Tõeste teadmiste saamiseks on teaduslik meetod. Et midagi saaks teaduslikuks nimetada, ei piisa vaatamisest või arvamisest, vaid selleks tuleb läbida kindlad etapid. Iga uurimistöö samm peab olema üles märgitud ja iga tulemus varasematega kõrvutatud.
Teaduslikud teadmised
Loodusteaduslikud uuringud nõuavad kindlate reeglite järgimist. Avaldatud uurimuses peab olema nii põhjalik katse kirjeldus, et selle põhjal saaks sama katset teha ka teised teadlased. Tihtipeale seda tehaksegi, et tulemusi kinnitada ja kontrollida ning vaadata, kas saadud tulemused kehtivad ka teistes süsteemides, näiteks teiste loomaliikide juures. Teaduslike teadmiste üks peamine tunnus on kontrollitavus. Kui mitu uurijat jõuab ühesuguse katse järel sama tulemuseni, saab teaduslik teadmine e teaduslik fakt kinnitust.
Noor Charles Darwin seilas loodusvaatlejana purjekal Beagle ümber maailma. Julgus mõelda uut moodi aitas Darwinil 19. sajandi usukeskses maailmas välja töötada evolutsiooniteooria.
Teaduslike faktide põhjal suudetakse luua omakorda laiemaid üldistusi, avastada loodusseadusi. Ühe teadusharu piires kogutud teadmised ja avastatud loodusseadused moodustavad teadusliku teooria. Teaduslikud teooriad pole tingimata püsivad, vaid võivad ka muutuda. Teadusuuringuks ongi seepärast tarvis avatud meelt, loovust ja kujutlusvõimet. Mõnikord on tarvis ka julgust loobuda varasematest tõekspidamistest, et midagi uut avastada. Kui saadakse uusi teaduslikke teadmisi, võivad need varasemat teooriat muuta või selle ümber lükata. Seega, kui teooria osutub valeks, on vaja uut teooriat. Kõik teaduslikud teooriad pole täiesti ümberlükatavad, nt rakuteooria.
- muutumatud
- kontrollitavad
- igavesed
Vaatlused on uuringute aluseks
Enamik uuringuid algab vaatlustest. Vaatluste põhjal võib täheldada näiteks hüljeste arvukuse kiiret vähenemist, parkmetsade lopsakat kasvu linnades või fakti, et paljude liblikate röövikud on eredavärvilised. Tähelepanekud panevad uurija küsimusi esitama ja püstitama teaduslikku probleemi. Kas hüljeste arvukuse vähenemine on seotud veeliikluse või üha laieneva võrgupüügiga?
Uurija alustab vastuste otsimist nii, et kogub kokku võimalikult palju olemasolevat informatsiooni ja töötab materjali läbi. Infoallikaks on varasemad uurimisteemaga haakuvad teadusuuringud jms. Sageli püstitab uurija oma tähelepanekute ja kogutud taustinformatsiooni põhjal oletuse ehk hüpoteesi. Hüpotees on nagu mõistatuse teaduslik lahendus, mis püüab vastata küsimustele ja seletada teadlase tehtud vaatluste tulemusi.
Probleemi lahendamiseks tehakse teaduslik uuring. Teeme koos teadlastega läbi teadusliku uuringu etapid.
- Teaduslike vaatluste kogum.
- Probleem, mida teadlane lahendada püüab.
- Võimalik seletus vaatlustulemustele või andmetele.
- Oletus, mille paikapidavust teadlane proovib kontrollida.
Teadusliku uuringu etapid – ettevalmistused
1. Probleemi püstitus ja info kogumine
Juba 19. sajandil imestasid loodusteadlased, miks paljud saakloomad, eelkõige putukate vastsed, on eredavärvilised. Teadlased täheldasid, et kiskjad, kes jahipidamisel kasutavad eelkõige nägemist, jätavad sageli eredavärvilised saakloomad rahule. Täpsemad uurimused näitasid, et osa eredavärvilistest liikidest on kas mürgised või halvamaitselised. Ereda värvusega annavad nad röövloomale teada, et neid ei maksa süüa. Kiskjad on aja jooksul õppinud selliseid liike vältima. Hoiatusvärvuste teket pole olnud lihtne seletada.
