Tieteen kehitysdynamiikka

Tomi Kokkonen (julkaistu 15.11.2009)

Yksi tieteenfilosofian perinteisistä peruskysymyksistä on ollut tieteellisen tiedon luonne. Tästä näkökulmasta on kiinnostava filosofinen kysymys, mitä tapahtuu tieteen kehittyessä. Lisääntyykö tietomme, tuleeko siitä laadullisesti parempaa, vai onko kyse kenties muutoksesta ilman tiedollista edistystä? Toinen filosofinen syy olla kiinnostunut tieteen kehitysdynamiikasta on tieteellisten teorioiden realistisuus. Jos teoriat muuttuvat, missä määrin voimme sanoa, että ne kuvaavat todellisuutta? Kolmas seikka, jonka vuoksi tieteenfilosofit ovat olleet kiinnostuneita tieteellisestä kehityksestä, on ollut yhä suurempi kiinnostus konkreettista tieteellistä toimintaa kohtaan: abstraktista tiedekuvasta ja filosofialähtöisistä ongelmista on osittain siirrytty tutkimaan, mitä tosiasiallisessa, vielä ”kesken” olevassa tieteessä tapahtuu ja millaisia filosofisia ongelmia tiede itse synnyttää. Yksi osa tätä on sen tutkiminen, millaisia käsitteellisiä ja teoreettisia muutoksia tieteen kehittyessä tapahtuu.

Tässä artikkelissa keskitytään lähinnä tieteellisen tiedon muutoksen luonteeseen, erityisesti Thomas Kuhnin ja Imre Lakatosin teorioihin, jotka ovat olleet tieteen kehitysdynamiikasta käydyn keskustelun keskiössä. Artikkelin lopussa palataan kysymyksiin tieteen edistyksestä, tieteellisestä realismista sekä tieteenfilosofian ja empiirisen tieteentutkimuksen suhteeseen tieteen kehitysdynamiikan tutkimuksessa.
  1. Faktojen keräämisestä teoriamuutokseen
  2. Teoriamuutoksesta paradigmavaihdokseen: Thomas Kuhn
  3. Paradigmoista tutkimusohjelmiin: Imre Lakatos
  4. Tiede totuuden lähestyjänä: Ilkka Niiniluoto
  5. Tieteenfilosofian naturalistinen käänne ja tieteen kehitysdynamiikka
  6. Tieteen kehitysdynamiikan tutkimus Suomessa
  7. Suositeltavaa jatkolukemista
  8. Kirjallisuus
  9. Internet-lähteet



Faktojen keräämisestä teoriamuutokseen

Yleisen käsityksen mukaan tieteessä yksinkertaisesti kerätään tietoa faktoista. Tieteen kehittyminen olisi näin vain faktojen kasautumista: tutkijat tekevät empiiristä tutkimusta, muodostavat hypoteeseja siitä, mitä ei ole vielä saatu selville, ja testaavat näitä hypoteeseja. Tiede ei kuitenkaan toimi näin yksinkertaisesti. Osasyynä tähän ovat ns. havaintojen teoriapitoisuus ja teoriaholismi. Seuraavassa esitetään melko tiiviisti, mistä näissä on kyse, ja mitä merkitystä tällä on tieteen kehitysdynamiikan kannalta.

Loogiset positivistit ajattelivat 1900-luvun alussa, että tieteen kielessä voitaisiin erottaa toisistaan havaintokäsitteet, joilla havaintoja voidaan kuvata teorianeutraalisti, ja teoreettiset käsitteet, jotka ovat työkaluja havaittujen faktojen teoreettiseen systematisointiin, mutta eivät muuta havaintokäsitteillä ilmaistujen väitteiden merkitystä. 1950-luvulta lähtien Norwood Hanson, Thomas Kuhn, W.V.O. Quine ja monet muut alkoivat kuitenkin esittää argumentteja, jotka kyseenalaistivat tämän käsityksen. Ensiksikin havainto- ja teoreettisia käsitteitä ei voida erottaa toisistaan semanttisesti. Toiseksi käytetty teoreettinen käsitteistö ja teoreettiset ennakkokäsitykset kohteesta vaikuttavat tapaan jäsentää, mitä havainnon kohteessa tapahtuu, miten havainnot tulkitaan ja mille väitteille havaintojen voidaan katsoa olevan todistusaineistoa.

Ajatellaanpa vaikkapa kysymystä siitä, kiertääkö maa aurinkoa vai toisin päin. Joku voisi ehkä sanoa, että näyttää siltä, että aurinko kiertäisi maata. Miksi? Miltä sitten näyttäisi, jos maa kiertääkin aurinkoa ja pyörii akselinsa ympäri? Havainto on sama, mutta sen tulkinta jommaksikummaksi (havainnoksi maan liikkeestä tai havainnoksi auringon liikkeestä) tekee jo teoreettisen oletuksen, molemmissa tapauksissa. Tulkinta riippuu muista oletuksista.

Toisin sanoen tieteelliset havainnot eivät ole ”puhtaita” siinä mielessä, että ne olisivat täysin samoja riippumatta siitä, minkä teorioiden puitteissa havaintoja tehdään ja tulkitaan. Tästä ei seuraa, että teoriat yksin määräisivät havaintojen sisällöt tai että mikä tahansa havainto voitaisiin suoraan tulkita millä tahansa tavalla – kyse on havaintojen eriasteisista teoriapitoisuuksista.

