Falsifiointi

Popperin alkuperäisen näkemyksen mukaan teoria tai hypoteesi voidaan lopullisesti hylätä yhden sen kanssa yhteensopimattoman havainnon perusteella. Klassinen esimerkki tästä on se, että yhden mustan joutsenen löytäminen osoittaa virheelliseksi sen teorian, että kaikki joutsenet ovat valkoisia.

Popper katsoi, että tieteilijöille ovat erityisen arvokkaita kahdentyyppiset väittämät, havaintoväittämät ja kategoriset väittämät. Havaintoväittämät ovat sellaisia kuten ”tämä on valkoinen joutsen”. Loogikot kutsuvat tällaisia väittämiä singulaarisiksi eksistenssiväittämiksi, koska ne väittävän jonkin yksittäisen asian olevan olemassa. Ne voidaan esittää muodossa ”on olemassa x joka on joutsen, ja x on valkoinen”.

Kategoriset väittämät ovat sellaisia, jotka luokittelevat kaikkia jonkin ilmentymiä, kuten ”kaikki joutsenet ovat valkoisia”. Loogikot kutsuvat tällaisia väittämiä universaaleiksi. Ne esitetään yleensä muodossa ”kaikille x, jos x on joutsen, tällöin x on valkoinen”. Tieteellisten lakien oletetaan yleensä olevan tässä muodossa. Eräs vaikea tieteellistä menetelmää koskeva ongelma on: kuinka havainnoista edetään lakeihin? Kuinka mistään joukosta eksistenssiväittämiä voidaan edetä universaaliväittämään? Tätä kutsutaan induktion ongelmaksi.

Popper katsoi, ettei tiede voi nojata tällaiseen epäpätevään induktiiviseen päättelyyn. Tilalle, induktion ongelman ratkaisijaksi, hän esitti falsifiointia. Hän katsoi, että vaikka yksittäistä olemassaoloväittämää, kuten ”on olemassa valkoinen joutsen”, ei voida koskaan käyttää universaaliväittämän, kuten ”kaikki joutsenet ovat valkoisia”, todistamiseen, sitä voidaan käyttää universaaliväittämän osoittamiseen vääräksi: yksittäinen havainto mustasta joutsenesta riittää osoittamaan, että universaaliväittämä kaikkien joutsenien valkoisuudesta on väärä.

Falsifioinnissa on kyse muodoltaan deduktiivisesta argumentista. Väittämien falsifiointi tapahtuu hyödyntämällä modus tollens -päättelyä jonkin uuden havainnon kautta. Oletetaan, että jokin universaaliväittämä U kieltää jonkun havainnon O mahdollisuuden:

${\displaystyle U\rightarrow \neg O}$

Havainto O kuitenkin tehdään:

${\displaystyle \ \ O}$

Näin modus tollensilla seuraa:

${\displaystyle \neg U}$

Vaikka tällainen falsifiointi on pätevä, se on hyvin rajallinen. Näkemystä on myöhemmin kutsuttu naiiviksi falsifikationismiksi, ja muun muassa konfirmaatioholismi suuntautuu sitä vastaan. Konfirmaatioholismin mukaan lähes mikä tahansa väite voidaan saada sopimaan yhteen yksittäisen uuden havainnon kanssa, mikäli väitteen taustateorioihin tehdään tarvittavia muutoksia. Esimerkiksi jos kuullaan, että Australiasta on löydetty mustajoutsenia, teoriaan voidaan lisätä jokin sopiva ad hoc -hypoteesi, kuten ”kaikki joutsenet ovat valkoisia, paitsi eräät Australiasta löydetyt joutsenet” tai ”kaikki joutsenet ovat valkoisia ja Australiassa suoritetut lintuhavainnot ovat epäluotettavia”.

Konfirmaatioholismi perustuu Pierre Duhemin ja W. V. O. Quinen ajatuksiin. Popper itse käsitteli naiivin falsifioinnin ongelmia teoksessaan The Logic of Scientific Discovery.

