Dějiny vědecké metody jsou neoddělitelné od dějin vědy samotné.
Raná filozofická tradice
Nejstarší známé kořeny vědecké metody sahají až k Imhotepovi (asi 2600 př. n. l.), který je považován za původního autora papyru Edwina Smithe, ačkoli se předpokládá, že toto dílo vychází z dřívějších materiálů již kolem roku 3000 př. n. l. Metody obsažené v papyru Edwina Smithe (asi 1600 př. n. l.), starověké učebnici chirurgie, obsahující základní složky vědecké metody: vyšetření, diagnózu, léčbu a prognózu.
Ačkoli Ebersův papyrus (asi 1550 př. n. l.) zmiňuje zaklínadla a nečisté aplikace vytvořené k vyhánění nemocných démonů a další pověry, jeho spisy nicméně obsahují i doklady tradičního empirismu.
Ve starověkém Řecku byly již v polovině 5. století př. n. l. silně zakořeněny některé prvky vědecké tradice. Platón se ve svém díle Protagoras (318d-f) zmiňuje o výuce aritmetiky, astronomie a geometrie ve školách. Filosofické myšlenky této doby byly většinou oproštěny od omezení každodenních jevů a zdravého rozumu. Popírání reality, jak ji zažíváme, dosahuje extrému u Parmenida, který tvrdil, že svět je jeden a že změna a dělení neexistují.
Aristotelská věda a empirie
Aristoteles poskytl další ze složek vědecké tradice: empirismus. Podle Aristotela lze univerzální pravdy poznat z konkrétních věcí pomocí indukce. Do jisté míry tedy Aristoteles smiřuje abstraktní myšlení s pozorováním, i když by bylo zavádějící naznačovat, že aristotelská věda má empirickou formu. Aristoteles totiž nesouhlasil s tím, že by poznatky získané indukcí mohly být právem považovány za vědecké poznání. Nicméně indukce byla nezbytným předstupněm k hlavní činnosti vědeckého zkoumání a poskytovala základní předpoklady potřebné pro vědecké demonstrace.
Aristoteles ve svém pojednání o vědeckém zkoumání induktivní uvažování do značné míry ignoroval. Aby bylo jasné, proč tomu tak je, vezměme v úvahu jeho výrok v Posteriorních analytikách,
Úkolem vědce proto bylo prokázat univerzální pravdy a odhalit jejich příčiny. Indukce sice stačila k objevení univerzálií na základě zobecnění, ale nedokázala identifikovat příčiny. Nástrojem, který k tomu Aristoteles zvolil, bylo deduktivní uvažování v podobě sylogismů. Pomocí sylogismů mohli vědci z již zjištěných univerzálních pravd vyvozovat nové.
Aristoteles vytvořil úplný normativní přístup k vědeckému zkoumání zahrnující sylogismus, který je podrobně rozebrán v jeho Posteriorních analytikách. Dnes, kdy je používání matematiky ve fyzikálních vědách běžné, by snad nejvíce zaujalo napomenutí, že tvrzení jedné vědy nelze dokazovat pomocí jiné vědy.
Potíž s tímto schématem spočívala v tom, že se ukázalo, že odvozené pravdy mají pevné primární předpoklady. Aristoteles by nepřipustil, že by demonstrace mohly být kruhové; podporovat závěr premisami a premisy závěrem. Nepřipustil by ani nekonečný počet středních členů mezi primárními premisami a závěrem. To vede k otázce, jak se k primárním premisám dospěje, a jak jsme již zmínili, Aristoteles připouštěl, že k tomuto úkolu bude zapotřebí indukce.
Ke konci Posteriorní analytiky se Aristoteles zabývá poznáním získaným indukcí.
Vyprávění ponechává prostor pro pochybnosti o povaze a míře jeho empirie. Zejména se zdá, že Aristoteles považuje smyslové vnímání pouze za prostředek poznání prostřednictvím intuice. Indukci není přiznán status vědeckého uvažování, a tak je ponecháno na intuici, aby poskytla pevný základ Aristotelově vědě. S ohledem na to nás Aristoteles přivádí poněkud blíže k empirické vědě než jeho předchůdci.
Vznik induktivní metody
Vědecká metoda se ve své moderní podobě pravděpodobně vyvinula v rané muslimské filozofii, zejména pomocí experimentů k rozlišení konkurenčních vědeckých teorií a obecného přesvědčení, že poznání poctivě odhaluje přírodu. Během středověku se rozvíjela islámská filozofie, která často hrála klíčovou roli ve vědeckých debatách – klíčovými postavami byli obvykle vědci a filozofové.
