hempel

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Rozdział 2BADANIE NAUKOWE: POMYSŁ I TESTPrzykładowy epizod z historii nauki[1]Jako prostą ilustracją pewnych istotnych aspektów badania naukowegoposłużymy się pracą badawczą Semmelweisa nad gorączką połogową. IgnacySemmelweis, lekarz węgierskiego pochodzenia, praktykował w latach 1844-1848 wWiedeńskim Szpitalu Powszechnym. Jako członek personelu lekarskiegopierwszego oddziału kobiecego tego szpitala Semmelweis był zaniepokojony faktem,że znaczna część kobiet, które wydały na świat dzieci na tym oddziale, zapadała napoważną i często śmiertelną chorobę znaną pod nazwą gorączki połogowej. W 1844r. na tę chorobę zmarło aż 260 spośród 3157 położnic pierwszego oddziału, czyli8,2%, w 1845 r. poziom śmiertelności wyniósł 6,8%, a w 1846 r. wzrósł do 11,4%.Liczby te były alarmujące, ponieważ na sąsiednim, drugim oddziale kobiecym tegosamego szpitala, przyjmującym prawie tę samą liczbę kobiet co oddział pierwszy,śmiertelność spowodowana gorączką połogową była znacznie mniejsza: 2,3, 2,0oraz 2,7% w tych samych latach. W napisanej później książce, poświeconejprzyczynom gorączki połogowej i zapobieganiu jej, Semmelweis opisuje swojezmagania z rozwiązaniem tej tragicznej zagadki.[2]Punktem wyjścia jego poszukiwań były rozmaite ówczesne poglądy na przyczynygorączki połogowej; niektóre z nich odrzucił natychmiast jako niezgodne zustalonymi faktami, pozostałe poddał specjalnym testom.[3]Według jednego z rozpowszechnionych poglądów zapadanie na gorączkępołogową należało tłumaczyć "wpływami epidemicznymi", które charakteryzowanojako bliżej nieokreślone "zmiany atmosferyczno-kosmiczno-telluryczne" zachodzącew całej okolicy i powodujące gorączkę połogową u położnic. Jakże to jednak możliwe- rozumował Semmelweis - aby wpływy tego rodzaju przez wiele lat dawały się weznaki na pierwszym oddziale, oszczędzając drugi? I w jaki sposób można bypogodzić ten pogląd z faktem, że szalejąca w szpitalu gorączka połogowa była pozatym w Wiedniu i jego okolicach zjawiskiem bardzo rzadkim; prawdziwa epidemia,taka jak cholera, nie byłaby w tym stopniu selektywna. Nadto Semmelweiszaobserwował, że wśród kobiet, które z powodu odległego miejsca zamieszkaniaurodziły dzieci w drodze do szpitala, a więc w bardzo niesprzyjających warunkach,procent zachorowań na gorączkę połogową był niższy niż przeciętny na pierwszymoddziale.[4]Według innego poglądu przyczyną wysokiej śmiertelności położnic w pierwszymoddziale było jego nadmierne zagęszczenie. Semmelweis wykazał jednak, że wistocie na drugim oddziale tłok był większy, częściowo dlatego, że pacjentkidesperacko broniły się przed przydzieleniem ich na osławiony pierwszy oddział.Odrzucił również dwa inne podobne przypuszczenia, stwierdziwszy, że oba oddziałynie różnią się między sobą ani pod względem stosowanej diety, ani też ogólnejopieki nad położnicami.[5]W 1846 r. komisja powołana w celu zbadania tej sprawy orzekła, że przyczynąszerzenia się gorączki na pierwszym oddziale są skaleczenia powstające w wynikunie dość ostrożnego badania położnic przez studentów medycyny, odbywających natym oddziale praktykę w zakresie położnictwa. Semmelweis obalił i to wyjaśnienie,stwierdzając, że: (a) pęknięcia powstające w sposób naturalny podczas porodu sąznacznie większe niż skaleczenia, które może spowodować nieostrożne badanie; (b)położne odbywające praktykę na drugim oddziale badają pacjentki niemal w ten samsposób, nie powodując równie częstych zachorowań; (c) gdy w następstwieorzeczenia komisji liczbę studentów na pierwszym oddziale zmniejszono o połowę iograniczono do minimum badanie przez nich pacjentek, śmiertelność - pokrótkotrwałym spadku - wzrosła do poziomu wyższego niż kiedykolwiek przedtem.[6]Wysuwano również rozmaite wyjaśnienia psychologiczne tego zjawiska. Jedno znich opierało się na spostrzeżeniu, że pierwszy oddział miał taki rozkład, iż ksiądzniosący ostatni sakrament musiał minąć pięć sal, aby dostać się do pomieszczenia,w którym przebywała umierająca kobieta. Pojawienie się księdza, poprzedzanedźwiękiem dzwonka, wprawiało - według tego wyjaśnienia - pacjentki leżące wmijanych salach w stan przerażenia, którego następstwem była większa skłonnośćdo zapadania na gorączkę połogową. Na drugim oddziale czynnik ten jakoby nieodgrywał roli, ponieważ ksiądz miał bezpośredni dostęp do sali umierających.Semmelweis postanowił sprawdzić to przypuszczenie. Nakłonił księdza, żeby chodziłdo chorych okrężną drogą i bez dzwonienia, tak by pacjentki nie wiedziały o jegowizytach. Lecz śmiertelność na pierwszym oddziale nie zmalała.