Sellistele teaduslikele faktidele tuginedes määratletakse probleem e esitatakse uurimisküsimus.
Kuidas on võimalik, et esimesed eredalt värvunud saakloomad on jäänud üldiselt hästi maskeerunud saakloomade hulgas alles?
Röövloomadel oli ju väga kerge erandlikult värvunud saakloomi märgata ja need ära süüa.
Tuginedes oma tähelepanekutele ja teiste teadlaste töödele, esitatakse seletuseks kaks hüpoteesi.
2. Hüpoteeside esitamine
Esimese hüpotees: hoiatusvärvusest on kasu vaid rühmana elavatel saakloomadel. Näiteks võib tuua ühe emaliblika munadest arenenud röövikud: kui ühe emase geenides toimub muutus, siis muudab see kõik selle emase järglased eredalt värvunuks. Kiskjad küll märkavad saakloomi kergemini, kuid pärast mõne rööviku maitsmist ja nende söödamatuks tunnistamist jätavad nad kõik seda värvi röövikud rahule. Nii ohverdab osa röövikuid elu oma õdede-vendade eest, et röövloom õpiks eredavärvilist saaki vältima.
Teine hüpotees: ere värvus aitab ka üksikult elavaid saakloomi. Selle hüpoteesi järgi kujuneb hoiatav värvus välja üksikul organismil. Et sellest kasu oleks, ei tohiks hoiatusvärvusega varem mitte kokku puutunud kiskja sellist värvi halvamaitselist saaklooma ühekorraga alla kugistada, vaid ilmselt uurib seda esialgu ettevaatlikult ning jätab söömata, kui saab aru, et see on halva maitsega ega kõlba süüa.
3. Uuringu kavandamine
Katselised uuringud hoiatusvärvuse kujunemise uurimiseks on keerulised, kuna kiskjatel ja nende saakloomadel on olnud pikk ühine ajalugu. Kiskjatel on kaasa sündinud teadmine, et näiteks musta ja kollase värvi kombinatsioon tähendab ohtu, ja nad valivad saagi, millel neid värve pole. Järelikult tuleb hoiatusvärvuse uurimiseks kasutada mustreid, mida loomad ette karta ei oska ja millega nad evolutsiooni käigus kohaneda pole jõudnud.
Teadusliku uuringu etapid – katse ja selle tulemused
4. Katse tegemine
Hoiatusvärvuse kujunemist uuriva katse jaoks kaeti põrand ristikujuliste sümbolitega.
Selles tehismaailmas hakkasid „elama“ saakloomad, milleks olid rasvaga täidetud hea- ning halvamaitselised õlekõrred.
Hea maitsega saakloomad tähistati ristiga, et nad taustaga kokku sulanduksid. Looduses oleks sellise toidu analoogiks varjevärvusega saakloomad.
Halvamaitselised saakloomad kandsid hoiatusmärgist – ruudukujulist sümbolit.
Hoiatusvärvust kandev saak asetati tehismaailma põrandale ühekaupa või rühmiti, kuna sooviti ka välja selgitada, kas saagil on soodsam elada üksi või rühmas.
5. Katse tulemused
Uurimus näitas, et rasvatihane õppis vältima halvamaitselist saaki, kuid kiiremini õppis ta juhul, kui mõru täidisega õlekõrred olid rühmiti asetatud. Kogenud tihane hakkas vältima ka üksi elavat halvamaitselist saaki.
6. Tulemuste analüüsimine ja järelduste tegemine
Kui uurimismaterjali on kogutud piisavalt, on aeg seda töödelda. Kuna informatsiooni on palju, kasutatakse tänapäeval spetsiaalseid statistilisi arvutiprogramme. Teadlane hindab saadud tulemusi ja teeb neist järelduse, kas tema kogutud materjal toetab püstitatud hüpoteesi või mitte.
