Wissenschaftlicher Formalismus - Scientific formalism
Der wissenschaftliche Formalismus ist eine Familie von Ansätzen zur Darstellung von Wissenschaft . Sie gilt als wichtiger Bestandteil der wissenschaftlichen Methode , insbesondere in den physikalischen Wissenschaften .
Ebenen des Formalismus
Es sind mehrere Ebenen des wissenschaftlichen Formalismus möglich. Auf der untersten Ebene beschäftigt sich der wissenschaftliche Formalismus mit der symbolischen Art und Weise, in der die Informationen präsentiert werden. Um Formalismus in einer wissenschaftlichen Theorie auf dieser Ebene zu erreichen, beginnt man mit einem wohldefinierten Satz von Axiomen , und daraus folgt ein formales System .
Auf einer höheren Ebene beinhaltet der wissenschaftliche Formalismus jedoch auch die Betrachtung der Axiome selbst. Diese können als Fragen der Ontologie angesehen werden . Zum Beispiel kann man auf der unteren Ebene des Formalismus eine Eigenschaft namens „Existenz“ definieren. Auf der höheren Ebene muss jedoch noch die Frage geklärt werden, ob ein Elektron im gleichen Sinne existiert wie ein Bakterium .
Einige tatsächliche formale Theorien über Tatsachen wurden vorgeschlagen.
In der modernen Physik
Das wissenschaftliche Klima des 20. Jahrhunderts hat diese Fragen wiederbelebt. Ungefähr von der Zeit von Isaac Newton bis zu der von James Clerk Maxwell lagen sie in dem Sinne, dass die physikalischen Wissenschaften sich auf den Status der reellen Zahlen als Beschreibung des Kontinuums und einer agnostischen Sicht auf Atome und ihre Struktur verlassen konnten . Die Quantenmechanik , die nach etwa 1925 vorherrschende physikalische Theorie, wurde in einer Weise formuliert, die Fragen beider Arten aufwarf.
Im Newtonschen Rahmen gab es in der Tat ein gewisses Maß an Komfort in den Antworten, die man geben konnte. Betrachten Sie zum Beispiel die Frage, ob die Erde wirklich um die Sonne geht . In einem an die Berechnung der Erdbahn angepassten Bezugssystem ist dies eine mathematische, aber auch tautologische Aussage. Die Newtonsche Mechanik kann die Frage beantworten, ob es nicht auch so ist, dass die Sonne die Erde umkreist, wie es den erdbasierten Astronomen tatsächlich erscheint. In Newtons Theorie gibt es einen grundlegenden, festen Bezugsrahmen, der träge ist . Die 'richtige Antwort' ist, dass der Standpunkt eines Beobachters in einem Trägheitsbezugssystem privilegiert ist: andere Beobachter sehen Artefakte ihrer Beschleunigung relativ zu einem Trägheitssystem (die Trägheitskräfte ). Vor Newton zog Galileo die Konsequenzen aus dem kopernikanischen heliozentrischen Modell. Er war jedoch gezwungen, seine Arbeit (in der Tat) wissenschaftlichen Formalismus zu nennen, unter der alten 'Beschreibung' , die die Phänomene rettete . Um nicht gegen die Autorität zu verstoßen, könnten die elliptischen Bahnen des heliozentrischen Modells als bequemeres Gerät für Berechnungen bezeichnet werden, anstatt als tatsächliche Beschreibung der Realität.
In der Allgemeinen Relativitätstheorie sind Newtons Inertialsysteme nicht mehr privilegiert. In der Quantenmechanik argumentierte Paul Dirac , dass physikalische Modelle nicht dazu da sind, semantische Konstrukte bereitzustellen, die es uns ermöglichen, die mikroskopische Physik in einer Sprache zu verstehen, die mit der vergleichbar ist, die wir auf der vertrauten Skala von Alltagsgegenständen verwenden. Seine Haltung, die von vielen theoretischen Physikern eingenommen wird , ist, dass ein gutes Modell an unserer Fähigkeit gemessen wird, es zur Berechnung physikalischer Größen zu verwenden, die experimentell überprüft werden können. Diracs Ansicht kommt dem nahe, was Bas van Fraassen als konstruktiven Empirismus bezeichnet .
Duhem
Ein Physiker, der die Probleme ernst nahm, war Pierre Duhem , der zu Beginn des 20. Jahrhunderts schrieb. Er schrieb eine ausführliche Analyse des Ansatzes, den er als typisch britisch ansah, indem er eine mechanisch-physikalische Interpretation von Feldtheorien der theoretischen Physik verlangte . Das war eine genaue Charakterisierung dessen, wogegen Dirac (selbst Brite) später argumentieren würde. Die von Duhem angeführten nationalen Merkmale sind nicht allzu ernst zu nehmen, da er auch behauptete, die Verwendung abstrakter Algebra , nämlich Quaternionen , sei ebenfalls typisch britisch (im Gegensatz zu Französisch oder Deutsch); als ob allein der Einsatz klassischer Analysemethoden so oder so wichtig wäre.
Duhem schrieb auch über die Rettung der Phänomene. Neben der kopernikanischen Revolutionsdebatte über die "Rettung der Phänomene" ( griechisch : σῴζειν τὰ φαινόμενα, sozein ta phainomena ) gegenüber dem Anbieten von Erklärungen, die Duhem inspirierte, war Thomas von Aquin Thomas von Aquin , der in Bezug auf Exzentriker und Epizykel schrieb , dass
Die Vernunft kann auf zwei Arten verwendet werden, um einen Punkt zu begründen: erstens, um einen hinreichenden Beweis für irgendeinen Grundsatz zu erbringen [...]. Die Vernunft wird auf andere Weise verwendet, nicht als hinreichender Beweis eines Prinzips, sondern als Bestätigung eines bereits aufgestellten Prinzips, indem sie die Kongruenz seiner Ergebnisse zeigt, da in der Astronomie die Exzentrizitäts- und Epizykeltheorie als begründet gilt, weil dadurch die sinnliche Erscheinungen der Himmelsbewegungen können erklärt werden ( possunt salvari scheinbaria sensibilia ); jedoch nicht, als ob dieser Beweis ausreichend wäre, denn eine andere Theorie könnte sie erklären. […]
Es erscheint auch die Idee, dass eine physikalische Interpretation – in allgemeiner Sprache oder in klassischen Ideen und physikalischen Einheiten, obgleich von oder in einem ontologischen oder quasi-ontologischen Sinne untersucht – eines Phänomens in der Physik keine letzte oder notwendige Bedingung für sein Verständnis oder seine Gültigkeit ist in modernen strukturrealistischen Ansichten über die Wissenschaft.
Bellarmine
Robert Bellarmine schrieb an den Heliozentristen Paolo Antonio Foscarini :
Es ist auch nicht dasselbe zu beweisen, dass man die Erscheinungen retten kann, indem man annimmt, dass die Sonne im Mittelpunkt steht und die Erde im Himmel, und zu beweisen, dass in Wahrheit die Sonne im Mittelpunkt und die Erde im Himmel steht; denn ich glaube, die erste Demonstration kann verfügbar sein, aber ich habe sehr große Zweifel an der zweiten ...
Der moderne Physiker Pierre Duhem "schlägt vor, dass sich Bellarmine zumindest in einer Hinsicht als besserer Wissenschaftler erwiesen hat als Galileo, indem er die Möglichkeit eines "strengen Beweises der Erdbewegung" mit der Begründung verweigerte, dass eine astronomische Theorie nur "den Schein rettet". ', ohne unbedingt zu verraten, was 'wirklich passiert'."