Khoa học hướng tới những mục tiêu cốt lõi nào?

Xét theo mục tiêu nhận thức, khoa học tập trung vào ba nhiệm vụ cốt lõi: mô tả hiện tượng, giải thích vì sao hiện tượng xảy ra và dự đoán hiện tượng có thể xảy ra trong những điều kiện nhất định. Ba mục tiêu này liên kết với nhau: mô tả tạo nền tảng dữ liệu, giải thích tìm ra mối quan hệ và cơ chế, còn dự đoán kiểm tra khả năng của tri thức khoa học khi áp dụng vào những trường hợp mới.

Khoa học là gì và tri thức khoa học được hình thành như thế nào?

Khoa học có thể được hiểu là quá trình con người xây dựng tri thức có hệ thống về tự nhiên, xã hội hoặc các hiện tượng có thể nghiên cứu bằng phương pháp phù hợp. Điểm quan trọng của khoa học nằm ở cách tri thức được tạo ra và kiểm chứng, chứ không chỉ ở kết quả cuối cùng.

Một kết luận khoa học cần dựa trên bằng chứng có thể quan sát, đo lường hoặc kiểm tra. Khi bằng chứng mới không phù hợp với một cách giải thích hiện tại, cách giải thích đó có thể phải được sửa đổi hoặc thay thế. Vì thế, tri thức khoa học có tính kiểm chứng và có khả năng được điều chỉnh.

Quá trình này thường liên kết các hoạt động như:

·         Quan sát và xác định hiện tượng cần nghiên cứu

·         Đặt câu hỏi về hiện tượng

·         Xây dựng giả thuyết hoặc mô hình giải thích

·         Thu thập và phân tích bằng chứng

·         Kiểm tra mức độ phù hợp giữa dự đoán và quan sát

·         Điều chỉnh hoặc phát triển cách giải thích dựa trên kết quả kiểm tra

Điều này cũng tạo ra ranh giới quan trọng: khoa học không đồng nghĩa với mọi loại kiến thức hoặc mọi niềm tin về thế giới. Một nhận định khoa học phải có cách thức để kiểm tra bằng bằng chứng phù hợp với vấn đề đang nghiên cứu.

Mục tiêu thứ nhất của khoa học là mô tả các hiện tượng

Mô tả là bước xác định hiện tượng đang xảy ra như thế nào, có những đặc điểm gì và xuất hiện trong điều kiện nào. Đây là nền tảng vì nếu chưa xác định được hiện tượng một cách đủ rõ ràng, việc giải thích nguyên nhân hoặc dự đoán diễn biến tiếp theo sẽ thiếu cơ sở.

Mô tả khoa học không chỉ đơn giản là kể lại điều đã quan sát. Nó có thể bao gồm việc xác định biến số, đo lường đặc điểm, nhận diện quy luật hoặc phân loại những dạng khác nhau của hiện tượng.

Chẳng hạn, khi nghiên cứu một hiện tượng vật lý, nhà khoa học có thể quan tâm đến sự thay đổi của một đại lượng theo thời gian hoặc theo một điều kiện cụ thể. Dữ liệu thu được giúp chuyển một quan sát ban đầu thành thông tin có cấu trúc.

Giá trị của mô tả nằm ở chỗ nó tạo ra nền dữ liệu chung để những người khác có thể kiểm tra, so sánh và tiếp tục nghiên cứu. Tuy nhiên, mô tả mới chỉ trả lời chủ yếu câu hỏi “điều gì đang xảy ra?”, chứ chưa nhất thiết trả lời được “tại sao nó xảy ra?”.

Mục tiêu thứ hai là giải thích vì sao các hiện tượng xảy ra

Giải thích là bước đi sâu hơn từ việc xác định hiện tượng sang tìm hiểu nguyên nhân, cơ chế hoặc mối quan hệ đứng phía sau hiện tượng.

