Discussies over de aard van wetenschap en wetenschappelijke theorieën worden vaak verward door de achterhaalde opvatting dat dergelijke theorieën onwaar worden gemaakt wanneer zich afwijkingen voordoen. Het idee van een wetenschappelijke theorie als een statisch object moet worden vervangen door de meer gangbare opvatting dat het deel uitmaakt van een levend onderzoeksprogramma, die het toepassingsgebied kan uitbreiden naar nieuwe gebieden.

Bijvoorbeeld, neem de hypothese dat alle zwanen wit zijn, wat redelijk goed leek voor Europeanen totdat Nederlandse ontdekkingsreizigers in 1636 zwarte zwanen in Australië vonden. Dus wat gebeurt er met onze hypothese? Er zijn een aantal opties.

1. Herdefinieer zwanenheid om witheid op te nemen. Dan zijn zwarte zwanen niet echt zwanen, en de hypothese blijft per definitie waar.
2. Het is weerlegd. Gooi het weg.
3. Vergelijk verschillende soorten zwaan over de hele wereld, en kijk hoe goed zwarte zwanen erin passen.

(1) is het minst bruikbaar. Definities kunnen ons alleen vertellen hoe we woorden gebruiken. Ze vertellen ons niets over de wereld die die woorden proberen te beschrijven. (2) is gebaseerd op het gezond verstand idee dat hypothesen moeten worden verworpen wanneer ze door observatie worden vervalst. Dit was het idee van de filosoof Karl Popper in de jaren dertig, onderscheid te maken tussen wetenschap en pseudowetenschap.

Hij zag psychoanalyse, bijvoorbeeld, als pseudowetenschap omdat onenigheid met de bevindingen altijd kan worden weggeredeneerd als gevolg van repressie. Poppers jaren 30-visie heeft veel lof, maar gooit veel baby's met het badwater weg. (3) is hoe wetenschap eigenlijk werkt, als Popper en zijn collega's, die de traditionele opvattingen over hoe wetenschap werkt ter discussie stelde, in de jaren zeventig had gerealiseerd.

In ons voorbeeld, de zwarte zwaan was een anomalie, maar elke belangrijke wetenschappelijke theorie zal anomalieën hebben. Newtons theorie van planetaire beweging kon de baan van Mercurius niet verklaren, een anomalie die al tientallen jaren bekend was voordat Albert Einstein het uitlegde met zijn algemene relativiteitstheorie. Ondanks deze anomalie, De theorie van Newton werd behouden omdat er zoveel is dat het verklaart. Een theorie is niet bedoeld als een definitieve verklaring van hoe de dingen zijn, maar slechts de laatste fase van een onderzoeksprogramma in voortdurende vooruitgang.

Evolutie als theorie en onderzoek

In de 18e eeuw, het bestaan ​​van familierelaties tussen verschillende soorten werd uiteengezet in de groepering van levende wezens in soorten door de Zweedse natuuronderzoeker Carl Linnaeus, geslachten, bestellingen enzovoort, maar er was geen suggestie hoe het zo kwam. Tegen de jaren 1820, de Franse bioloog Jean-Baptiste Lamarck had het over overerving van eigenschappen die zijn verkregen als gevolg van het streven (zoals de voorouders van de giraf ernaar streefden hoger in de bomen te reiken).

tegen 1859, naturalist-biologen Charles Darwin en Alfred Russel Wallace kwamen onafhankelijk van elkaar op het idee van natuurlijke selectie als de belangrijkste motor van evolutie. Natuurlijke selectie, dat is, werken op variatie, maar zonder te begrijpen waar de varianten vandaan kwamen, of hoe die variatie werd geërfd.

