Über die Wissenschaft

Wissenschaft ist imho die größte Errungenschaft der Menschheit überhaupt. Sie kommt leider nicht ohne die üblichen menschlichen Schwächen, wie Eitelkeiten, Egoismus, Geltungssucht, Boshaftigkeit, etc. daher und ist nicht frei von Lobbyismus & Korruption, oder anderen Formen des Missbrauchs . Das schmälert aber nicht ihren Nutzen. Ich werde versuchen hier einige grundlegende Infos über die wissenschaftliche Methode zusammen zu tragen.

Die wissenschaftliche Methode ist ein systematischer Ansatz, um Wissen zu erlangen, Phänomene zu erklären und Hypothesen zu testen. Sie basiert auf Beobachtung, Experimenten und der ständigen Überprüfung von Erkenntnissen. Ihr Ziel ist es, objektive, reproduzierbare und überprüfbare Ergebnisse zu liefern.

Wichtige Merkmale der wissenschaftlichen Methode#

• Falsifizierbarkeit: Eine gute Hypothese muss widerlegt werden können, wenn sie falsch ist.
• Objektivität: Forscher dürfen ihre Ergebnisse nicht durch persönliche Vorurteile beeinflussen.
• Reproduzierbarkeit: Experimente müssen unter denselben Bedingungen die gleichen Ergebnisse liefern.
• Evidenzbasiert: Ergebnisse müssen auf überprüfbaren Beweisen beruhen.

Schritt-für-Schritt Übersicht#

1. Beobachtung
   • Was geschieht: Ein Forscher nimmt ein Phänomen wahr, das Fragen aufwirft.
   • Beispiel: Ein Apfel fällt vom Baum. Warum fällt er nach unten?
2. Forschungsfrage
   • Was geschieht: Es wird eine präzise Frage formuliert, die das Phänomen untersucht.
   • Beispiel: „Was verursacht, dass Objekte nach unten fallen?“
3. Hypothese
   • Was geschieht: Eine Hypothese wird aufgestellt, die eine mögliche Erklärung für das beobachtete Phänomen bietet.
   • Eigenschaften der Hypothese:
     • Sie muss testbar sein.
     • Sie muss falsifizierbar sein (d.h., sie kann widerlegt werden).
     • Beispiel: „Objekte fallen, weil die Erde sie durch eine unsichtbare Kraft anzieht.“
4. Experiment
   • Was geschieht: Ein Experiment wird entworfen und durchgeführt, um die Hypothese zu testen.
   • Wichtige Aspekte:
     • Kontrollierte Bedingungen: Störfaktoren werden minimiert.
     • Reproduzierbarkeit: Andere Forscher sollten das Experiment wiederholen können.
     • Beispiel: Ein Experiment misst, wie schnell verschiedene Objekte (z. B. ein Apfel und ein Stein) fallen.
5. Datensammlung und -analyse
   • Was geschieht: Während des Experiments werden Daten gesammelt und analysiert.
   • Beispiel: Der Apfel und der Stein fallen mit derselben Geschwindigkeit, wenn man Luftwiderstand ignoriert.
6. Schlussfolgerungen ziehen
   • Was geschieht: Die Daten werden interpretiert, um festzustellen, ob sie die Hypothese stützen oder widerlegen.
   • Beispiel: Die Daten zeigen, dass eine unsichtbare Kraft (später als Gravitation beschrieben) auf Objekte wirkt.
7. Peer-Review und Veröffentlichung
   • Was geschieht: Die Ergebnisse werden dokumentiert und von anderen Wissenschaftlern (Peers) überprüft. Dies stellt sicher, dass die Methode korrekt war und die Schlussfolgerungen valide sind.
   • Beispiel: Die Erkenntnisse zur Schwerkraft werden in einem wissenschaftlichen Journal veröffentlicht.
8. Replikation
   • Was geschieht: Andere Wissenschaftler wiederholen das Experiment, um die Ergebnisse zu bestätigen oder zu widerlegen.
   • Warum wichtig: Nur reproduzierbare Ergebnisse gelten als robust.
9. Theorieentwicklung
   • Was geschieht: Wenn eine Hypothese in zahlreichen Experimenten bestätigt wird, kann sie Teil einer umfassenderen Theorie werden.
   • Beispiel: Die Gravitationstheorie beschreibt, wie Massen sich gegenseitig anziehen.
10. Anpassung oder Verwerfung von Modellen
    • Was geschieht: Wissenschaft ist ein dynamischer Prozess. Neue Daten können bestehende Theorien erweitern oder sogar widerlegen.
    • Beispiel: Einsteins Relativitätstheorie ergänzte und präzisierte Newtons Gravitationstheorie.

