Tính kiểm chứng trong khoa học và yêu cầu bằng chứng

Tính kiểm chứng trong khoa học là khả năng một nhận định, giả thuyết hoặc dự đoán được đưa vào một quy trình kiểm tra dựa trên bằng chứng, trong đó kết quả quan sát hoặc đo lường có thể cho thấy nhận định đó phù hợp, không phù hợp hoặc cần được xem xét lại.

Điểm cốt lõi không phải là một nhận định đã được chứng minh đúng một lần, mà là có cách kiểm tra nó bằng dữ liệu hoặc quan sát có thể được người khác xem xét hay không. Trong khoa học, bằng chứng và lý luận là những thành phần trung tâm của quá trình hình thành và đánh giá tri thức.

Chẳng hạn, câu “nhiệt độ cao làm tốc độ phản ứng tăng” chưa phải là một kết luận đủ cụ thể để kiểm tra nếu không xác định phản ứng nào, khoảng nhiệt độ nào, tốc độ được đo ra sao và điều kiện thí nghiệm nào được giữ cố định. Khi những yếu tố đó được xác định, nhận định có thể được chuyển thành dự đoán và đối chiếu với kết quả đo.

Một nhận định được kiểm chứng bằng cách nào?

Quá trình kiểm tra thường bắt đầu bằng việc biến nhận định thành một phát biểu có thể tạo ra hệ quả quan sát được. Từ giả thuyết, nhà nghiên cứu xác định điều gì sẽ xảy ra nếu giả thuyết phù hợp với thực tế, sau đó thiết kế cách thu thập dữ liệu để kiểm tra dự đoán đó.

Có thể hình dung chuỗi kiểm tra như sau:

Nhận định → dự đoán → phương pháp đo hoặc quan sát → dữ liệu → phân tích → đánh giá kết luận

Một nhận định có tính kiểm chứng tốt phải cho phép xác định trước ít nhất một kết quả có khả năng làm suy yếu hoặc bác bỏ nó. Đây là điểm nổi bật trong quan niệm về khả năng bác bỏ của Karl Popper: một giả thuyết khoa học phải có khả năng xung đột với những quan sát có thể xảy ra. Tuy nhiên, trong thực hành khoa học, một kết quả trái dự đoán không phải lúc nào cũng đủ để bác bỏ ngay một lý thuyết, vì sai số đo, thiết kế nghiên cứu và các giả định phụ cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Ví dụ về một nhận định có thể kiểm chứng

Nhận định “một loại thuốc làm giảm huyết áp” có thể được chuyển thành một câu hỏi kiểm tra cụ thể hơn: ở một nhóm đối tượng xác định, dùng thuốc theo liều và thời gian xác định có làm huyết áp giảm so với điều kiện đối chứng hay không?

Khi đó, các yếu tố như nhóm nghiên cứu, liều dùng, cách đo huyết áp, nhóm đối chứng, thời gian theo dõi và phương pháp phân tích trở thành một phần của phép kiểm tra.

Ngược lại, một câu như “mọi sự kiện đều xảy ra vì một năng lượng vô hình” rất khó kiểm chứng nếu không xác định được năng lượng đó là gì, tác động của nó được biểu hiện ra sao và quan sát nào có thể khiến nhận định bị bác bỏ.

Bằng chứng giữ vai trò gì trong tính kiểm chứng?

Bằng chứng là cầu nối giữa một nhận định lý thuyết và thế giới quan sát được. Một nhận định không trở nên khoa học chỉ vì nó nghe hợp lý; cần có dữ liệu, quan sát, phép đo hoặc kết quả nghiên cứu phù hợp với câu hỏi đang được kiểm tra.

Chất lượng của bằng chứng phụ thuộc vào cách nó được tạo ra và diễn giải. Thiết kế nghiên cứu, phương pháp đo, phân tích dữ liệu, kiểm soát các yếu tố gây nhiễu và cách báo cáo kết quả đều ảnh hưởng đến mức độ đáng tin cậy của kết luận. NIH mô tả tính nghiêm ngặt khoa học là việc áp dụng chặt chẽ phương pháp khoa học để hướng tới thiết kế, phương pháp, phân tích, diễn giải và báo cáo kết quả mạnh và ít thiên lệch hơn.

Vì vậy, “có bằng chứng” và “có bằng chứng đủ mạnh” không phải là cùng một điều. Một nghiên cứu đơn lẻ có thể cung cấp bằng chứng ban đầu, nhưng mức độ tin cậy của kết luận còn phụ thuộc vào chất lượng nghiên cứu và sự nhất quán của toàn bộ bằng chứng liên quan.

Kiểm chứng có đồng nghĩa với chứng minh chắc chắn không?

Không. Đây là một điểm quan trọng khi hiểu tính kiểm chứng trong khoa học.