Teoriat ovat kuitenkin kokonaisuuksia, joissa käsitteiden merkitykset määrittyvät osittain toistensa avulla ja teoreettisten väitteiden sisällöt riippuvat osittain toisten teoreettisten väitteiden sisällöistä. Tämä tarkoittaa sitä, että yksittäisiä faktaväitteitä ei voi testata yksinään. Jos havainnot eivät sovi yhteen hypoteesin kanssa, jossakin on vikaa, mutta ei voida päätellä suoraan, missä: onko testattava hypoteesi väärässä vai onko teoriassa jossain muualla virheitä, jotka korjaamalla hypoteesi saataisiin ”pelastettua”? Ajatellaan esimerkiksi maakeskeistä tähtitieteellistä mallia. Malli joutui ongelmiin, kun tarkemmat havainnot osoittivat planeettojen radat epäjohdonmukaisiksi. Tämä ei kuitenkaan heti johtanut maakeskeisyydestä luopumiseen, vaan oletuksia planeettojen kiertoratojen luonteesta muutettiin.

Voi myös olla, että oletukset tutkittavasta kohteesta voivat olla vääriä. Emme aina tiedä kaikkia havaintotilanteessa vaikuttavia häiritseviä tekijöitä: esimerkiksi väärät ennusteet planeetan kiertoradasta voivat johtua tuntemattomasta planeetasta, joka vaikuttaa tutkittavan planeetan kiertorataan, ei käytettyjen fysiikan teorioiden virheellisyydestä. Kohde on myös voitu tulkita alun alkaenkin väärin (teorian näkökulmasta). Niinpä mikään yksittäinen havainto tai tieteellinen koe ei yksinään riitä ratkaisemaan tutkittavan hypoteesin kohtaloa. Teoriat ja apuoletukset, jotka liittävät teorian havaintoihin, kohtaavat havainnon tai koetilanteen kokonaisuutena. Tämä väite tunnetaan Duhem–Quine-teesinä fyysikko Pierre Duhemin (1861–1916) ja filosofi Willard Van Orman Quinen (1908–2000) (ks. Quine, Willard Van Orman) mukaan. Teesistä seuraa teorioiden empiirinen alimääräytyneisyys: rajallinen määrä havaintoja ei ratkaise teorian totuutta, vaan voi sopia yhtä hyvin yhteen kahden kilpailevan teorian kanssa, esimerkiksi maa- ja aurinkokeskeisen aurinkokuntamallin kanssa.

Havainnon teoriapitoisuudesta johtuen tieteen kehitys ei ole teorianeutraalien faktojen kerääntymistä, vaan yhdistelmä lisääntyviä empiirisiä havaintoja ja teorioiden muuttumista. Tyypillisesti uudet teoriat kumoavat vanhoja teorioita olemalla niiden kanssa osittain ristiriidassa. Edellä kuvatusta teoriaholismista (teorioiden kokonaisvaltaisuudesta) seuraa, että erilaisia tapoja korjata teorioita on yleensä useampia ainakin periaatteessa. Teoriat voivat muuttua asteittain, pienillä korjauksilla. Esimerkiksi maakeskeistä aurinkokuntamallia voi parantaa muuttamalla oletuksia yksittäisten planeettojen kiertoradoista sitä mukaa, kun ongelmia tulee eteen. Tai teoriamuutos voi olla radikaalimpaakin: maakeskeisen teorian perusoletuksesta, maan keskeisyydestä, voidaan luopua kokonaan ja siirtyä täysin uuteen teoriaan.


Teoriamuutoksesta paradigmavaihdokseen: Thomas Kuhn

Thomas Kuhn (1922–1996) julkaisi vuonna 1962 teoksen The Structure of Scientific Revolutions, josta on tullut yksi tieteenfilosofian suurimmista klassikoista. Hän tarkastelee siinä tieteellisten vallankumousten rakennetta: radikaalia teoriamuutosta ja siihen liittyviä muita ilmiöitä. Hänen mukaansa jokapäiväistä tutkimusta, ns. ”normaalitiedettä”, ohjaa tutkimusalan kulloinenkin paradigma. Paradigman sisällä tieto kertyy ja teoriat tarkentuvat. Tieteellisessä vallankumouksessa paradigma vaihtuu, jolloin tiedossa ja teorioissa ei tapahdu määrällinen, vaan laadullinen muutos.

Paradigman käsite pitää sisällään hyvin monenlaisia, toisiinsa liittyviä asioita. Paradigmaan kuuluvat ensiksikin tieteenalalla kollektiivisesti hyväksytyt metafyysiset oletukset siitä, minkä tyyppisiä asioita maailmassa on ja millaisia ei ole. Tämä rajoittaa sitä, millaisia olioita voidaan teorioissa olettaa ja millaisia selitysperiaatteita voidaan käyttää, ja millaiset kysymyksenasettelut ovat ylipäänsä mielekkäitä. Toiseksi paradigmaan kuuluvat metodologiset periaatteet esimerkiksi todistusaineiston tuottamisesta ja arvioinnista. Kolmanneksi paradigmaan kuuluvat tiedolliset arvot: mitä pidetään kiinnostavana tutkimuksena, mitkä tavoitteet ovat tärkeitä ja millaisia piirteitä on hyvin muodostetulla teorialla. Neljänneksi paradigmaan kuuluu jaettu intellektuaalinen tausta. Saman tieteenalan tutkijat jakavat samanlaisen koulutuksen, tuntevat suurin piirtein saman kirjallisuuden ja ovat harjoitelleet samoja tutkimustapoja. Tutkijat jakavat samat malliesimerkit, ideaalitapauksina pidetyt konkreettiset esimerkit hyvästä tutkimuksesta, päättelystä, ongelmanratkaisusta, teorianmuodostuksesta jne. Juuri malliesimerkit ja intellektuaalinen tausta ohjaavat tutkijoiden intuitioita ja tiedollista arvostelmia ongelmatapauksissa ja pitävät paradigman – ja tieteenalan – yhtenäisenä.