Významný arabsko-perský muslimský vědec Alhazen použil vědeckou metodu k získání výsledků ve své knize Optika. Zejména kombinoval pozorování a racionální argumenty, aby ukázal, že jeho intromiseální teorie vidění, kdy světlo vyzařují předměty, a nikoli oči, ovlivněná ranými Aristotelovými myšlenkami, je vědecky správná a že emisní teorie vidění, kterou podporovali Ptolemaios a Euklides, je chybná.
Ve 12. století se do středověké Evropy dostaly myšlenky vědecké metody, včetně Aristotelových a Alhazenových, prostřednictvím latinských překladů arabských a řeckých textů a komentářů. Komentář Roberta Grossetesteho k Posteriorním analytickým spisům řadí Grossetesteho mezi první scholastické myslitele v Evropě, kteří plně pochopili Aristotelovu vizi dvojí cesty vědeckého uvažování. Vyvozování závěrů z konkrétních pozorování k univerzálnímu zákonu a pak zase zpět: od univerzálních zákonů k předvídání konkrétních věcí. Grosseteste to nazval „rozlišením a složením“. Dále Grosseteste říkal, že obě cesty by měly být ověřovány experimentem, aby se ověřily principy.
Roger Bacon se pod Grossetestovým vedením inspiroval spisy muslimských vědců (zejména Alhazena), kteří zachovali a rozvíjeli Aristotelův obraz indukce. Bacon ve svém pojednání o metodě popsal opakující se cyklus pozorování, hypotézy, experimentu a potřeby nezávislého ověření. Způsob, jakým prováděl své experimenty, zaznamenával do přesných detailů, aby ostatní mohli jeho výsledky reprodukovat a nezávisle ověřovat.
Moderní replika Galileova pokusu s nakloněnou rovinou: Vzdálenost, kterou urazí rovnoměrně zrychlené těleso, je úměrná čtverci uplynulého času.
V tomto kontextu, v období náboženského konzervativismu způsobeného reformací a protireformací, představil Galileo Galilei svou novou vědu o pohybu. Ani obsah Galileovy vědy, ani metody studia, které zvolil, nebyly v souladu s aristotelským učením. Zatímco Aristoteles se domníval, že věda má být demonstrativní, Galileo používal jako nástroj výzkumu experimenty. Snad právě proto Galileo předložil své pojednání ve formě matematických demonstrací bez odkazu na výsledky experimentů. Je důležité si uvědomit, že to samo o sobě byl odvážný a novátorský krok z hlediska vědecké metody. Užitečnost matematiky, která je sama o sobě vědou, jako nástroje pro zkoumání fyzikálních věd byla sporná, protože byla schopna přinášet výsledky, které byly v rozporu s aristotelskou vědou, která od vědců vyžadovala, aby objevovali příčiny.
Není známo, zda to bylo proto, že Galileo realisticky hodnotil přijatelnost prezentace experimentálních výsledků jako důkazu, nebo proto, že sám měl pochybnosti o epistemologickém statusu experimentálních zjištění. Nicméně zmínky o experimentech nenajdeme v jeho latinském pojednání o pohybu, ale v doplňujících dialozích psaných v italském jazyce. Ani v těchto dialozích se experimentální výsledky, ačkoli se o nich zmiňují, nenechávají mluvit samy za sebe, ale k vynucení závěrů jsou zapotřebí logické rozpory plynoucí z myšlenkových experimentů.
Například v dramatickém dialogu nazvaném Třetí den z knihy Dvě nové vědy Galileo nechává postavy dialogu diskutovat o experimentu se dvěma volně padajícími předměty o různé hmotnosti. Postava Simplicia nabízí nástin aristotelského pohledu. U tohoto pokusu očekává, že „těleso, které je desetkrát těžší než druhé, se bude pohybovat desetkrát rychleji než druhé“. Postava Salviati, která v dialogu představuje Galileovu postavu, odpovídá pochybnostmi o tom, že se Aristoteles o tento pokus vůbec pokusil. Salviati pak požádá další dvě postavy dialogu, aby zvážily myšlenkový experiment, při němž jsou dva kameny o různé hmotnosti k sobě přivázány, než jsou uvolněny. V návaznosti na Aristotela Salviati zdůvodňuje, že „ten rychlejší bude částečně zpomalen tím pomalejším a pomalejší bude poněkud uspíšen tím rychlejším“. To však vede k rozporu, neboť oba kameny dohromady tvoří těžší předmět než kterýkoli z nich odděleně. Těžší předmět by tedy měl ve skutečnosti padat rychlostí větší než kterýkoli z kamenů. Z tohoto rozporu Salviati vyvozuje, že Aristoteles se ve skutečnosti musí mýlit a předměty budou padat stejnou rychlostí bez ohledu na jejich hmotnost, což potvrzuje i experiment.