Trong cách tiếp cận của Popper, một lý thuyết khoa học không thể được xác minh tuyệt đối chỉ vì nhiều quan sát phù hợp với nó. Một lý thuyết có thể vượt qua nhiều phép thử nghiêm ngặt và nhận được mức độ củng cố cao, nhưng vẫn có thể được sửa đổi hoặc thay thế khi xuất hiện bằng chứng tốt hơn.

Do đó, tính kiểm chứng nên được hiểu theo hướng:

Có thể kiểm tra → có thể thu thập bằng chứng → có thể đánh giá kết quả → có thể điều chỉnh kết luận

chứ không phải:

Đã kiểm tra một lần → đã chứng minh vĩnh viễn

Điều này giúp phân biệt tri thức khoa học với một tuyên bố chỉ được bảo vệ bằng cách loại bỏ mọi khả năng kiểm tra hoặc giải thích mọi kết quả theo hướng có lợi cho chính nó.

Vì sao khả năng lặp lại và tái lập lại quan trọng?

Một kết quả đáng tin cậy không chỉ cần có phương pháp kiểm tra mà còn cần khả năng được xem xét lại.

National Academies phân biệt reproducibility với replicability. Reproducibility, theo định nghĩa của báo cáo này, là thu được kết quả tính toán nhất quán khi sử dụng cùng dữ liệu đầu vào, các bước tính toán, phương pháp, mã và điều kiện phân tích. Replicability là thu được kết quả nhất quán giữa các nghiên cứu cùng nhằm trả lời một câu hỏi khoa học, nhưng sử dụng dữ liệu mới.

Sự lặp lại không có nghĩa mọi nghiên cứu phải cho ra những con số hoàn toàn giống nhau. Kết quả có thể khác do sai số, biến thiên tự nhiên, khác biệt về mẫu nghiên cứu hoặc điều kiện thực nghiệm. Vì vậy, một kết quả không được lặp lại không tự động chứng minh nghiên cứu ban đầu là sai; nó có thể chỉ ra rằng cần thêm nghiên cứu để xác định nguyên nhân của sự khác biệt.

Giới hạn của tính kiểm chứng trong khoa học

Tính kiểm chứng không loại bỏ hoàn toàn sai số và bất định. Một phép đo có thể không chính xác tuyệt đối; một nghiên cứu có thể có giới hạn về mẫu; một mô hình có thể chỉ phù hợp trong một phạm vi điều kiện nhất định.

Vì thế, một kết luận khoa học tốt cần nêu rõ khi nào kết luận đúng, bằng chứng hỗ trợ đến đâu và giới hạn của nó là gì. Tính minh bạch về phương pháp, dữ liệu, cách phân tích và mức độ bất định giúp người khác có thể kiểm tra và diễn giải kết quả đúng bối cảnh hơn.

Đặc biệt, không nên đánh giá một kết luận chỉ dựa trên một nghiên cứu hoặc một lần tái lập. National Academies lưu ý rằng độ tin cậy của kết quả nên được xem xét trong toàn bộ hệ thống bằng chứng, vì cả thành công lẫn thất bại trong tái lập đều có thể có nhiều nguyên nhân.

Làm thế nào nhận biết một nhận định có tính kiểm chứng?

Có thể kiểm tra nhanh bằng bốn câu hỏi:

1.    Nhận định nói chính xác điều gì?

2.    Có xác định rõ đối tượng, điều kiện và phạm vi hay vẫn quá mơ hồ?

3.    Có thể quan sát hoặc đo lường hệ quả của nhận định không?

4.    Nếu nhận định đúng, kết quả nào có thể được quan sát?

5.    Kết quả nào có thể khiến nhận định bị bác bỏ hoặc phải sửa đổi?

6.    Nếu không có kết quả nào được chấp nhận là trái với nhận định, khả năng kiểm chứng có thể rất yếu.

7.    Bằng chứng được tạo ra bằng phương pháp nào?

8.    Cần xem xét thiết kế nghiên cứu, phép đo, phân tích, sai số và khả năng kiểm tra lại kết quả.

Những câu hỏi này không tự mình chứng minh một nhận định là đúng. Chúng giúp xác định liệu nhận định có được đặt trong một quy trình kiểm tra khoa học đủ rõ ràng hay không.

Tính kiểm chứng trong khoa học nằm ở khả năng đưa một nhận định vào quá trình đối chiếu có thể quan sát, đo lường và đánh giá bằng bằng chứng. Một nhận định mạnh không phải là nhận định “không thể sai”, mà là nhận định đủ rõ để có thể được kiểm tra, chịu được những phép thử phù hợp và được điều chỉnh khi bằng chứng mới cho thấy giới hạn của nó. Vì vậy, bằng chứng, tính nghiêm ngặt của phương pháp, tính minh bạch và khả năng tái kiểm tra đều góp phần xác định mức độ đáng tin cậy của tri thức khoa học.