Tri thức khoa học và cơ sở hình thành

Điều đó cũng có nghĩa tri thức khoa học không phải một hệ thống bất biến. Khi xuất hiện bằng chứng tốt hơn, phương pháp đo chính xác hơn hoặc cách giải thích có sức thuyết phục lớn hơn, những hiểu biết trước đó có thể được điều chỉnh. Chính khả năng tự kiểm tra và tự sửa đổi này giúp khoa học tích lũy tri thức mà không đồng nhất tri thức hiện có với chân lý tuyệt đối.

Tri thức khoa học là gì?

Tri thức khoa học là những hiểu biết về sự vật, hiện tượng và các mối quan hệ được xây dựng bằng phương pháp nghiên cứu có hệ thống, dựa trên bằng chứng có thể kiểm tra và lập luận có thể xem xét.

Một phát biểu vì vậy chưa trở thành tri thức khoa học chỉ vì nó nghe hợp lý hoặc được nhiều người tin. Nó cần có cơ sở cho phép người khác hỏi: kết luận này dựa trên dữ liệu nào, dữ liệu được thu thập ra sao, cách suy luận có phù hợp không và trong điều kiện nào kết luận còn đúng.

Chẳng hạn, quan sát thấy cây đặt gần cửa sổ phát triển tốt hơn chưa đủ để kết luận ánh sáng là nguyên nhân duy nhất. Nước, nhiệt độ, loại đất hoặc đặc điểm của từng cây cũng có thể ảnh hưởng. Nghiên cứu khoa học phải tìm cách phân biệt các khả năng đó bằng thiết kế quan sát hoặc thực nghiệm thích hợp.

Vì thế, tri thức khoa học thường chứa ba thành phần gắn với nhau: một nhận định về thế giới, bằng chứng liên quan đến nhận định đó và quá trình suy luận nối bằng chứng với kết luận. Thiếu một trong các thành phần này, độ vững chắc của kết luận sẽ giảm.

Tri thức khoa học khác với niềm tin và kinh nghiệm thông thường thế nào?

Con người tạo ra hiểu biết từ nhiều nguồn. Kinh nghiệm cá nhân cho biết điều gì từng xảy ra với một người; truyền thống lưu giữ những cách giải thích hoặc thực hành được cộng đồng truyền lại; niềm tin có thể dựa trên giá trị, thẩm quyền hoặc trải nghiệm. Những nguồn này có thể hữu ích, nhưng chúng không tự động trở thành bằng chứng khoa học.

Khác biệt quan trọng nằm ở cách kiểm tra một nhận định. Trong khoa học, kết luận phải có khả năng được đối chiếu với bằng chứng theo những tiêu chí mà người khác có thể xem xét. Người nghiên cứu cũng phải tính đến khả năng mình sai, thay vì chỉ tìm dữ kiện phù hợp với điều đã tin trước đó.

Kinh nghiệm cá nhân thường gặp giới hạn ở số lượng trường hợp nhỏ và khả năng chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố cùng lúc. Nếu một người uống một loại đồ uống rồi cảm thấy tỉnh táo hơn, trải nghiệm đó là dữ kiện đối với người ấy nhưng chưa chứng minh được quan hệ nhân quả nói chung. Muốn đi xa hơn cần so sánh có kiểm soát, đo lường phù hợp và đủ dữ liệu để loại trừ những cách giải thích cạnh tranh.

Điều này không có nghĩa khoa học phủ nhận mọi tri thức ngoài khoa học. Điểm phân biệt là mức độ và phương thức chứng minh. Một nhận định càng muốn mang sức khái quát lớn thì càng cần bằng chứng tương xứng.

Bằng chứng hình thành tri thức khoa học như thế nào?

Bằng chứng là cầu nối giữa câu hỏi nghiên cứu và kết luận. Tùy lĩnh vực, bằng chứng có thể đến từ quan sát, phép đo, thí nghiệm, khảo sát, mẫu vật, dữ liệu lịch sử, dữ liệu thống kê hoặc nhiều nguồn kết hợp.

Quá trình thường bắt đầu từ một câu hỏi hoặc vấn đề chưa được giải thích đầy đủ. Nhà nghiên cứu xây dựng một giả thuyết hoặc mô hình giải thích, sau đó xác định những quan sát nào nên xuất hiện nếu cách giải thích đó đúng. Dữ liệu được thu thập để kiểm tra dự đoán này.

Kết quả phù hợp với dự đoán làm tăng mức độ ủng hộ cho giả thuyết nhưng không có nghĩa giả thuyết đã được chứng minh đúng tuyệt đối. Một kết quả cũng có thể phù hợp với nhiều cách giải thích khác nhau. Vì vậy, khoa học phải tiếp tục kiểm tra bằng các nghiên cứu khác, điều kiện khác hoặc phương pháp đo khác.

Ngược lại, dữ liệu không phù hợp với dự đoán có thể buộc nhà nghiên cứu xem xét lại giả thuyết, cách đo, thiết kế nghiên cứu hoặc các giả định ban đầu. Đây là điểm quan trọng: bằng chứng trong khoa học không chỉ được dùng để củng cố điều đã tin mà còn có khả năng làm suy yếu hoặc bác bỏ một cách giải thích.

Do đó, tri thức khoa học được hình thành qua sự tương tác liên tục giữa giả thuyết, bằng chứng và suy luận chứ không phải bằng việc thu thập thật nhiều dữ kiện rồi tự động rút ra chân lý.

Khi nào bằng chứng đủ mạnh để hỗ trợ một kết luận khoa học?

Không phải mọi bằng chứng đều có sức thuyết phục như nhau. Giá trị của bằng chứng phụ thuộc vào mức độ nó thực sự phân biệt được giữa các cách giải thích có thể có.