Myöhemmin Kuhn teki paradigman käsitteen sisällä käsitteellisen erottelun malliesimerkkien ja tieteenalamatriisin välillä. Tieteenalamatriisi pitää sisällään metafyysiset oletukset, metodologiset periaatteet, tiedolliset arvot ja intellektuaalisen taustan. Tieteenalamatriisi siirtyy uusille tutkijoille osittain julkilausuttuina metodologisina periaatteina ja teorioina, mutta osittain malliesimerkkien kautta ns. hiljaisena tietona: tieteilijät oppivat tieteenalansa periaatteet ymmärtämällä malliesimerkit ja osaamalla soveltaa niiden avulla opittua tietotaitoa. Tämä sosiaalisesti opittu hiljainen tieto on osa tieteenalan kokonaistietomäärää siinä missä julkilausutut teoriatkin.

Kuhnin teoriassa kypsää tiedettä voi esiintyä vain paradigman vallitessa. Kun tällaista ei vielä ole, tutkijat voivat esimerkiksi työskennellä erilaisilla metodologisilla periaatteilla, tehdä toistensa kanssa ristiriitaisia taustaoletuksia, etsiä vastauksia eri tutkimuskysymyksiin samoistakin ilmiöistä, käyttää eri käsitteistöjä, tarkoittaa eri asiaa samalla termillä jne. Toisin sanoen eri tutkijoiden työt ovat keskenään yhteen sopimattomia: eri tutkijoilla on erilaiset päämäärät, erilaiset onnistumiskriteerit tutkimukselle ja erilaiset tavat arvioida havaintoaineiston tukea esitetyille väitteille. Tehokas työnjako ja uuden tutkimuksen rakentaminen toisten tutkijoiden jo tekemille tuloksille ei ole mahdollista, eikä liioin tulosten ja todistusaineistojen yhteismitallinen vertaisarviointi, joka on välttämätöntä tieteen itsekriittisyydelle ja itseäänkorjaavuudelle. Vasta, kun jaettu perusta (paradigma) on saatu aikaiseksi, voi alkaa tehokas tieteellinen tutkimus.

Kuhn kutsuu paradigmatonta tieteen esihistoriaa tieteenalan esiparadigmaattiseksi vaiheeksi. Paradigman puitteissa tapahtuva tiede on normaalitiedettä. Paradigman puitteissa normaalitieteilijä tietää, mitä tutkia, millä välineillä ja milloin on saatu aikaiseksi kiinnostava tieteellinen tulos. Normaalitiede on pääasiassa uusien faktojen keräämistä, teorioiden ja olemassa olevin tulosten viilaamista elegantimmiksi, yleispätevimmiksi ja yksityiskohtaisemmiksi. Teorioiden ennustusvoimaa pyritään tarkentamaan ja uusia ilmiöitä pyritään liittämän teorioiden alaan. Tutkimukseen suhtaudutaan ikään kuin palapelin rakentamisena: kaikkiin aukkokohtiin oletetaan olevan olemassa oikea pala, joka odottaa vain löytämistä. Olemassa olevat välineet riittävät lopulta koko kuvan rakentamiseen kohteesta.

Vastaan voi kuitenkin tulla ongelmia, jotka eivät yksinkertaisesti ratkea, tai niitä varten joudutaan tekemään tekaistuja ratkaisuja, jotka ovat poikkeuksia yleisistä säännöistä. Tällaiset anomaliat ovat ylipäänsä mahdollisia vain normaalitieteessä. Esiparadigmaattisessa tieteessä on vain ongelmia, joihin ei ole ratkaisuja, mutta normaalitieteessä on toisaalta ongelmia, joihin yritetään löytää ”teknistä” ratkaisua olemassa olevilla välineillä, ja toisaalta ongelmia, joihin välineet eivät sovellu. Kun anomalioita kertyy tarpeeksi, tieteenala joutuu tieteelliseen kriisiin. Tämä ei tapahdu heti, sillä yksittäiset anomaliat eivät johda koko normaalitieteen hylkäämiseen muuallakin, eikä ole järkevää hylätä koko paradigmaa ilman mitään vaihtoehtoa. Lisäksi voidaan ajatella, että anomalian kohdalla vain tulevat vastaan kyseisen tieteenalan rajat. Juuri anomaliat kuitenkin kiinnostavat tutkijoita eniten ja niitä pyritään selittämään kaikin mahdollisin keinoin. Osa anomalioista ehkä ratkeaakin, mutta kun ratkeamattomien anomalioiden määrä kasvaa, tutkijoiden usko paradigmaan alkaa kadota. Ratkaisuiksi aletaan tarjota teorioita, jotka rikkovat paradigmaattisen tutkimuksen taustaoletuksia ja metodologisia periaatteita. Tieteelliseen keskusteluun nousee yhä enemmän tieteenalan perustaa koskevia tieteenfilosofisia kysymyksiä, joita normaalitieteessä pidettäisiin turhina tai ainakin toisarvoisina.

Kriisivaihe kestää, kunnes on siirrytty uuteen paradigmaan. Tähän voi mennä aikaa ja siirtymävaiheessa voi esiintyä useita kilpailevia teorioita ja metodologisia koulukuntia. Jotta uuteen paradigmaan voidaan siirtyä, sen täytyy kyetä ratkaisemaan kyllin moni anomalia, jota edeltäjä ei kyennyt ratkaisemaan, mutta säilyttää mahdollisimman paljon edeltäjänsä ongelmanratkaisukyvystä. Kun uuteen paradigmaan on siirrytty, teoreettinen kuva maailmasta on muuttunut. Kyse ei ole vain siitä, että nyt tiedettäisiin uusia asioita, vaan kuva vanhoistakin ilmiöistä on voinut muuttua. Tämä ei koske vain teorioiden esittämiä väitteitä esimerkiksi ilmiöistä ja niiden välisistä vuorovaikutussuhteista ja laeista, vaan myös peruskäsitteistö ja metafyysiset oletukset voivat muuttua. Esimerkiksi kun siirryttiin Newtonin mekaniikasta suhteellisuusteoriaan, massan käsitteen merkitys ja suhde muuhun fysikaaliseen peruskäsitteistöön muuttui, samoin kuin metafyysiset oletukset ajan luonteesta.