Die wissenschaftliche Methode ist keine starre Abfolge, sondern ein flexibler Prozess, der sich je nach Fragestellung anpasst. Ihr Erfolg liegt in der kontinuierlichen Überprüfung und Verbesserung unseres Wissens.

Die wissenschaftliche Methode#

Wikipedia sagt: Methodik   ist in der Wissenschaftstheorie   die Gesamtheit aller systematischen   Vorgehensweisen   bei der Gewinnung von Erkenntnissen   im Rahmen eines vorgegebenen Ziels  .

• Theorie  - Der höchste grad wissenschaftlicher Erkenntnis. Eine Theorie erklärt eine Beobachtung hinreichend und wurde ausreichend an Beobachtungen getestet.

• Hypothese  - Eine Annahme, die weder bestätigt noch widerlegt ist. Im Forschungsprozess wird eine Hypothese gleich zu Beginn aufgestellt und das Ziel ist es, diese Hypothese entweder abzulehnen oder beizubehalten. Eine unbewiesene These, eine zu beweisende Behauptung  . Eine durch Denken   gewonnene Erkenntnis  , die halt noch bewiesen werden muss.

• Empirie   - methodisch-systematische Sammlung von Daten  . Auch die Erkenntnisse aus empirischen Daten werden manchmal kurz Empirie genannt. In der Wissenschaftsphilosophie   wird der Empirie als Erfahrung  , die zu einer Hypothese   führt (oder diese auch widerlegt), die Evidenz   gegenübergestellt, also die unmittelbare Einsichtigkeit einer wissenschaftlichen Behauptung. Durch Erfahrung   gewonnenes Wissen  .

• Argumentation: Induktiv oder Deduktiv

  • Forschungsansätze für wissenschaftliche Arbeiten.
  • Verbindung der Forschung mit einer Theorie.
  • Beide Methoden lassen sich in einer wissenschaftlichen Arbeit kombinieren.
  • Induktion (wikipedia  )
    • Bedeutet Herbeiführen oder Veranlassen.
    • Verallgemeinerndes Denken.
    • Vom Speziellen auf das Allgemeine Schlussfolgern.
    • Ableitung einer allgemeinen Regel, durch eine oder mehrere Bedingungen.
    • Da aus Einzelfällen abgeleitet wird, ist die Schlussfolgerung möglicherweise nicht wahr.
    • Wenn ich induktiv argumentiere, führe ich eine eigene Forschung durch, und leite daraus eine Theorie ab.
    • Ich kann neue Erkenntnisse gewinnen.
  • Deduktion (wikipedia  )
    • Bedeutet Ableitung oder Herleitung.
    • Logisches Schlußfolgern.
    • Vom Allgemeinen auf das Spezielle schließen.
    • Durch das Erkennen einer logischen Regel und einer gegebenen Bedingung, kann eine Schlussfolgerung auf die logische Konsequenz (Wirkung) stattfinden.
    • Aus mindestens 2 Aussagen, kann eine neue Aussage abgeleitet werden.
    • Mit zwei korrekten Prämissen, können wahre oder zwingende Schlüsse gezogen werden.
    • Wenn ich deduktiv vorgehe, teste ich eine bereits vorhandene Theorie.
    • Ich werde keine neuen Erkenntnisse gewinnen.

• Evidenz - Ist der der empirische   Nachweis für einen Sachverhalt oder eine Behauptung.

• Wissenschaftliche Methodik

  • Beschäftigt sich mit der Verfahrensweise der Wissenschaft.
  • Untersucht wissenschaftliches methodisches Vorgehen.
  • Damit wird beschrieben, wie man eine Forschung anhand einer konkreten Methode durchführt.

• Pädagogische Methodik

  • Bezeichnet die Wissenschaft verschiedener Lehr- und Unterrichtsmethoden.
  • Didaktik beantwortet die Frage “Was wird vermittelt?”.
  • Methodik beschäftigt sich damit, wie etwas vermittelt wird.

