סוגיות במדע

מה שמאפיין את המדע מתחומי ידע אחרים זה שינויי תפיסה והתעצבות במשך דורות עקב תגליות והבנות אשר את המסקנות מהן מביאים לידי ביטוי בתיאוריה, במודלים ובשכלולי טכנולוגיה.
בדרך כלל אין תמימות דעים מוחלטת לגבי תהיות, סיבות ותופעות, וניתן לגלות הבנות ופרשנויות שונות לגבי תופעה מסוימת. אין זה נדיר למצוא מדענים החלוקים בדיעותיהם ומנהלים ביניהם דו שיח של חירשים לגבי הסבר לתופעה מסוימת. כמו כן, יכולות בו זמנית להתקיים תיאוריות מקבילות המנסות להסביר ולפרש סוגיות מסוימות. כך למשל, תיאורית האבולוציה של דרווין מתנהלת לצד למארק, או מודל "המצב היציב" לצד מודל "המפץ הגדול".
מכל מקום, מה שמייחד את הגישה המדעית לעומת תחומי ידע שונים הוא התגבשותו והתחדשותו באופן מתמשך במשך דורות של מדענים, אשר כל אחד מנסה לתת חיזוק לידע שקיבל ולהוסיף ולעצב למען הדורות הבאים את הידע שלו.
למדע יש אמינות בקרב הקהילה הרחבה ויש המגזימים במאפייניו ורואים בו כספק הסבר של "ראה וקדש" בעוד שאין מודעות לחולשותיו אשר ניתן למצוא אותן ברגע שמסתכלים עליו מחוץ לקופסה מאספקט של פילוסופיה של המדע.

המדע הקלאסי
המדע הקלאסי מתנהל באופן הבא: נוצרת היפותזה, שהיא רעיון מקדים להסבר מסוים, ואז מעמידים אותו או בניסוי מעבדה או בתצפית בשמיים, ואם אכן תוצאות הניסוי או התצפית הן בהתאם להנחה הראשונית, ההיפותזה, אזי ההיפותזה הופכת להיות לחוק או להסבר מדעי. והיה ותוצאות הניסוי או התצפית לא מסתדרות עם ההיפותזה, אזי יש לחפש הסבר חלופי לתופעה. כדוגמה אפשר להביא את ההנחה שמאחר ושני קטבים מנוגדים של מגנט מושכים זה את זה, אם אנחנו נצמיד שני מגנטים בעלי קטבים זהים, אזי תהיה דחייה הדדית ביניהם. לפי דוגמה זו יצרנו היפותזה לגבי שני המקרים של קטבי המגנט, ואכן בניסוי התממשה ההנחה המוקדמת וכך זה הפך להיות לחוק בתחום המגנטיזציה. אם בעת הניסוי היה קורה דבר המנוגד למה שהנחנו מראש, אזי הניסוי היה יוצר עובדה שההנחה היתה שגויה. יש לציין שהמדע בתקופת יוון הקלאסית לא הסתמך על ניסויים או תצפיות. ההבנה היתה מבוססת על הבנות שכליות ולא על דגש לגבי מהות התופעות. כך לפי אריסטו, הטלת גופים השונים במסתם ארצה תבוא לידי ביטוי כשגוף מסיבי יותר יגיע מהר יותר לאדמה מאשר גוף פחות מסיבי. רק כעבור כ1,500 שנה ביצע גלילאו ניסוי בהטלת גופים והגיע למסקנה שכולם מגיעים יחד לאדמה בלי קשר למסתם.

קלסיפיקציה של חוק מדעי
נביא כדוגמה את הסיפור על ניוטון לפיו כאשר ישב תחת עץ תפוחים, נפל על ראשו תפוח. בעודו תוהה מדוע תפוח נפל על ראשו ולא עלה השמימה בכיוון הפוך, צץ בראשו רעיון לגבי התפוח. ישנו כוח בלתי נראה המושך גופים אלו לאלו וכך התפוח נמשך לכדור הארץ. אותו כוח בלתי נראה חל גם במרחבי היקום והוא אותו כוח אשר מושך גרמי שמים אלו לאלו וזה בא לידי ביטוי במסלולי הקפה של גרמי שמים המקיפים אלו את אלו. יש כאן דוגמה של הפיכת חוק פרטי של אירוע מקומי לחוק אוניברסלי.

תער אוקהם
לפי העיקרון של "תער אוקהם", אם יש יותר מהסבר אחד לתופעה מסוימת, אזי ההסבר התמציתי יותר יועדף מאשר הסבר שיש בו מורכבות יתרה. חוק זה הינו על שמו של ויליאם אוקהם, נזיר אנגלי מהמאה ה-14. על פי החוק הנקרא על שמו, יש צורך להמנע מהסברים מיותרים וכאשר קיים יותר מהסבר אחד לאותה תופעה, בוחרים בהסבר הפשוט שמכיל מה שפחות חוקים ומושגים. זהו כלל מנחה למדענים כאשר הם מפתחים היפותזות והסברים לגבי תופעה מסוימת. ובתמציתיות: אין להרבות בישויות יותר מכפי הצורך. דוגמה קלאסית שניתן להביא לגבי שימוש בכלל זה הוא המודל ההליוצנטרי של קופרניקוס, שהיה הרבה יותר פשוט מהמודל שקדם לו, הגאוצנטרי, לפיו כדור הארץ הוא מרכז הכל וכל כוכבי הלכת יחד עם השמש, מקיפים אותו. ברבות הימים, כדי לשמור בחיים מודל זה (המודל הגאוצנטרי), הוסיפו מעגלי משנה לתנועות סביב כדור הארץ, דבר שסיבך את התיאוריה. קופרניקוס, בין היתר כדי להגן על המודל שלו לפיו השמש במרכז, טען בפני הכנסיה שנפגעה מהמודל שלו, שהמודל שלו עדיף מבחינה זאת שהוא נוח יותר לחישובים מתמטיים ולא בהכרח כמייצג את המציאות.