Tällaisten muutosten jälkeen uusia ja vanhoja teorioita ei voida kääntää suoraan toistensa kielille. Lisäksi vastaava muutos on tapahtunut myös hiljaisessa tiedossa. Tutkijat eivät jaa samoja malliesimerkkejä eivätkä samoja intuitioita ja tiedollisia kriteerejä aiempien tutkijoiden kanssa. Kuhnin mukaan eri paradigmat ovat yhteismitattomia: niiden esittämiä väitteitä ei voida suoraan verrata. Teorioilta puuttuu yhteinen mitta, jonka perusteella voisi puhua esimerkiksi tiedon kasvusta siirryttäessä paradigmasta toiseen. Tiedossa on tapahtunut laadullinen muutos.

Koska yhteinen mitta puuttuu, uuden paradigman valintakaan ei voi oikeastaan olla rationaalinen prosessi. Uutta paradigmaa ei todisteta paremmaksi kuin vanha tai sen muut kilpailijat. Uudesta paradigmasta vakuututaan. Tästä syystä yksi Kuhnin näkemyksen seuraus näyttäisi olevan, että tieteen edistyksestä on mielekästä puhua vain lokaalisti, paradigman sisällä, mutta ei siirryttäessä paradigmasta toiseen. Tästä syystä myös ajatus, että tiede kehittyy kohti parempaa kuvaa todellisuudesta, voi tuntua uhatulta.


Paradigmoista tutkimusohjelmiin: Imre Lakatos

Kuhnin teoria on ollut vaikutusvaltainen, mutta saanut myös paljon kritiikkiä osakseen. Paradigman käsitettä on kritisoitu epämääräisyydestä ja kaikenkattavuudesta (ks. Masterman 1970) ja yhteismitattomuuden ajatusta on pidetty monimerkityksisenä. Esimerkiksi Ian Hacking (1983) erottelee toisistaan tutkimuskohteiden yhteismitattomuuden (ts. teorioilla on eri tutkimusongelmat ja ratkaisut niihin), teoreettisten käsitteiden merkitysyhteismitattomuuden ja historiallisesta etäisyydestä johtuvan vaikeuden ymmärtää, mistä vanhassa teoriassa käytännössä oli kyse. Mika Kiikeri ja Petri Ylikoski (2004) lisäävät listaan metodologisen yhteismitattomuuden, joka liittyy standardien arviointiperustojen erilaisuuteen. Stephen Toulmin (joka itse asiassa esitti paradigman ajatuksen jo ennen Kuhnia (Toulmin 1961)) piti Kuhnin näkemyksiä radikaalista käsitteellisestä muutoksesta vääränä ja esitti tilalle biologiselle evoluutiolle analogista asteittaisempaa muutosta (Toulmin 1972). Kaiken kaikkiaan Kuhnin suoraviivainen ajattelu monoliittisista paradigmoista, jotka yksiselitteisesti ja irrationaalisin perustein vaihtuvat, on kyseenalaistettu. Tärkeimmäksi kriitikoksi ja vaikutusvaltaisimman vaihtoehtoisen näkemyksen kehittäjäksi nousi Imre Lakatos (1922–1974).

Lakatos (1970, 1978) ottaa lähtökohdakseen kaksi vastakkaista näkemystä, Kuhnin paradigmamallin ja Karl Popperin (1902–1994) kriittisen rationalismin (Popper 1963). Popperin mukaan tieteen rationaalisuuden ytimessä on jatkuva kriittisyys, jossa ei pyritä etsimään teorioille tukea, vaan empiiristä vastaevidenssiä, joka falsifioisi teoriat, osoittaisi ne epätosiksi. Jos tällaista löytyy, teoria hylätään. Popperilainen tiede on siis jatkuvassa vallankumoustilassa. Popper piti Kuhnin ”normaalitieteilijöitä” dogmaatikkoina ja kritisoi Kuhnin näkemystä tieteellisistä vallankumouksista irrationaalisena. Lakatos oli Popperin kanssa samaa mieltä siitä, että Kuhnin mallista puuttuvat kriteerit tieteellisen muutoksen rationaalisuudelle, mutta piti Popperin kriteerejä liian tiukkoina. Jos jokainen teorian kanssa yhteen sopimaton havainto kumoaisi teorian, eivät teoriat koskaan kehittyisi. Lakatos yhtyi Kuhnin ajatukseen siitä, että tieteessä on joukko ydinoletuksia, joista pidetään dogmaattisestikin kiinni, mutta piti tätä oleellisena osana tieteen rationaalista metodologiaa sekä oletusten systemaattista empiiristä testaamista ja sisällytti tämän ajatuksen teoriaansa.

Lakatos puhuu paradigman sijasta tieteellisistä tutkimusohjelmista. Tutkimusohjelmat ovat historiallisesti toisiaan seuraavien teorioiden jonoja, joita sitovat toisiinsa jaetut metodologiset oletukset. Nämä metodologiset oletukset kertovat mm. mitkä teoreettiset oletukset ovat ydinoletuksia, joista tulee pitää kiinni, ja mitkä ovat apuoletuksia, joista voi luopua. Tutkimusohjelman ”kova ydin” ja metodologiset oletukset vastaavat Kuhnin paradigmaa. Apuoletukset muodostavat ”suojavyöhykkeen” (protective belt) ytimen ympärille. Kun tieteilijä kohtaa teorian kanssa yhteen sopimattomia havaintoja, korjaukset tehdään suojavyöhykkeeseen.

