoa học giúp đọc thông tin như thế nào?

Nếu hiểu khoa học là một quá trình kiểm chứng và tự sửa sai, cách tiếp nhận thông tin cũng thay đổi.

Khi gặp một tuyên bố được gọi là “khoa học”, không nên chỉ hỏi “Ai nói?” mà nên hỏi thêm:

1.    Claim chính xác là gì?

2.    Bằng chứng nào hỗ trợ claim đó?

3.    Phương pháp tạo ra bằng chứng là gì?

4.    Kết quả có được kiểm tra hoặc đối chiếu độc lập không?

5.    Kết luận đúng trong điều kiện nào?

6.    Có giới hạn hoặc ngoại lệ nào không?

7.    Bằng chứng hiện tại mạnh đến mức nào?

Cách đặt câu hỏi này quan trọng hơn việc cố tìm một câu trả lời “chắc chắn tuyệt đối”. Nó chuyển trọng tâm từ tin hay không tin sang bằng chứng mạnh đến đâu và kết luận được phép đi xa đến đâu.

Bản chất của khoa học nằm ở khả năng tự sửa sai

Nếu phải cô đọng toàn bộ vấn đề, có thể xem bản chất của khoa học qua bốn đặc điểm liên kết với nhau:

Thứ nhất, khoa học tìm cách giải thích thế giới bằng những mô hình và giả thuyết có thể kiểm tra

Thứ hai, các giải thích phải đối mặt với bằng chứng, chứ không chỉ dựa vào niềm tin hoặc thẩm quyền

Thứ ba, mọi kết luận khoa học đều cần được đặt trong điều kiện, giới hạn và mức độ bất định phù hợp

Thứ tư, tri thức được tích lũy nhưng luôn có khả năng được sửa đổi khi bằng chứng mới xuất hiện

Do đó, sức mạnh của khoa học không nằm ở việc khoa học “không bao giờ sai”. Sức mạnh nằm ở chỗ khoa học tạo ra một cơ chế có hệ thống để phát hiện sai sót, kiểm tra giải thích, loại bỏ kết luận yếu và xây dựng những mô hình ngày càng đáng tin cậy hơn

Đó cũng là lý do khoa học là một trong những cách mạnh nhất mà con người đã phát triển để tìm hiểu thế giới: không yêu cầu chúng ta biết trước câu trả lời, mà yêu cầu chúng ta đưa ra những câu trả lời đủ rõ để thực tế có thể kiểm tra chúng.