• Methoden

  • Umfrage
  • Experteninterview
  • Beobachtung
  • Literaturarbeit
  • Inhaltsanalyse (qualitativ oder quantitativ)
  • Gruppendiskussion
  • Experiment
  • Fallstudie
  • Diskursanalyse
  • …

• Vorgehen / Gütekriterien: qualitativ / quantitativ

  • Quantitative Gütekriterien
    • Validität - Die Eignung einer Messung bezogen auf ihre konkrete Zielsetzung.
      • interne Validität
        • Inhaltsvalidität
      • externe Validität
        • Konstruktvalidität
        • Kriteriumsvalidität
    • Reliabilität - Lässt sich meine Forschung reproduzieren?
    • Objektivität - stellt sicher, dass es keine subjektiven Einflüsse auf die Forschung gibt.
  • Qualitative Gütekriterien
    • Transparenz - Alle wichtigen Arbeitsschritte sind ausführlich dokumentiert und somit auch für Außenstehende nachvollziehbar.
    • Intersubjektivität - Deine subjektiv gewonnenen Daten werden angemessen diskutiert und reflektiert. Kritische Fragen in Bezug auf die Forschungsaufgabe stellst du zur Diskussion, um Subjektivität zu minimieren.
    • Reichweite -  Wenn bei Wiederholung eines ähnlichen Verfahrens ähnliche Ergebnisse erzielt werden.

Wie erkenne ich schlechte Wissenschaft?#

Einige Anzeichen dafür, das ich auf dem Holzweg sein könnte:

1. Ich ignoriere einen großen Teil der wissenschaftlichen Beweislage.
2. Ich zitiere aus kleinen, qualitativ schlechten, herausgepickten Studien.
3. Ich berufe mich auf “Experten”, die nicht wirklich Experten auf dem Gebiet sind.
4. Ich berufe mich auf Anekdoten und persönliche Sichtweisen.
5. Ich zitiere Blogs und Videos als Beweismittel.
6. Ich argumentiere dass Wissenschaft schon einmal falsch lag.
7. Ich behaupte, nur Fragen zu stellen.
8. Ich folge oder erfinde Verschwörungstheorien  .
9. …

Trifft einer oder mehrere der Punkte auf mich zu, sollte ich hellhörig werden, die Informationen und mich selber hinterfragen, und meinen Weg nochmal checken.

Der folgende Text ist eine freie Übersetzung der Sammlung von Brunning, Andy. “A Rough Guide to Spotting Bad Science.”  Ci: Compound Interest, Andy Brunning/Compound Interest, 2017, <www.compoundchem.com/2014/04/02/a-rough-guide-to-spotting-bad-science/>. Accessed 7 Dec. 2017.

Die Fähigkeit, Beweise hinter einer wissenschaftlichen Behauptung zu bewerten, ist wichtig. Ebenso wichtig ist die Fähigkeit, schlechte wissenschaftliche Berichterstattung oder Fehler in wissenschaftlichen Studien zu erkennen. Diese 12 Punkte helfen, Wissenschaft von Pseudowissenschaft zu unterscheiden. Es ist allerdings nur ein grober Leitfaden:

1. Reißerische Schlagzeilen Artikelüberschriften sind in der Regel so gestaltet, dass sie den Betrachter dazu verleiten, auf den Artikel zu klicken und ihn zu lesen. Manchmal können sie die Ergebnisse wissenschaftlicher Forschung übermäßig vereinfachen. Im schlimmsten Fall übertreiben sie der Sensation wegen, und stellen sie verkürzt oder falsch dar.

2. Fehlinterpretierte Ergebnisse Nachrichtenartikel können die Forschungsergebnisse um einer guten Story willen verzerren oder falsch interpretieren, sei es absichtlich oder aus anderen Gründen. Versuche, wenn möglich, die ursprüngliche Forschungsarbeit zu lesen, anstatt dich auf den darauf basierenden Artikel als Informationsquelle zu verlassen.

3. Interessenkonflikte Viele Unternehmen beschäftigen Wissenschaftler, um Forschungen durchzuführen und zu veröffentlichen. Obwohl das die Forschung nicht unbedingt ungültig macht, sollte sie unter diesem Gesichtspunkt analysiert werden. Forschung kann auch zum persönlichen oder finanziellen Vorteil falsch dargestellt werden.