Tutkimusohjelman sisällä tapahtuu edistystä, kun teoria korvataan paremmalla, samat ydinoletukset säilyttävällä teorialla. Teorian paremmuudelle ja tieteelliselle edistykselle on kaksi mittaria: teoreettinen ja empiirinen. Teoria on teoreettisesti edistynyt tai progressiivinen edeltäjäänsä nähden, jos sillä on enemmän empiiristä sisältöä, eli jos siitä voidaan johtaa enemmän väitteitä havaittavista ja testattavista ilmiöistä. Teoria on empiirisesti progressiivinen, jos nämä uudet väitteet saavat empiiristä tukea. Kuten Kuhnilla, myös Lakatosilla tällaista suoraviivaista edistystä tapahtuu vain tutkimusohjelman sisällä. Jos taas ydinoletuksia muutetaan, vaihtuu tutkimusohjelma, mikä vastaa Kuhnin tieteellistä vallankumousta. Lakatos ei kuitenkaan jaa Kuhnin kanssa sitä sosiologista oletusta, että yksittäinen paradigma dominoisi kokonaista tieteenalaa, vaan samalla tieteenalalla voi olla käynnissä useita eri tutkimusohjelmia, ”koulukuntia”. Kuhnin normaalitiede olisi erikoistilanne, jossa yksittäinen tutkimusohjelma on saanut monopoliaseman.

Lakatosin teoriassa tutkimusohjelmien hylkääminen ja uusien omaksuminen ei ole irrationaalista, vaan myös tutkimusohjelmia ja niiden ydinoletuksia testataan. Tutkimusohjelmia testataan niiden hedelmällisyydellä ja ydinoletuksia testataan osana tutkimusohjelmaa. Kokonainen tutkimusohjelma on progressiivinen, jos se kykenee (ydinoletustensa ja metodologisten sääntöjensä puitteissa) tuottamaan uusia teorioita, jotka ovat empiirisesti progressiivisia edeltäjiinsä nähden. Jos tutkimusohjelma ei tähän kykene, se on degeneroituva, taantuva, ja se tulisi hylätä uuden, progressiivisen tutkimusohjelman tieltä. Näin myös suoran empiirisen testauksen ulkopuolella olevat ydinoletukset tulevat testatuksi ja niiden hyväksyminen tai hylkääminen on rationaalista. Progressiivisiin tutkimusohjelmiin sisältyvät ydinoletukset hyväksytään, degeneroituviin sisältyvät hylätään.

Tieteen kehittyminen on siis Lakatosille pitkällinen, dynaaminen prosessi, jossa tieteen historian kuluessa erilaisia asioita testataan eri nopeuksilla. Yksittäiset havaintoväitteet saavat tukea tai ne kumotaan testaamalla niitä. Teoriat, joista havaintoväitteet on johdettu, muuttuvat ajan myötä, kun niitä sovitetaan yhteen tehtyjen havaintojen kanssa. Teoriamuutosta ohjaa kuitenkin se, että tehdyt muutokset kykenevät ennustamaan oikein myös uusia havaintoja. Vielä pidemmän ajan kuluessa, sukupolvia kestävän tutkimuksen myötä degeneroituvat tutkimusohjelmat karsiintuvat, uusia tutkimusohjelmia syntyy, progressiiviset tutkimusohjelmat valikoituvat ja myös ydinoletukset ja metodologiset periaatteet tulevat testatuksi. Tätä ajatusta voisi periaatteessa jatkaa vielä yhden askeleen pidemmällekin, koskemaan metafyysisiä väitteitä: jos jonkin tietyn metafyysisen oletuksen poistuminen tutkimusohjelmista tekee systemaattisesti niistä progressiivisia, tämä metafyysinen oletus on väärä ja siitä tulisi luopua.


Tiede totuuden lähestyjänä: Ilkka Niiniluoto

Suomalaisista filosofeista erityisesti Ilkka Niiniluoto on tutkinut tieteen kehitystä. Hänen näkökulmansa aiheeseen liittyy tieteen edistyksen ja tieteellisen tiedon kasvun ajatukseen ja sen yhteyteen tieteelliseen realismiin, ajatukseen, että tieteelliset teoriat esittävät väitteitä todellisuudesta ja todet teoriat kertovat, millainen maailma todella on.

Näiden ajatusten välillä on monia yhteyksiä. Ensiksikin tieteellinen realismi voi liittyä ajatukseen tieteellisen kehityksen suunnasta. Joidenkin mukaan tieteen kehitysdynamiikka ja sitä ohjaavat tekijät johtavat kohti parempaa empiiristä menestystä ja ongelmanratkaisukykyä, mutta muuta ei sitten voidakaan sanoa. Tällaista näkemystä kannattavat esimerkiksi Larry Laudan (1977), Bas Van Fraassen (1980) ja myös Kuhn paradigman sisäisen edistyksen mittarina. Philip Kitcher (1993) puolestaan pitää tieteellisenä edistyksenä yhä suurempaa unifikaatiota: sitä, että teoriat yhdistävät mahdollisimman suuren määrän empiiristä dataa ja havaittuja lainomaisia yleistyksiä mahdollisimman pienellä määrällä teoreettisia väitteitä ja niistä tehtäviä päättelyaskelia. Monet muut, joukossa Niiniluoto, pitävät edistyksen mittana kuitenkin juuri totuutta muiden hyveiden ollessa toissijaisia tai korkeintaan indikaattoreita teorian totuudesta. Toiseksi monet ovat ajatelleet, että kuhnlaisista näkemyksistä tieteen kehitysdynamiikasta seuraa relativismi eri paradigmojen välillä (mukaan lukien Kuhn itse). Koska paradigmat ovat yhteismitattomia ja voimme tutkia väitteiden yhteensopivuutta havaittavaan todellisuuteen vain suhteessa johonkin paradigmaan, ei ole objektiivisia kriteerejä sille, mitkä väitteet ovat tosia. Näin ollen totuutta ei voisi pitää tieteellisen edistyksen mittarina ja koko ajatus tieteestä todellisuuden kuvaajana olisi vaikeuksissa. Kolmanneksi juuri tieteellistä edistystä on käytetty argumenttina realismin puolesta. Esimerkiksi Hilary Putnam on todennut, että tieteellinen realismi on ainut näkemys, joka selittää tieteen instrumentaalisen menestyksen (esimerkiksi paikkansapitävät ennusteet ja uuden teknologian) ilman, että kyseessä on ihme (Putnam 1975).