Jestliže se Galileo vyhýbal roli experimentátora, o jeho anglickém současníkovi Francisi Baconovi lze říci pravý opak. Bacon se pokusil popsat racionální postup pro stanovení příčinné souvislosti mezi jevy na základě indukce. Jednalo se však o radikálně odlišnou formu indukce, než jakou používali aristotelici. Bacon se vyjádřil takto,
Baconova metoda se opírala o experimentální „historie“, které měly vyloučit alternativní teorie. V tomto smyslu je předchůdcem Popperova falzifikacionismu. Bacon však věřil, že jeho metoda přinese jisté poznání, a ne pouze zdůvodní existující tvrzení o poznání. Bacon vysvětluje způsob použití své metody ve svém díle Novum Organum (vydaném v roce 1620). V příkladu, který uvádí při zkoumání podstaty tepla, Bacon vytváří dva seznamy, z nichž první nazývá „Tabulka podstaty a přítomnosti“, obsahující rozmanité a hojné okolnosti, za nichž nacházíme teplo. V druhé tabulce, označené jako „Tabulka odchylek neboli nepřítomnosti v blízkosti“, uvádí okolnosti, které se s výjimkou nepřítomnosti tepla sotva podobají okolnostem z první tabulky. Z rozboru toho, co nazývá „povahou“ (vyzařující světlo, těžké, barevné atd.) položek v těchto seznamech docházíme k závěrům o „formální povaze“ neboli příčině tepla. Za příčinu tepla jsou považovány ty povahy, které jsou vždy přítomny v první tabulce, ale nikdy ve druhé.
Experimentování hrálo v tomto procesu dvojí roli. Nejnáročnější prací vědce bylo shromáždit fakta neboli „historii“ potřebnou k vytvoření tabulek přítomnosti a nepřítomnosti. Tyto historie by dokumentovaly směs všeobecných znalostí a výsledků experimentů. Za druhé by bylo zapotřebí provést světelné experimenty, nebo jak bychom mohli říci, rozhodující experimenty, aby se vyřešily všechny zbývající nejasnosti ohledně příčin.
Bacon projevil nekompromisní odhodlání experimentovat. Přesto za svého života neučinil žádný velký vědecký objev. Důvodem může být to, že nebyl nejschopnějším experimentátorem. Může to být také proto, že v Baconově metodě hraje hypotéza ve srovnání s moderní vědou jen malou roli. Hypotézy mají podle Baconovy metody vznikat v průběhu zkoumání, přičemž je ponechán jen malý prostor pro dohady a kreativitu. To se týkalo i matematické spekulace, „která by měla přírodní filozofii pouze dodávat definitivnost, nikoli ji vytvářet nebo dávat vzniknout“ (Novum Organum XCVI).
Preambule vědecké metody
V roce 1619 začal René Descartes psát své první velké pojednání o správném vědeckém a filozofickém myšlení, nedokončená Pravidla pro řízení mysli, v nichž začal stanovovat hlavní zásady vědeckého výzkumu. Na tuto práci navázal a upřesnil ji v pojednání Pojednání o metodě z roku 1637. Descartes zde předkládá čtyři zásady, které se rozhodl dodržovat, z nichž první zněla,
Toto pravidlo spolu s jeho základní myšlenkou cogito ergo sum tvoří podstatu Descartovy vědecké metody. Descartes nedosáhl vědeckých výsledků srovnatelných s výsledky svých současníků, a proto zde nenajdeme Descartův hlavní přínos k vědecké metodě. Jeho práce v analytické geometrii však byla nezbytným předchůdcem diferenciálního počtu a pomohla vnést matematickou analýzu do vědeckých otázek. Galileo vyjádřil přesvědčení, že „kniha přírody je psána jazykem matematiky“. Descartes poskytl prostředky k popularizaci tohoto jazyka mezi vědci.
Bacon i Descartes chtěli poskytnout pevný základ vědeckého myšlení, který by se vyhnul klamům mysli a smyslů. Bacon si tento základ představoval jako v podstatě fyzikální a faktický, zatímco Descartes se spoléhal na logiku a matematiku.
Galileo Galilei spojil kvantitativní experimenty s matematickou analýzou, aby mohl vyslovit obecné fyzikální zákony. Isaac Newton tato pravidla systematizoval v knize Principia, která se stala vzorem, který se ostatní vědy snažily napodobit. Jeho čtyři „pravidla uvažování“ jsou následující:
Newton však také zanechal poučení o teorii všeho:
Některé metody uvažování systematizoval John Stuart Mill ve svých Kánonech, což je pět explicitních výroků o tom, co lze při vytváření hypotézy zavrhnout a co ponechat. O principech uvažování psali také George Boole a William Stanley Jevons.