In het begin van de 20e eeuw kwam de ontdekking van mutaties als een bron van varianten en de integratie van de genetica van de Oostenrijkse botanicus Gregor Mendel in de evolutiewetenschap, maar vooralsnog zonder kennis van de materiële basis van mutatie en overerving. Dit ontstond in de jaren veertig, toen DNA werd herkend als het genetische materiaal. Vanaf de jaren vijftig was er de bepaling van de structuur en het kraken van de genetische code die onthulde hoe het de vorming van eiwitten stuurt.

Vanaf dat moment, we hebben erkend dat evolutie zowel door toeval als door selectie wordt beheerst, die overerving wordt gecompliceerd door zaken als genduplicatie (waarbij een stuk DNA twee keer wordt gekopieerd en elke kopie vervolgens onafhankelijk kan evolueren), horizontale genoverdracht (waar DNA wordt overgedragen tussen soorten), en zelfs de opname van genetisch materiaal van virussen in ons eigen genetisch materiaal. En natuurlijk zijn er nog tal van andere dingen die we nog steeds niet begrijpen… Toch.

Dus in elke fase we hebben een onvolmaakte theorie, vol gaten en inconsistenties, maar een die des te sterker naar voren komt uit een nauwkeurig onderzoek naar zijn onvolkomenheden. Zoals atoomtheorie, het heeft zich ontwikkeld op manieren die de bedenkers zich niet eens hadden kunnen voorstellen, met groeiend begrip op alle niveaus, van individuele moleculen tot de genetica van populaties. En net als de atoomtheorie is het fundamenteel voor ons begrip van de wetenschap die eromheen is gegroeid. Biologie zonder evolutie is als scheikunde zonder atomen.

De mogelijkheid van correctie

Soms vertellen we studenten dat "de wetenschappelijke methode" bestaat uit het verzamelen van gegevens, hypotheses formuleren om ze te verklaren en vervolgens meer gegevens verzamelen om te zien of de hypothesen standhouden. Andere keren, we vertellen hen dat het bestaat in het formuleren van hypothesen, het verzamelen van gegevens en het verwerpen van de hypothesen als de gegevens niet passen. Dergelijke opvattingen zijn veel te eenvoudig en laten wetenschappelijk onderzoek klinken als het volgen van een nogal saai recept.

De eerste stap in elk wetenschappelijk onderzoek is beslissen dat iets de moeite waard is om naar te kijken. De mogelijke resultaten moeten dus de moeite waard zijn en het onderzoeksprogramma moet enige kans van slagen hebben. Het volgende is een voortdurende dialoog tussen hypothesen en gegevens. De hypothesen moeten vatbaar zijn voor wijziging in het licht van de gegevens en moeten in principe altijd open blijven voor correctie in het licht van verdere kennis. Deze toewijding aan de mogelijkheid van correctie staat bekend als fallibilisme, en is één ding dat alle wetenschappelijke inspanningen gemeen hebben.

Verder dan dat, Ik zie geen zin in om te doen alsof de wetenschap een enkele methode heeft (die heeft die niet), of door te proberen een harde en snelle lijn te trekken tussen wetenschappelijke kennis en andere soorten kennis over de wereld (die is er niet).

Hoe zit het met de zwanen?

Ondertussen, DNA-bewijs toont aan dat de verschillende soorten witte zwanen whooper swan, toendra zwaan en knobbelzwaan zijn nauw verwant, met de Australische zwarte zwaan als hun eerste neef. Verrassend genoeg, de zwarthalszwaan van Zuid-Amerika is een verre verwantschap.

Andere vragen stellen zichzelf voor. Is er een verband tussen geografische spreiding en nauwe relatie? Wanneer en waar zijn de afzonderlijke soorten ontstaan? Hebben de kleurverschillen enige overlevingswaarde, en als het zo is, wat?

Dus inmiddels onze oorspronkelijke zwanenhypothese, op basis van uiterlijk, is sterk gewijzigd, en gaf aanleiding tot een hele reeks nieuwe vragen over moleculaire overeenkomsten, adaptieve evolutie versus neutrale drift, biogeografie en het fossielenarchief. Dat is wetenschap.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.