Niiniluodon edustaman kriittisen tieteellisen realismin (ks. Niiniluoto 1999) mukaan tieteelliset teoriat eivät ole yksiselitteisesti tosia tai epätosia kuvia todellisuudesta, vaan osittain käsitejärjestelmään suhteellisia, enemmän tai vähemmän tosia kuvauksia. Kaikkien ”keskeneräisten” tieteiden teoriat – ehkäpä kaikki olemassa olevat teoriat – ovat tarkkaan ottaen epätosia, mutta ne voivat olla enemmän tai vähemmän totuudenkaltaisia. Tieteen edistyessä teorioista tulee yhä totuudenkaltaisempia: ne lähestyvät totuutta. Tämä ei edellytä, että tieteellinen kehitys olisi vain yksityiskohtien viilaamista kuvan tarkentamiseksi, vaan teorioissa voi tapahtua suuriakin muutoksia ja voimme silti sanoa, että myös edellinen teoria oli lähempänä totuutta kuin sitä edellinen.

Niiniluoto argumentoi totuuden lähestymisen puolesta käytännöllisellä menestyksellä. Keskeinen osa hänen työstään on kuitenkin liittynyt totuudenkaltaisuuden (truthlikeness) eli verisimilituudin käsitteen täsmentämiseen ja sen osoittamiseen, miten tämä käsite mahdollistaa puheen totuuden lähestymisestä ja tiedon kasvusta, kun siirrytään yhdestä epätodesta teoriasta toiseen epätoteen teoriaan, ja miten tämä vastaa relativistien epäilyihin teorioiden yhteismitattomuudesta ja totuuskelvottomuudesta. (Ks. Niiniluoto 1984, 1987 ja 1998.)


Tieteenfilosofian naturalistinen käänne ja tieteen kehitysdynamiikka

Kuten edellä on käynyt ilmi, tieteenfilosofinen kiinnostus tieteen kehitysdynamiikkaan on perinteisesti liikkunut suhteellisen abstraktilla tasolla ja kiinnostuksen kohteena ovat olleet sellaiset filosofialähtöiset kysymykset kuin tieteellisen muutoksen rationaalisuus ja totuuden lähestyminen tieteellisen kehityksen tuotteena. Lisäksi keskustelussa on ollut selkeästi normatiivinen ote: kiinnostus kohdistuu hyvään tieteeseen. Konkreettisesta tieteenhistoriasta (oppihistoriasta ja tiedeinstituution historiasta) on etsitty lähinnä illustraatioita erilaisille näkemyksille ja näissäkin tapauksissa ollaan oltu kiinnostuneempia tiedollisen muutoksen rationaalisesta rekonstruktiosta kuin prosessin historiallisista yksityiskohdista. Tieteenfilosofit ovat tietysti ymmärtäneet, että konkreettiseen tieteenhistoriaan vaikuttaa kaikenlaisia tekijöitä, mutta he ovat halunneet abstrahoida siitä sen, mikä on keskeistä tieteelliselle prosessille tiedon tuottajana. Kiinnostuksen kohteena on ollut tiedollinen kehitysdynamiikka.

Käytännössä väitteet tieteellisen prosessin tiedollisesta luonteesta tekevät kuitenkin oletuksia tosiasiallisen tieteen toiminnasta: sen tosiasiallisesta historiasta ja niistä sosiologisista ja psykologisista tekijöistä, jotka siihen vaikuttavat. Monet tieteenfilosofit ovatkin viime aikoina kiinnostuneet empiirisestä tieteentutkimuksesta ja sen tulosten merkityksestä muihinkin tieteenfilosofisiin kysymyksiin. Tätä ilmiötä voisi luonnehtia tieteenfilosofian naturalistiseksi käänteeksi (ks. Ylikoski 1995, Kiikeri ja Ylikoski 2004), vaikkakaan kyse ei ole ehkä niinkään perinteisen tieteenfilosofian katoamisesta kuin rinnakkaisen tutkimusohjelman ilmaantumisesta sen rinnalle. Samaan aikaan tieteenfilosofit ovat olleet yhä kiinnostuneempia filosofisista kysymyksistä konkreettisissa tieteellisissä konteksteissaan ja niistä filosofisista kysymyksistä, jotka nousevat tieteellisistä sisällöistä. Erityistieteenfilosofiat (esim. biologian tai taloustieteen filosofia) ovat saaneet enemmän painoarvoa. Näiden molempien juuret ovat osittain tieteen kehitysdynamiikkaa koskevassa keskustelussa, vaikka ovatkin yleisempiä tieteenfilosofisia ilmiöitä. Ne näkyvät kuitenkin myös tieteen kehitysdynamiikkaa koskevassa keskustelussa – esimerkiksi siinä, että edellä luonnehdittujen kaltaisia suurilinjaisia teorioita ei juurikaan ole kehitetty, vaan huomio on alkanut keskittyä yksityiskohtaisempaan, usein tieteenalakohtaiseen analyysiin. Toisaalta esimerkiksi Jaakko Hintikka ja Matti Sintonen ovat kehittäneet tieteellisen keksimisen logiikkaa, jonka voisi ajatella osaksi tieteen kehitysdynamiikan rationaalista rekonstruktiota (Hintikka 1999, Sintonen 2004, Sintonen & Kiikeri 2004).