Integrace deduktivní a induktivní metody
Pokusy o systematizaci vědecké metody se v polovině 18. století střetly s problémem indukce, pozitivistickou logickou formulací, která ve zkratce tvrdí, že s jistotou nelze poznat nic jiného než to, co je skutečně pozorováno. David Hume dovedl empirismus do skeptického extrému; mezi jeho postoje patřilo, že neexistuje žádná logická nutnost, aby se budoucnost podobala minulosti, a proto nejsme schopni ospravedlnit samotné induktivní uvažování odvoláním se na jeho úspěch v minulosti. Humovy argumenty ovšem přišly v návaznosti na mnoho a mnoho staletí nadměrných spekulací na nadměrné spekulace, které nebyly podloženy empirickým pozorováním a testováním. Ačkoli Humovy radikálně skeptické argumenty byly koncem 18. století přesvědčivě vyvráceny a nakonec nahrazeny Kritikou čistého rozumu Immanuela Kanta, Humovy brilantně zformulované argumenty si udržely silný přetrvávající vliv na vědomí vzdělaných vrstev po větší část 19. století. Spor se tak v té době spíše soustředil na to, zda je induktivní metoda platná, či nikoli.
Na konci 19. století navrhl Charles Sanders Peirce schéma, které mělo značný vliv na další vývoj vědecké metody obecně. Peirceova práce rychle urychlila pokrok na několika frontách. Zaprvé, v širším kontextu v článku „Jak si ujasnit naše myšlenky“ (1878) , Peirce nastínil objektivně ověřitelnou metodu testování pravdivosti domnělých poznatků způsobem, který přesahuje pouhé fundamentální alternativy, přičemž se zaměřil jak na dedukci, tak na indukci. Indukci a dedukci tak postavil do komplementárního, nikoli konkurenčního kontextu (ten byl hlavním trendem přinejmenším od Davida Huma o století dříve). Za druhé, a to je pro vědeckou metodu ještě důležitější, Peirce předložil základní schéma pro testování hypotéz, které převládá dodnes. Teorii zkoumání vytěžil z výchozího materiálu klasické logiky a souběžně s raným vývojem symbolické logiky ji zdokonalil tak, aby řešila tehdejší problémy vědeckého uvažování. Peirce zkoumal a formuloval tři základní způsoby usuzování, které dnes hrají roli ve vědeckém zkoumání, procesy, které jsou v současnosti známy jako abduktivní, deduktivní a induktivní odvozování. Za třetí, sehrál významnou roli v pokroku samotné symbolické logiky – to byla ostatně jeho hlavní specializace.
Karlu Popperovi (1902-1994) se obecně připisuje zásluha za to, že v polovině a na konci 20. století poskytl kontext pro zásadní zlepšení vědecké metody. Od 30. let 20. století a se zvýšenou intenzitou po druhé světové válce tvrdil, že hypotéza musí být falzifikovatelná a že věda bude po Peirceovi a dalších nejlépe postupovat pomocí deduktivního uvažování, na které se klade hlavní důraz, známého jako kritický racionalismus. Jeho prozíravé formulace logického postupu pomohly potlačit nadměrné používání induktivní spekulace na induktivní spekulaci a také pomohly posílit koncepční základy dnešních postupů vzájemného hodnocení.
Popperovi kritici, především Thomas Kuhn, Paul Feyerabend a Imre Lakatos, odmítali myšlenku, že existuje jediná metoda, která by platila pro celou vědu a vysvětlovala její pokrok. S tím by ostatně souhlasila většina vědců. Přesto zůstávají určité základní principy, které jsou dnes základem vědeckého bádání. (viz také: vědecká metoda)
V minulém století byly vyvinuty některé statistické metody pro uvažování tváří v tvář nejistotě, které vyplynuly ze statistického testování hypotéz pro eliminaci chyb, což je ozvěna programu Novum Organum Francise Bacona.
Později ve 20. století byl metodologický naturalismus přijat jako ústřední prvek vědecké metody, částečně v reakci na vzestup vědy o stvoření.
Otázka fungování vědy má význam daleko za hranicemi vědeckých kruhů nebo akademické obce. Například v soudním systému a ve sporech o veřejnou politiku je odchylka studie od uznávaných vědeckých postupů důvodem k jejímu odmítnutí jako nevyžádané vědy nebo pseudovědy.