Deze blog gaat over wetenschap, maar wat is wetenschap en hoe werkt het eigenlijk?

Wetenschap is het proces waarbij een wetenschapper nieuwe kennis genereert, gebaseerd op empirische en meetbare data. Wat betekent dit nou eigenlijk echt? Het wetenschappelijk proces begint met het stellen van vragen.




Vragen

Wetenschappers lijken veel op jonge kinderen, ze zien dingen rondom hen (observatie) en vragen zich af hoe het werkt of waarom het gebeurt. Net zoals de ouders vaak geen antwoord hebben voor het kind, kunnen wetenschappers de antwoorden niet altijd vinden in de bestaande literatuur. Bijvoorbeeld: ik werk aan extraembryonale membranen (membranen rondom het insecten ei). Ik weet al dat bijna alle insecten eieren deze membranen maken en dat er één specifieke kever is waarvan de eieren ook zonder dit membraan kunnen overleven. Als deze eieren zonder dit membraan kunnen overleven, waarom maken ze dit membraan dan?

Hypothese

Nadat een vraag is geformuleerd, kan de wetenschapper een hypothese vormen. Een hypothese is een mogelijke verklaring voor de vraag. Wanneer deze verklaring waar is, geeft dit bepaalde voorspellingen. Een erg belangrijk aspect van de hypothese is dat hij toetsbaar moet zijn. Dit betekent dat je experimenteel moet kunnen aantonen dat de hypothese niet waar is. Wat ook belangrijk is om te begrijpen, is dat het in de meeste wetenschappen (wiskunde is een uitzondering) onmogelijk is om een hypothese te bewijzen. Normaal gesproken verzamelt een wetenschapper data totdat de hypothese heel erg aannemelijk wordt. Ik zal het uitleggen aan de hand van een voorbeeld. Neem de volgende “verkeerde” hypothese:

  • Dit membraan zit om het ei omdat het zo mooi is.

Er zijn verschillende dingen mis met deze hypothese. Hij is namelijk niet erg precies, wie vindt dat het membraan mooi is? Bovendien is het tegendeel niet te bewijzen. Ik kan zo vaak als ik wil aan de kevers vragen of ze het membraan mooi vinden, zodra er één antwoord geeft, krijg ik een hartaanval en overleef ik het niet om het na te vertellen. Verder geeft deze hypothese ook geen voorspellingen. Waarom zou een insecten ei mooi willen zijn? Een betere hypothese zou zijn:

  • Dit membraan beschermt het ei tegen uitdroging.

Waarom is deze hypothese beter? Nou, deze hypothese leidt tot toetsbare voorspellingen. Als dit membraan inderdaad tegen uitdroging beschermt, dan zouden eieren zonder dit membraan slechter moeten presteren in droge condities dan eieren met dit membraan. Dus het is mogelijk om aan te tonen dat deze hypothese niet waar is. Als eieren zonder dit membraan het niet slechter doen in droge omstandigheden, kan de hypothese namelijk niet waar zijn. Waarom kan ik dan niet bewijzen dat de hypothese wel waar is? Zelfs als ik vind dat eieren zonder dit membraan het slechter doen in droge omstandigheden dan eieren met dit membraan, dan nog is dat geen waterdicht bewijs dat het waar is. Dit komt omdat ik nooit kan uitsluiten dat er andere factoren zijn waar ik niet aan gedacht heb maar die wel hebben meegespeeld in het geobserveerde effect. Dit wordt ook wel “confounding factors” genoemd. Een goede wetenschapper zal proberen zoveel mogelijk factoren mee te nemen in zijn of haar experimenten. Helaas is het onmogelijk om rekening te houden met dingen waaraan je niet gedacht hebt. Als ik bijvoorbeeld alleen naar droge omstandigheden zou kijken en vind dat eieren zonder membraan een stuk slechter af zijn, maar eieren met membraan niet, dan zou ik kunnen concluderen dat dit membraan tegen uitdroging beschermt. Echter leidt het gebrek aan dit membraan misschien ook wel tot een lagere overleving in vochtige omstandigheden. Dit zou laten zien dat het gebrek van dit membraan in het algemeen voor een lagere overleving zorgt, onafhankelijk van hoe droog of vochtig het is. Daarom zou ik de overleving van de eieren testen onder verschillende omstandigheden van droog tot nat. Als ik dan vind dat eieren zonder membraan alleen onder droge omstandigheden slechter af zijn en eieren met membraan hier geen last van hebben, dan heb ik bewijs dat mijn hypothese waarschijnlijk waar is.

Wetenschap in het echte leven

In de realiteit beginnen wetenschappers inderdaad met een vraag en een hypothese. Vervolgens ontwerpen ze experimenten die geschikt zijn om deze hypothese te testen. Helaas gaan in het echte leven experimenten vaak fout. Of ze laten duidelijk zien dat de hypothese niet waar is. Bovendien roept iedere beantwoorde vraag weer tien nieuwe vragen op. Dus een wetenschapper werkt continue aan zijn of haar ideeën. Als de eerste hypothese niet waar blijkt te zijn, wat zou dan een andere mogelijkheid zijn? Hoe kan die  hypothese getest worden? Als een wetenschapper uiteindelijk tevreden is met de data en denkt dat hij of zij de hypothese erg aannemelijk kan maken, dan kan het gepubliceerd worden. Ik zal op een later moment terug komen op het peer-review publiceren van een artikel. Hieronder staat het wetenschappelijk proces nog geïllustreerd in een figuur.

De wetenschappelijke methode

Geef een reactie