Một giải thích khoa học có giá trị không chỉ đưa ra câu trả lời “vì sao”, mà còn phải cho thấy cách các yếu tố liên quan tạo ra kết quả quan sát được. Tùy lĩnh vực, cơ chế này có thể được thể hiện bằng mô hình, quy luật, quan hệ nhân quả hoặc chuỗi quá trình.

Ví dụ, quan sát thấy một vật rơi xuống đất mới chỉ là mô tả. Để giải thích hiện tượng, cần có một khung lý thuyết cho phép liên hệ chuyển động của vật với tác động hấp dẫn. Chính phần giải thích này giúp tri thức khoa học có khả năng áp dụng cho những trường hợp không hoàn toàn giống trường hợp ban đầu.

Đây cũng là lý do giải thích thường tạo ra giá trị nhận thức lớn hơn việc chỉ ghi nhận hiện tượng. Khi cơ chế hoặc mối quan hệ đã được hiểu, con người có thể sử dụng nó để suy luận về những tình huống khác.

Mục tiêu thứ ba là dự đoán những hiện tượng có thể xảy ra

Dự đoán là sử dụng tri thức, quy luật hoặc mô hình đã được kiểm chứng để xác định hiện tượng có khả năng xảy ra như thế nào khi những điều kiện nhất định được đáp ứng.

Dự đoán khoa học không có nghĩa là đoán tùy ý. Nó phải xuất phát từ một cách giải thích hoặc mô hình có cơ sở và phải gắn với những điều kiện xác định.

Mối quan hệ giữa giải thích và dự đoán có thể hình dung như sau:

Quan sát hiện tượng → xây dựng cách giải thích → suy ra dự đoán → kiểm tra dự đoán bằng quan sát hoặc thí nghiệm

Nếu dự đoán phù hợp với dữ liệu trong nhiều điều kiện kiểm tra, mô hình hoặc cách giải thích có thêm cơ sở để được chấp nhận. Nếu dự đoán không phù hợp, nhà nghiên cứu phải xem xét lại giả định, mô hình, dữ liệu hoặc điều kiện áp dụng.

Do đó, khả năng dự đoán không chỉ có ý nghĩa thực tiễn mà còn là một cách kiểm tra sức mạnh của tri thức khoa học. Một lý thuyết hoặc mô hình có thể giải thích dữ liệu đã biết nhưng nếu không tạo ra dự đoán có thể kiểm tra thì giá trị khoa học của nó sẽ bị giới hạn.

Ba mục tiêu mô tả, giải thích và dự đoán liên hệ với nhau như thế nào?

Ba mục tiêu không phải ba hoạt động tách biệt mà tạo thành một chuỗi nhận thức.

Mô tả cung cấp dữ liệu cho giải thích. Giải thích tạo cơ sở để đưa ra dự đoán. Dự đoán lại tạo ra một cơ hội kiểm tra xem cách giải thích có phù hợp với những trường hợp mới hay không.

Vì vậy, mục tiêu cốt lõi của khoa học không nên được hiểu đơn giản là “thu thập thật nhiều kiến thức”. Giá trị của khoa học nằm ở khả năng xây dựng những hiểu biết có căn cứ, giải thích được các mối quan hệ và tạo ra những dự đoán có thể kiểm tra.

Tuy nhiên, dự đoán khoa học luôn phụ thuộc vào phạm vi của bằng chứng, mô hình và điều kiện áp dụng. Khi điều kiện thay đổi hoặc xuất hiện bằng chứng mới, dự đoán và cách giải thích cũng có thể cần được điều chỉnh. Đây là một đặc điểm quan trọng của khoa học: tri thức khoa học được củng cố bằng kiểm chứng nhưng không nên được xem là bất biến trong mọi hoàn cảnh.

Ba mục tiêu trên vì thế tạo thành một chuỗi logic: mô tả giúp biết hiện tượng là gì, giải thích giúp hiểu vì sao nó xảy ra, còn dự đoán cho biết tri thức đó có thể được dùng để suy luận điều gì trong những điều kiện khác. Đây chính là nền tảng để khoa học chuyển từ việc quan sát thế giới sang việc hiểu và kiểm tra các quy luật của thế giới.