Trước hết, phép đo phải liên quan trực tiếp đến vấn đề nghiên cứu và đủ đáng tin cậy. Một công cụ đo không chính xác hoặc một biến số được xác định mơ hồ có thể tạo ra dữ liệu nhưng dữ liệu đó khó bảo vệ kết luận.

Thiết kế nghiên cứu cũng phải kiểm soát được những yếu tố có khả năng gây nhiễu. Trong nghiên cứu thực nghiệm, nhóm đối chứng, phân bổ ngẫu nhiên hoặc các biện pháp kiểm soát khác có thể giúp tách tác động đang được nghiên cứu khỏi những nguyên nhân cạnh tranh. Trong những lĩnh vực không thể tiến hành thí nghiệm trực tiếp, các nhà khoa học phải dùng nhiều nguồn quan sát, mô hình hoặc phương pháp phân tích để kiểm tra cùng một cách giải thích.

Quy mô dữ liệu cũng quan trọng nhưng số lượng lớn không tự động bảo đảm chất lượng. Một tập dữ liệu rất lớn vẫn có thể dẫn đến kết luận sai nếu cách lấy mẫu thiên lệch hoặc phép đo không phản ánh đúng hiện tượng cần nghiên cứu.

Sức mạnh của kết luận tăng thêm khi nhiều nghiên cứu độc lập, sử dụng phương pháp thích hợp, thu được những kết quả tương thích. Khi bằng chứng từ các nguồn khác nhau hội tụ về cùng một cách giải thích, khả năng kết quả chỉ xuất hiện do sai số ngẫu nhiên hoặc một đặc điểm riêng của một nghiên cứu sẽ giảm.

Vì sao tri thức khoa học có thể thay đổi mà vẫn đáng tin cậy?

Một hiểu lầm phổ biến là nếu kết luận khoa học có thể thay đổi thì khoa học không chắc chắn. Thực tế, khả năng điều chỉnh trước bằng chứng mới là một cơ chế tạo nên độ tin cậy của khoa học.

Các kết luận khoa học luôn có phạm vi áp dụng. Một mô hình có thể giải thích rất tốt hiện tượng trong một điều kiện nhất định nhưng không còn đủ chính xác ở điều kiện khác. Khi công cụ quan sát tốt hơn hoặc dữ liệu mới cho thấy những giới hạn đó, mô hình có thể được mở rộng hoặc thay thế.

Việc thay đổi cũng không nhất thiết có nghĩa toàn bộ kiến thức trước đó trở nên sai. Nhiều trường hợp, lý thuyết mới giữ lại những phần mà lý thuyết cũ mô tả tốt đồng thời giải thích được thêm các hiện tượng mà mô hình trước chưa xử lý được.

Mức độ chắc chắn của tri thức khoa học vì vậy không giống nhau. Một giả thuyết mới có ít bằng chứng sẽ được xem xét thận trọng hơn một kết luận đã được kiểm tra qua nhiều nghiên cứu độc lập và nhiều dạng bằng chứng.

Cách hiểu phù hợp không phải là “khoa học luôn đúng” hay “khoa học luôn thay đổi nên không thể tin”, mà là mức độ tin cậy của một kết luận phụ thuộc vào chất lượng và tổng thể bằng chứng đang hỗ trợ nó.

Kiểm chứng, phản biện và tái lập củng cố tri thức khoa học ra sao?

Một nghiên cứu riêng lẻ có thể chịu ảnh hưởng của sai số đo, lựa chọn mẫu, cách phân tích hoặc những yếu tố mà người nghiên cứu chưa nhận ra. Vì vậy, tri thức khoa học không chỉ phụ thuộc vào việc một nhóm nghiên cứu thu được kết quả gì mà còn vào khả năng kết quả đó chịu được sự kiểm tra rộng hơn.

Phản biện khoa học cho phép phương pháp, dữ liệu và lập luận được những người có chuyên môn xem xét. Quá trình này có thể phát hiện vấn đề nhưng không phải bảo đảm rằng một nghiên cứu đã được công bố chắc chắn đúng.

Sự kiểm tra mạnh hơn tiếp tục diễn ra sau công bố. Những nhóm khác có thể thử lặp lại phép đo, tái tạo phân tích hoặc khảo sát hiện tượng bằng một phương pháp độc lập. Nếu những kết quả tương tự tiếp tục xuất hiện, độ tin cậy của kết luận tăng lên. Nếu kết quả thường xuyên không tái xuất hiện, nguyên nhân cần được điều tra.

Khoa học vì thế có tính cộng đồng. Một kết luận không được bảo vệ chỉ bằng uy tín của người đưa ra nó; phương pháp, bằng chứng và suy luận phải có khả năng chịu sự chất vấn. Thẩm quyền chuyên môn có giá trị vì giúp đánh giá bằng chứng đúng bối cảnh, nhưng nó không thay thế chính bằng chứng.

Tri thức khoa học được hình thành khi những nhận định về thế giới được đặt dưới sự kiểm tra có hệ thống bằng quan sát, dữ liệu, thực nghiệm và suy luận. Bằng chứng càng phù hợp, phương pháp càng chặt chẽ và kết quả càng chịu được kiểm tra độc lập thì cơ sở của kết luận càng vững.

Đồng thời, mọi kết luận đều gắn với phạm vi và mức độ chắc chắn nhất định. Việc khoa học có thể sửa đổi trước bằng chứng mới không làm giảm giá trị của tri thức khoa học; đó chính là cơ chế giúp những hiểu biết yếu được loại bỏ, những hiểu biết tốt được củng cố và các mô hình giải thích ngày càng phù hợp hơn với những gì quan sát được.