עקרון ההפרכה של פופר
קארל פופר פילוסוף המדע, התנער משיטת האינדוקציה לפיה המדע מתקדם על בסיס ניסויים בודדים שהופכים להיות חוקי טבע. מה שהוא הציע היה את עקרון ההפרכה. לדידו, צריך להגדיר היפותזה מדעית כך שניתן יהיה להעמידה בניסוי או בתצפית עם אפשרות להפריך אותה. מבחינתו של פופר, מודל מדעי אינו מקובל בזכות הוכחה אלא אם עמד בהפרכה וככל שעמד ביותר הפרכות, הרי שהוא הופך להיות יותר מקובל. יש לציין שגם אם תיאוריה מסוימת שהפכה להיות מקובלת לא שורדת ניסוי בודד או תצפית בודדת, היא לא בהכרח נדחית. אזי היא הופכת להיות תיאורית עד-הוק, כל עוד אין תיאוריה אחרת הראויה להחליף אותה. גם יוצאים מנקודת הנחה כי הניסוי המופרך התקיים בתנאים חריגים או שהמכשור לא פעל כהלכה.

הגישה האינסטרומנטלית
על פי גישה זו, תיאוריות ומושגים לא נועדו להציג את המציאות הצרופה כפי שהיא. כל אלו משמשים לא יותר מאשר כלי לניבוי תופעות. לעומת הזרם האינסטרומנטלי, קיים זרם הריאליזם המדעי, אשר כן חש מחויבות מדעית לקבוע האם התיאוריות המדעיות אמיתיות או שקריות. ניתן להביא כדוגמה את מבנה האטום. אף אחד לא ראה אטום במיקרוסקופ ובוודאי לא חלקיקים של האטום. מודל האטום המקובל הוא על פי ארנסט רדפורד, אשר תיאר ב-1911 את מודל האטום וכך ננטש מודל קודם אשר כונה מודל "עוגת הצימוקים". הרעיון של רדפורד הוא שבמרכז האטום יש גרעין (פרוטון) ומסביבו חגים חלקיקים. את הרעיון הזה הוא קיבל בהשראת מבנה מערכת השמש כפי שהוא הזה זאת בחלום. אך בלי כל קשר למבנה אטום, מעשית הצליחו לבנות פצצה אטומית המבוססת על אפקט שרשרת של ביקוע האטום, פצצה שסיימה את מלחמת העולם השנייה.

בעיית האינדוקציה
כאמור המדע הקונבנציונלי מבוסס על תהליך האינדוקציה. מניסוי בודד של היפותזה או ניסויים בודדים, הופכים אותה לחוק מדעי. בעצם העובדה שממקרה פרטי מסיקים מסקנה כללית, יש כאן כשל לוגי. מהיתקלות בחסידה אחת לבנה, או באלף חסידות לבנות, יוצאים מנקודת הנחה שכל החסידות לבנות. אך די בפעם אחת בהיתקלות בחסידה שחורה כדי שהמסקנה תופרך. למעשה הוכחה דרך אינדוקציה זהו דבר העומד על כרעי תרנגולת, זהו למעשה כשל לוגי, אבל בכל זאת משתמשים בו בהקשר המדעי. הפילוסוף דיוויד יום עמד על כך שיש כשל לוגי בהכלת ניסיון העבר על העתיד. כאמור קארל פופר שלל את הגישה האינדוקטיבית ובחר בשיטת ההפרכה כקנה מידה לתקפות היפותזה מדעית.

תומס קון- מהפיכות במדע
לפי תומס קון, פילוסוף והיסטוריון של המדע, אין המדע מתקדם בתורה לינארית דרך העמדת היפותזות בניסוי או בתצפית. לדידו האמת המדעית לא נקבעת על ידי קני מידה אובייקטיביים אלא על ידי הסכמה של הקהילה המדעית. הוא יצר מושג חדש למילה פרדיגמה שזו מסגרת שמקבלים עליהם מדענים בתקופה מסוימת ושבאה לידי ביטוי גם בספרי לימוד ומכשור מדעי. יכולות גם להיות כמה פרדיגמות בו זמנית, והאוחזים בהן משוחחים ביניהם בצורת דו שיח בין חירשים.
בספרו "המבנה של מהפיכות מדעיות" הוא מעלה את הרעיון שהמדע מתקדם דרך מהפיכות עקביות ולא דווקא בצורת ידע מצטבר. לתיאוריה מדעית קודמת אין כל קשר לזאת שמחליפה אותה, כמו במהפיכה צבאית או דתית. המהפיכות הן יותר מבוססות על אמונה ותפיסה חברתית והשקפת עולם של המדענים, והרקע התרבותי שלהם משפיע עליהם ועל האמיתות המדעיות לכאורה שהם יוצרים. הדוגמה האולטימטיבית שקון מביא היא בספרו "המהפיכה הקופרניקאית", אשר יצרה את התפיסה ההליוצנטרית לפיה השמש הנה מרכז הכל ולא כדור הארץ. מהפיכה חשיבתית זו היתה לה השפעה עצומה על המדע, החברה והדת. זו היתה מהפיכה מוחלטת והתפיסה החדשה אין לה ולו שום קשר עם זו שקדמה לה, הגאוצנטרית.