Uudse hoiatussignaali korral on suuremas ohus üksi elavad saakloomad, rühmiti elavad loomad langevad harvemini kiskja saagiks. Kui kiskjal on olnud aega hoiatussignaaliga kohaneda, võidavad hoiatussignaali kasutamisest ka üksikult elavad loomad.
Teadlased järeldasid, et esimestel hoiatusvärvusega isenditel on kasulik grupis elada, sest signaal on kiskjale uus. Kui kiskjad on õppinud juba selliselt värvunud saaki vältima, aitab sama tüüpi signaal ka üksikuid isendeid. Seepärast ongi hoiatusvärvused erinevatel liikidel ühetaolised. Piisab, kui mingil liigil on arenenud hoiatusvärv, et teised liigid hakkaksid selle liigi värvust matkima. Kokkuvõtteks tõdeti, et mõlemad hüpoteesid on õiged: hoiatusvärvusest on kasu nii grupina elavatel kui ka üksi elavatel organismidel, kuid esimesena on see välja kujunenud pigem grupis elanud organismidel.
Eelnevad neli joonist pärinevad R.V. Alatalo ja J. Mappes'i vastavateemalisest teadusartiklist (1996) ning on avaldatud ajakirja Nature loal.
7. Tulemuste avaldamine
Selleks et teised teadlased ja ka muu maailm uurimuse tulemustest teada saaks, tuleb teadustöö avaldada. Teadusartikleid avaldatakse spetsiaalsetes teadusajakirjades. Enne avaldamist antakse artikkel läbi lugeda mitmele teisele teadlasele, kes vaatavad, et uurimus oleks tehtud korrektselt, tulemused õigesti analüüsitud ja järeldused tulemustega kooskõlas. Kui artiklist leitakse vigu, saadetakse see autoritele tagasi parandamiseks. Pärast karmi ülevaatust artikkel avaldatakse ja teadustöö on lõpuks valmis.
Lisa. Pseudoteadus
Nagu näha, on erinevate väidete ja hüpoteeside teaduslik tõestamine üsna keeruline protsess, mis lõpptulemusena ei pruugigi anda selget ja ühtmoodi mõistetavat vastust. Rumalatele või kasumi peal väljas olevatele inimestele ja ettevõtetele sellistest vastustest ei piisa. Oma toodete ja teenuste usaldusväärsemaks muutmise eesmärgil tahavad nad siiski jätta teadusliku mulje. Väited ja tegevusvaldkonnad, mida esitletakse teaduslikena, kuid mis tegelikult teaduse normidele ei vasta, kuuluvad pseudoteaduse alla.
Pseudoteadusele on iseloomulikud ebamäärased, liialdatud ja tõestamatud väited, kallutatud suhtumine olemasolevatesse tõenditesse, erapooletute uurijate tõrjumine ja kriitikute süüdistamine äraostetavuses. Sageli kasutatakse inimeste usalduse võitmiseks meelega keerulisi ja arusaamatuid termineid.
Pseudoteaduse alla kuulub näiteks astroloogia – uskumus, et astronoomilised nähtused ennustavad inimeste elus toimuvat. Pseudoteaduse laia levikut näitab juba see, et horoskoobid ilmuvad pea iga ajalehe sabas. Paljud alternatiivmeditsiini meetodid kuuluvad pseudoteaduse valdkonda, samuti põhineb enamiku kosmeetikatoodete ja toidulisandite kasulikkus pseudoteaduslikel tõenditel.
Mõisted
- teaduslik teadmine e teaduslik fakt – korduvat teaduslikku tõestust leidnud teadmine
- hüpotees – uurimisküsimuse e tõstatatud probleemi oletatav vastus, mille õigsust peab saama kontrollida
- (loodus)teaduslik meetod – uurimisviis, mille käigus esitatakse uurimisküsimus, pakutakse sellele oletatav vastus ja kontrollitakse selle paikapidavust katsete või vaatlustega
- teaduslik probleem – mitmesugustele tähelepanekutele toetudes tõstatatud küsimus, millele hetkel vastus puudub
- teaduslik teooria – ühe teadusharu piires kogutud teaduslike faktide ja avastatud loodusseaduste üldistus
- loodusseadus–teaduslikele faktidele toetuv laiem üldistus