Esimerkkinä empiirisen ja filosofisen tutkimuksen yhdistämisestä tieteellisen prosessin ymmärtämiseksi voi mainita Ronald Gieren, joka on tutkinut tiedettä ja muun muassa malliesimerkkien roolia kognitiotieteen näkökulmasta (ks. Giere 1988). David Hull puolestaan on tarkastellut tieteellisen tiedon kehittymistä kulttuurievoluutioprosessina ja yrittänyt luoda tästä näkökulmasta kokonaiskuvaa siitä, miten tieteelliset ajatukset valikoituvat tiedeinstituution sisällä (Hull 1988). Esimerkkinä tieteellisen tiedon laadullisen muutoksen yksityiskohtaisemmasta historiallisesta analyysistä käy Ian Hacking, joka on kirjoittanut mm. todennäköisyyden (Hacking 1975) ja monipersoonallisuushäiriön (Hacking 1995) käsitteiden ja niistä teoretisoinnin historiaa.


Tieteen kehitysdynamiikan tutkimus Suomessa

Kuten edellä kävi ilmi, Ilkka Niiniluoto (1984, 1987, 1998) on tutkinut tieteen kehitystä tiedollisen edistyksen ja totuuden lähestymisen näkökulmasta. Hänen lisäkseen totuudenkaltaisuuden käsitettä on tutkinut Ilkka Kieseppä (1996). Thomas Kuhnin näkemyksiä on puolustanut mm. Veli Verronen (1986). Kuhnin pääesimerkkiä, siirtymistä maakeskeisestä aurinkokeskeiseen aurinkokuntamalliin, on tutkinut Raimo Lehti (esim. 1989). Teos Manninen, Kaukonen & Verronen (1985) kokoaa suomalaista tutkimusta tieteen kehitysdynamiikasta. Jaakko Hintikka, Matti Sintonen ja Mika Kiikeri ovat tutkineet tieteelliseen keksimiseen liittyviä kysymyksiä (ks. Hintikka 1999, Sintonen 2004, Sintonen & Kiikeri 2004).


Suositeltavaa jatkolukemista

Kiikeri, M. & P. Ylikoski (2004). Tiede tutkimuskohteena: Filosofinen johdatus tieteentutkimukseen. Gaudeamus, Helsinki.
– Johdantotason oppikirja, jonka luku 3 käsittelee mm. Kuhnin ja Lakatosin teorioita.

Niiniluoto, I. (1983). Tieteellinen päättely ja selittäminen. Otava, Helsinki.
– Edellistä vaativampi oppikirja, josta erityisesti luvut III.4. ja III.5. käsittelevät tässä käsiteltyjä teemoja perusteellisesti.

Kuhn, T. (1962). The Structure of Scientific Revolutions. University of Chicago Press, Chicago. Toinen, korjattu pianos 1970. Suomeksi: Tieteellisten vallankumousten rakenne. Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Art House, Helsinki.  1994.
– Tieteen kehitysdynamiikasta käydyn keskustelun helppolukuinen perusteos, joka on myös käännetty suomeksi.

Lakatos, I. (1978). The Methodology of Scientific Research Programmes: Philosophical Papers Volume 1. Cambridge University Press, Cambridge.
– Kokoelma, josta löytyvät Lakatosin keskeiset tieteen kehitysdynamiikkaa koskevat kirjoitukset.

Lakatos, I. & A. Musgrave (toim.) (1970): Criticism and the Growth of Knowledge. Cambridge University Press, Cambridge.
– Itsessään klassikoksi muodostunut artikkelikokoelma Kuhnin teoriaa käsitelleen symposiumin pohjalta.

Bird, A. (2000). Thomas Kuhn. Princeton University Press, Princeton.
– Johdanto Kuhnin filosofiaan ja siihen kohdistuneeseen kritiikkiin. Teos tarkastelee Kuhnin ajatuksia historiallisessa kontekstissaan ja niiden vaikutusta tieteenfilosofiseen keskusteluun, mutta arvioi teoriaa myös nykytieteenfilosofian näkökulmasta.

Larvor, B. (1998). Lakatos: An Introduction. Routledge, London.
– Filosofiseen kokonaiskuvaan pyrkivä johdanto sekä Lakatosin tieteenfilosofiaan että hänen matematiikan filosofiaansa ja muuhun ajatteluunsa.

Kirjallisuus

Bird, A. (2000). Thomas Kuhn. Princeton University Press, Princeton.

Feyerabend, P. (1981). Realism, Rationalism and Scientific Method: Philosophical papers, Volume 1. Cambridge University Press, Cambridge.

Giere, R. (1988). Explaining Science: A Cognitive Approach. University of Chicago Press, Chicago.

Hacking, I. (1975). The Emergence of Probability: A Philosophical Study of Early Ideas about Probability, Induction and Statistical Inference. Cambridge University Press, Cambridge.

Hacking, I. (1983). Representing and Intervening. Cambridge University Press, Cambridge.

Hacking, I. (toim.) (1990). Scientific Revolutions. Oxford Univerity Press, Oxford.

Hacking, I. (1995). Rewriting the Soul: Multiple Personality and the Sciences of Memory. Pinceton University Press, Princeton, NJ.