Naiivi falsifikationismi siis epäonnistui pyrkimyksessään määrätä tieteelle jokin välttämätön menetelmä, jota tieteilijöiden tulisi käyttää. Tämä on seurausta siitä, että naiivin falsifioinnin kohteena ovat yksittäiset tieteelliset väittämät. Tieteelliset teoriat koostuvat kuitenkin joukosta tällaisia väittämiä, ja nämä joukot ovat niitä, joita tieteilijöiden tulee hyväksyä tai hylätä.

Naiivin falsifioinnin tilalle Popper muotoili ajatuksen tieteestä falsifioituvien teorioiden hylkäämisen kautta kehittyvänä prosessina. Falsifioidut teoriat tullaan korvaamaan teorioilla, jotka voivat selittää ne ilmiöt, jotka falsifioivat aiemman teorian, eli teorioilla, joilla on suurempi selitysvoima. Popper katsoi, että tieteilijältä vaaditaan päätös teorian muodostavien tai sen falsifioivien väittämien hyväksymisestä tai hylkäämisestä. Jossain vaiheessa teoriaan lisättyjen ad hoc -hypoteesien ja huomiotta jätettyjen teorian falsifioivien havaintojen paino tulee niin suureksi, ettei teoriaa voida enää tukea, ja päätös sen hylkäämisestä tapahtuu.

Esimerkiksi aristoteelinen mekaniikka selitti arkipäiväiset havainnot, mutta Galileo Galilein tekemät kokeet falsifioivat ne, ja myöhemmin Newtonin mekaniikka syrjäytti sen selittämällä Galileon ja monien muiden havaitsemat ilmiöt, joita aristoteelinen mekaniikka ei kyennyt selittämään. Newtonilainen mekaniikka kykeni selittämään muun muassa planeettojen liikkeet ja kaasujen mekaniikan suuressa määrin. Se ei kuitenkaan kyennyt selittämään esimerkiksi Merkuriuksen radan periheliliikettä, minkä Albert Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria selitti. Atomitasolla Newtonin mekaniikan osoittivat virheelliseksi niin kutsuttu ultraviolettikatastrofi sekä Gibbsin paradoksi, ja sen syrjäytti kvanttimekaniikka.

Vastaavasti Thomas Youngin valon aaltoteoria syrjäytti Newtonin teorian valohiukkasista, mutta Michelsonin–Morleyn koe puolestaan osoitti sen virheelliseksi. Myöhemmin sen syrjäyttivät James Clerk Maxwellin elektrodynamiikka ja Einsteinin erityinen suhteellisuusteoria, jotka selittivät havaitut ilmiöt.

Kussakin vaiheessa uudet havainnot tekivät aiemmasta teoriasta kestämättömän (eli falsifioivat sen) ja tilalle löydettiin uusi teoria, joka oli selitysvoimaltaan suurempi (eli kykeni selittämään aiemmin selittämättömissä olleet ilmiöt) ja seurauksena tarjosi paremmat mahdollisuudet sen itsensä falsifioinnille.

Siinä missä Popper oli kiinnostunut pääasiassa tieteen logiikasta, Thomas Kuhn tutki vaikutusvaltaisessa teoksessaan Tieteellisten vallankumousten rakenne (1962) tieteen historiaa. Kuhn katsoi, että tieteilijät työskentelevät sellaisen käsitteellisen paradigman sisällä, joka vaikuttaa vahvasti siihen, miten he tulkitsevat havaintoja. Tieteilijät puolustavat paradigmaansa pitkään kaikkia falsifiointiyrityksiä vastaan lisäämällä olemassa oleviin teorioihin ad hoc -hypoteeseja. Paradigman vaihtaminen on vaikeaa, koska se vaatii tutkijalta vahvaa poikkeamista työtovereiden näkemyksistä ja epäortodoksisen teorian puolustamista.

Jotkut falsifikationistit näkivät Kuhnin teoksen vahvistavan falsifikationismin, koska se tarjosi historiallista aineistoa sen tueksi, että tiede etenee hylkäämällä riittämättömiä teorioita ja että falsifikationismin kannalta keskeisiä ovat tieteilijöiden tekemät päätökset hyväksyä tai hylätä joku teoria.