4. Korrelation & Kausalität Sei vorsichtig bei der Verwechslung von Korrelation  und Kausalität  . Eine Korrelation zwischen Variablen/Ereignissen bedeutet nicht immer, dass die eine die andere verursacht. Die globale Erwärmung hat seit den 1800er Jahren zugenommen und die Zahl der Piraten hat abgenommen, aber der Mangel an Piraten verursacht nicht die globale Erwärmung.

5. Ungestützte Schlussfolgerungen Spekulationen können oft helfen, die Wissenschaft voranzutreiben. Studien sollten sich jedoch darüber im Klaren sein, welche Fakten sie beweisen und welche Schlussfolgerungen noch ungestützt sind. Eine Aussage, die spekulativ formuliert ist, kann weitere Beweise zur Bestätigung erfordern.

6. Probleme mit dem Stichprobenumfang Bei Studien gilt: Je kleiner eine Stichprobe ist, desto geringer ist das Vertrauen in die Ergebnisse aus dieser Stichprobe. Die gezogenen Schlussfolgerungen können immer noch gültig sein, und in einigen Fällen sind kleine Stichproben unvermeidbar, aber größere Stichproben liefern oft repräsentativere Ergebnisse.

7. Nicht repräsentative Stichproben verwendet In Humanstudien werden Probanden ausgewählt, die repräsentativ für eine größere Population sind. Wenn sich die Stichprobe von der Gesamtpopulation unterscheidet, können die Schlussfolgerungen aus der Studie in Richtung eines bestimmten Ergebnisses verzerrt sein.

8. Keine Kontrollgruppe verwendet In klinischen Studien sollten die Ergebnisse von Versuchspersonen mit einer “Kontrollgruppe” verglichen werden, die die getestete Substanz nicht erhält. Die Gruppen sollten außerdem nach dem Zufallsprinzip zugeteilt werden. Bei allgemeinen Experimenten sollte ein Kontrollversuch verwendet werden, bei dem alle Variablen kontrolliert werden.

9. Kein Blindtest gemacht Um Verzerrungen zu vermeiden, sollten die Probanden nicht wissen, ob sie in der Test- oder in der Kontrollgruppe sind. Bei “Doppelblindtests” wissen selbst die Forscher erst nach dem Test, in welcher Gruppe die Probanden sind. Beachte, dass Blindtests nicht immer durchführbar oder ethisch vertretbar sind.

10. Selektive Verwendung von Daten Wird auch als “Rosinenpickerei” bezeichnet. Beinhaltet die Auswahl von Daten aus Ergebnissen, die die Schlussfolgerung der Forschung unterstützen, während diejenigen ignoriert werden, die dies nicht tun. Wenn eine Forschungsarbeit Schlussfolgerungen aus einer Auswahl ihrer Ergebnisse zieht, und nicht aus allen, kann sie sich dessen schuldig machen.

11. Nicht reproduzierbare Ergebnisse Die Ergebnisse sollten durch unabhängige Forschung replizierbar sein und über eine breite Palette von Bedingungen getestet werden - wenn möglich, um sicherzustellen, dass sie konsistent sind. Außergewöhnliche Behauptungen erfordern außergewöhnliche Beweise - das heißt, viel mehr als eine unabhängige Studie!

12. Nicht begutachtetes Material Peer Review  ist ein wichtiger Teil des wissenschaftlichen Prozesses. Andere Wissenschaftler begutachten und kritisieren Studien, bevor sie in einer Zeitschrift veröffentlicht werden. Forschung, die diesen Prozess nicht durchlaufen hat, ist nicht so seriös und kann fehlerhaft sein.

Arten wissenschaftlicher Beweise#

Der folgende Text ist eine freie Übersetzung der Sammlung von Brunning, Andy. “A Rough Guide to Types of Scientific Evidence  .” Ci: Compound Interest, Andy Brunning/Compound Interest, 2017, <www.compoundchem.com/2015/04/09/scientific-evidence/>. Accessed 7 Dec. 2017.

Die Fähigkeit, die Beweise hinter einer Behauptung zu bewerten, ist wichtig, aber wissenschaftliche Beweise gibt es in einer Vielzahl von Formen. Hier werden die verschiedenen Arten wissenschaftlicher Beweise geordnet und beschrieben, insbesondere diejenigen, die für gesundheitliche und medizinische Behauptungen relevant sind. (In der Reihenfolge vom niedrigsten bis zum höchsten Grad der Evidenz).