Hintikka, J. (1999). Inquiry as Inquiry: A Logic of Scientific Discovery. Selected Papers Vol. 5. Springer.

Hoyningen-Huene, Paul (1993): Reconstructing Scientific Revolutions: Thomas S. Kuhn's Philosophy of Science. Chicago: University of Chicago Press.

Hull, D. (1988). Science as a Process: An Evolutionary Account of the Social and Conceptual Development of Science. University of Chicago Press, Chicago.

Kadvany, J. (2001). Imre Lakatos and the Guises of Reason. Duke University Press, Durham.

Kieseppä, I. (1996). “On the aim of the theory of verisimilutide”. Synthese 107, 321–438.

Kiikeri, M. & P. Ylikoski (2004). Tiede tutkimuskohteena: Filosofinen johdatus tieteentutkimukseen. Gaudeamus, Helsinki.

Kitcher, P. (1993). Advancement of Science: Science without Legend, Objectivity without Illusion. Oxford University Press, Oxford.

Kuhn, T. (1962). The Structure of Scientific Revolutions. University of Chicago Press, Chicago. Toinen, korjattu painos 1970. Suomeksi: Tieteellisten vallankumousten rakenne. Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Art House, Helsinki.  1994.

Kuhn, T. (1977). The Essential Tension: Selected Studies in Scientific Tradition and Change. University of Chicago Press, Chicago.

Kuhn, T. (2000). The Road Since Structure. University of Chicago Press, Chicago.

Lakatos, I. & A. Musgrave (toim.) (1970). Criticism and the Growth of Knowledge. Cambridge University Press, Cambridge.

Lakatos, I. (1970). “Falsification and the Methodology of Scientific Research Programmes”. Teoksessa I. Lakatos & A. Musgrave (toim.): Criticism and the Growth of Knowledge. Cambridge University Press, Cambridge. 91–195.

Lakatos, I. (1978). The Methodology of Scientific Research Programmes: Philosophical Papers Volume 1. Cambridge University Press, Cambridge.

Lakatos, I. & A. Musgrave (toim.) (1970): Criticism and the Growth of Knowledge. Cambridge University Press, Cambridge.

Larvor, B. (1998). Lakatos: An Introduction. Routledge, London.

Laudan, L. (1977). Progress and Its Problems: Toward a Theory of Scientific Growth. Routledge, London.

Lehti, R. (1989). Tanssi auringon ympäri: Kopernikus, Kepler ja aurinkokeskisen tähtitieteen synty. Pohjoinen, Oulu.

Manninen, J., E. Kaukonen & V. Verronen (toim.) (1985). Tieteen historia ja tieteen edistyminen. Suomen Akatemian julkaisuja, Helsinki.

Masterman, M. (1970). “The Nature of Paradigm”. Teoksessa I. Lakatos & A. Musgrave (toim.): Criticism and the Growth of Knowledge. Cambridge University Press, Cambridge. 59–89.

Newton-Smith, W. (1981). The Rationality of Science. Routledge, London.

Niiniluoto, I. (1983). Tieteellinen päättely ja selittäminen. Otava, Helsinki.

Niiniluoto, I. (1984). Is Science Progressive? Reidel, Dordrecht.

Niiniluoto, I. (1987). Truthlikeness. Reidel, Dordrecht.

Niiniluoto, I. (1998). “Verisimilitude: The Third Period”, British Journal for the Philosophy of Science 49, 1–29.

Niiniluoto, I. (1999). Critical Scientific Realism. Oxford University Press, Oxford.

Pietilä, V. (1983). Miten tiede kehittyy? Vastapaino, Tampere.

Popper, K. (1963). Conjectures and refutations: The growth of scientific knowledge. Routledge, London. Suomeksi: Arvauksia ja kumoamisia. Suomentanut Eero Eerola. Gaudeamus, Helsinki. 1997.

Putnam, H. (1975). Mathematics, Matter and Method: Philosophical Papers, volume 1. Cambridge University Press, London.

Sarkar, H. (1983). A Theory of Method. University of California Press, Berkeley.

Sintonen, M. (2004). “Reasoning to Hypotheses: Where Do Questions Come?” Foundations of Science 9, 249–266.

Sintonen, M. & M. Kiikeri (2004). Scientific Discovery. Teoksessa I. Niiniluoto, M. Sintonen & J. Wolenski (toim.) Handbook of Epistemology. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. 205–253.

Toulmin, S. (1961). Foresight and Understanding: An Enquiry Into the Aims of Science. Indiana University Press, Bloomington.

Toulmin, S. (1972). Human Understanding. Volume 1: The Collective Use and Evolution of Concepts. Clarendon Press, Oxford.

Van Fraassen, B. (1980). The Scientific Image. Clarendon Press, Oxford.

Verronen, Veli (1986). The Growth of Knowledge: An Inquiry into the Kuhnian Theory. Jyväskylän yliopisto, Jyväskylä.

Ylikoski, P. (1996). “Tieteenfilosofian naturalistinen käänne”. Niin & näin 3/96, 20–27.

Internet-lähteet

Stanford Encyclopedia of Philosophy
sisältää useita tieteen kehitysdynamiikkaan liittyviä artikkeleita:

Thomas Kuhn (Alexander Bird):
 http://plato.stanford.edu/entries/thomas-kuhn/

Tieteelliset vallankumoukset (Thomas Nickles):
 http://plato.stanford.edu/entries/scientific-revolutions/

Historistiset teoriat rationaalisuudesta (Carl Matheson):
http://plato.stanford.edu/entries/rationality-historicist/

Tieteen edistyminen (Ilkka Niiniluoto):
 http://plato.stanford.edu/entries/scientific-progress/