Imre Lakatos kuului näin ajatelleisiin. Hän pyrki selittämään Kuhnin tulokset esittämällä, että tiede etenee tutkimusohjelmien falsifioinnin eikä teorioiden naiivin falsifioinnin kautta. Lakatosin lähestymistavassa tieteilijä työskentelee tutkimusohjelman, joka vastaa suurin piirtein Kuhnin ”paradigmaa”, sisällä. Siinä missä Popper hylkäsi ad hoc -hypoteesien lisäämisen epätieteellisenä, Lakatos hyväksyi ne osaksi uusien teorioiden muodostamista.

Jotkut tieteenfilosofit, kuten Paul Feyerabend, ovat katsoneet Kuhnin teoksen osoittavan, että sosiaaliset tekijät, eikä niinkään jonkun rationaalisen menetelmän noudattaminen, määräävät sen, mikä tieteellisistä teorioista saa yleisen hyväksynnän. Tällaisen jyrkän tulkinnan ovat hylänneet muun muassa Alan Sokal sekä Kuhn itse.

Feyerabend tutki tieteen historiaa vielä kriittisemmin ja hylkäsi lopulta kaikki preskriptiiviset metodologiat. Hän hylkäsi kaikki tieteelliset menetelmät sekä tieteen vaatimukset auktoriteetista mihinkään tällaisiin menetelmiin vedoten. Sen sijaan hän katsoi, että jos tulisi valita jokin metodologinen sääntö, tietoteoreettinen anarkismi olisi ainoa vaihtoehto. Feyerabendille tieteen kaikki sellainen sosiaalinen status, joka tieteellä voi olla, on seurausta tieteen sosiaalisesta ja fysikaalisesta arvosta enemmän kuin sen menetelmistä.

Monet nykytieteenfilosofit ja analyyttiset filosofit, kuten W. H. Newton-Smith, Kurt Hübner, John W. N. Watkins, A. J. Ayer, Mary Hesse, Geoffrey James Warnock, Arnold Levison, Jennifer Trusted, Anthony O'Hear, George N. Schlesinger, Adolf Grünbaum, Alan Musgrave, R. H. Vincent, Henry E. Kyburg, Jr., John Worrall, Herbert Feigl, L. Jonathan Cohen, Wesley C. Salmon, Ilkka Niiniluoto, Raimo Tuomela, Colin Howson, Hilary Putnam, David Stove ja Richard C. Jeffrey, ovat kritisoineet Popperin tieteenfilosofiaa paljon. Se, ettei Popper luottanut induktiiviseen päättelyyn, on johtanut väitteisiin siitä, että hän olisi antanut tieteen käytännöistä virheellisen kuvan. Useimmat ammattitieteenfilosofit eivät ole koskaan asettaneet popperilaista näkemystä probabilistisen induktion edelle.[6][7]

Fyysikot Alan Sokal ja Jean Bricmont kritisoivat falsifioitavuutta teoksessaan Fashionable Nonsense (julkaistu myös nimellä Intellectual Impostures) sillä perusteella, ettei se kuvaa totuudenmukaisesti sitä, miten tiede todella toimii. Heidän mukaansa teorioita käytetään siksi, että ne menestyvät, ei siksi, että toiset teoriat epäonnistuvat.

Sokalin ja Bricmontin mukaan tieteilijät katsovat sellaisen teorian, joka menestyy falsifiointiyrityksiä vastaan, olevan osittain vahvistettu tai ainakin todennäköisempi. Heidän mukaansa Popper vastusti kaikenlaista teorioiden vahvistamista tai jopa niiden pitämistä todennäköisempinä. Tieteen historia kuitenkin osoittaa, että teoriat tulevat hyväksytyksi menestyksensä ansiosta.[8] Sokalin ja Bricmontin mukaan falsifioitavuus ei kykene myöskään erottamaan esimerkiksi tähtitiedettä ja astrologiaa, koska kummatkin tekevät teknisiä ennusteita, jotka ovat joskus virheellisiä.

David Miller, kriittisen rationalismin kannattaja, on puolustanut Popperia näitä väitteitä vastaan[9]