1. Anekdotische & Expertenmeinungen (schwach) Anekdotische Beweise sind die persönlichen Erfahrungen oder Ansichten einer Person, die nicht unbedingt repräsentativ für typische Erfahrungen sind. Die Einzelmeinung eines Experten oder die in einem schriftlichen Artikel dargelegte Meinung werden beide als schwache Formen des Beweises betrachtet, wenn sie nicht durch wissenschaftliche Studien gestützt werden.

2. experimentelle Tier- und Zellstudien Tierversuche können nützlich sein und Effekte vorhersagen, die auch beim Menschen auftreten. Die beobachteten Wirkungen können sich jedoch auch unterscheiden, so dass nachfolgende Studien am Menschen erforderlich sind, bevor man sagen kann, dass eine bestimmte Wirkung auch beim Menschen auftritt. Auch Tests an isolierten Zellen können zu anderen Ergebnissen führen als im Körper.

3. Fallberichte und Fallserien (Beobachtung) Ein Fallbericht ist eine schriftliche Aufzeichnung über ein bestimmtes Thema. Obwohl sie in der Hierarchie der Evidenz niedrig angesiedelt sind, können sie helfen, neue Krankheiten oder Nebenwirkungen von Behandlungen zu erkennen. Eine Fallserie ist ähnlich, verfolgt aber mehrere Probanden. Beide Arten von Studien können keine Kausalität beweisen, sondern nur eine Korrelation.

4. Fall-Kontroll-Studien (Beobachtungsstudien) Fall-Kontroll-Studien sind retrospektiv und umfassen zwei Gruppen von Probanden, eine mit einem bestimmten Zustand oder Symptom und eine ohne. Sie gehen dann zurück, um ein Attribut oder eine Exposition zu bestimmen, die dies verursacht haben könnte. Auch diese Studien zeigen eine Korrelation, aber es ist schwer, eine Kausalität zu beweisen.

5. Kohortenstudien (Beobachtungsstudien) Eine Kohortenstudie ist ähnlich wie eine Fall-Kontroll-Studie. Sie beinhaltet die Auswahl einer Gruppe von Personen, die ein bestimmtes Merkmal oder eine bestimmte Behandlung (z. B. Exposition gegenüber einer Chemikalie) aufweisen, und vergleicht sie im Laufe der Zeit mit einer Gruppe von Personen, die dieses Merkmal oder diese Behandlung nicht aufweisen, wobei ein Unterschied im Ergebnis festgestellt wird.

6. Randomisierte kontrollierte Studien (experimentell) Die Probanden werden nach dem Zufallsprinzip einer Testgruppe, die die Behandlung erhält, oder einer Kontrollgruppe, die in der Regel ein Placebo erhält, zugeordnet. Bei “blinden” Studien wissen die Teilnehmer nicht, in welcher Gruppe sie sind; bei “doppelt blinden” Studien wissen es auch die Experimentatoren nicht. Die Verblindung von Studien hilft, Verzerrungen zu vermeiden.

7. Systematische Überprüfung (stärkste Evidenz) Systematische Übersichtsarbeiten stützen sich auf mehrere randomisierte kontrollierte Studien, um ihre Schlussfolgerungen zu ziehen, und berücksichtigen auch die Qualität der eingeschlossenen Studien. Übersichtsarbeiten können dazu beitragen, Verzerrungen in einzelnen Studien abzuschwächen und uns ein vollständigeres Bild zu geben, was sie zur besten Form der Evidenz macht.

Aktuelles zum Thema#

• https://www.scinexx.de/dossierartikel/das-ende-des-holozaens/ 

• https://www.spektrum.de 

• https://www.scinexx.de 

• https://www.wissen.de 

• https://scienceblogs.de 

• https://www.geo.de 

• https://www.nature.com 

• https://www.nationalgeographic.de/wissenschaft 

• https://www.wissenschaft.de 

• https://www.wissenschaft.de/natur/ 

• https://www.wissenschaft.de/damals/ 

• https://arxiv.org 

• Verschiedenes

  • James Webb Telescope - Als ein positives Beispiel, was Menschen bewegen können, wenn sie zusammen arbeiten: Fotos bei Flickr  .
  • Interaktive Marskarte  (The Murray Lab)