[7]Inną myśl podsunęło Semmelweisowi spostrzeżenie, że na pierwszym oddzialekobiety rodziły, leżąc na wznak, na drugim zaś, leżąc na boku. Choć wydawało musię to mało prawdopodobne, postanowił - niczym przysłowiowy "tonący, którybrzytwy się chwyta" - sprawdzić, czy różnica pozycji podczas porodu ma istotneznaczenie. Zarządził, by na pierwszym oddziale rodzące leżały na boku, lecz i po tejzmianie śmiertelność nie zmalała.[8]Wreszcie na początku 1847 r. przypadek podsunął Semmelweisowi klucz dorozwiązania tego problemu. Jeden z jego kolegów, Kolletschka, został skaleczonyskalpelem w palec przez studenta, wraz z którym dokonywał sekcji. Wkrótce potemzmarł, przy czym symptomy jego choroby były dokładnie takie same, jakieobserwowano u ofiar gorączki połogowej. Chociaż w owych czasach rolamikroorganizmów w infekcjach tego rodzaju była jeszcze nieznana, Semmelweisnabrał przekonania, że przyczyną śmiertelnej choroby Kolletschki była "trupiasubstancja", którą do jego krwi wprowadził skalpel studenta. Podobieństwo objawówchoroby Kolletschki i gorączki, na którą zapadały pacjentki szpitala, naprowadziłoSemmelweisa na myśl, że i one umierają z powodu takiego samego zatrucia krwi; onsam i jego koledzy, a także studenci praktykujący w szpitalu, są roznosicielamiinfekcyjnej substancji, przychodzą bowiem często do sal położnic bezpośrednio zpomieszczeń, w których dokonywali sekcji zwłok, i badają rodzące kobiety popowierzchownym tylko umyciu rąk, które zachowują jeszcze charakterystycznyzapach zgnilizny.[9]Myśl tę Semmelweis również poddał sprawdzeniu. Doszedł do wniosku, że jeślima rację, to gorączce połogowej można zapobiec, usuwając chemicznie infekcyjnąsubstancję, która pozostaje na rękach po sekcji. Wydał więc polecenie, żebywszyscy studenci przed badaniem położnic myli ręce w roztworze wapnachlorowanego. Liczba zgonów z powodu gorączki połogowej natychmiast zaczęłamaleć; w 1848 r. wynosiła już tylko 1,27% liczby rodzących na pierwszym oddziale,na drugim zaś - 1,33%.[10]Za tym przypuszczeniem, czy też - jak będziemy często mówili -hipotezą,przemawiało również to, że tłumaczyła ona fakt systematycznie niższej liczbyzgonów na drugim oddziale: pacjentkami opiekowały się tam położne, którychpraktyka nie obejmowała ćwiczeń z anatomii, wymagających dokonywania sekcjizwłok.[11]Hipoteza ta tłumaczyła również mniejszą śmiertelność wśród kobiet, któreurodziły dzieci w drodze do szpitala: po przybyciu już ich na ogół nie badano, dziękiczemu możliwość zakażenia była mniejsza.[12]Ponadto hipoteza ta wyjaśniała fakt, że spośród nowo narodzonych dzieciofiarami gorączki połogowej padały tylko te, których matki nabawiły się tej chorobypodczas porodu: w tym przypadku bowiem infekcja mogła być przekazana dzieckuprzed urodzeniem, gdy krwiobieg matki i dziecka jest jeszcze wspólny; nie mogło sięto zdarzyć dopóty, dopóki matka była zdrowa.[13]Dalsze doświadczenia skłoniły Semmelweisa do rozszerzenia jego hipotezy. Naprzykład pewnego razu badał on wraz z asystentami położnicę chorą na raka szyjkimacicy; przed badaniem wszyscy, którzy brali w nim udział, staranniezdezynfekowali ręce. Później jednak obmyli je tylko powierzchownie, bezdezynfekcji, i przystąpili do zbadania dwunastu innych kobiet leżących w tej samejsali. Jedenaście z nich zmarło na gorączkę połogową. Semmelweis doszedł downiosku, że przyczyną tej choroby mogą być nie tylko substancje pochodzące zezwłok, lecz również "substancje gnilne z żywych organizmów".Podstawowe kroki w testowaniu hipotezy[14]Widzieliśmy, w jaki sposób Semmelweis badał rozmaite hipotezy, wysuwanejako możliwe odpowiedzi na pytanie o przyczynę gorączki połogowej. Jak dochodzido sformułowania takich hipotez, to osobna interesująca kwestia, którą zajmiemy sięnieco później. Przede wszystkim zastanówmy się, w jaki sposób hipoteza razwysunięta jest poddawana testom sprawdzającym.[15]Czasami procedura ta jest całkiem prosta. Weźmy pod uwagę przypuszczenie,że różnica liczby zgonów między dwoma oddziałami szpitala jest następstwemróżnic w stopniu ich zagęszczenia, w rodzaju diety lub w ogólnej opiece nadpacjentkami. Semmelweis wykazał, że przypuszczenie to jest niezgodne z łatwymido zaobserwowania faktami, nie ma bowiem takich różnic między obydwomaoddziałami. Hipoteza została więc odrzucona jako fałszywa.[16]Zwykle jednak testowanie hipotezy bywa nie tak proste i bezpośrednie. Weźmypod uwagę pogląd, zgodnie z którym wysoka liczba zgonów na pierwszym oddzialema źródło w lęku, jakim napawa pacjentki pojawianie się księdza i jego pomocnika.Intensywność tego lęku, a zwłaszcza jego związek z gorączką połogową, nie da sięustalić w sposób tak bezpośredni jak różnica diety pacjentek lub zatłoczenia sal.Semmelweis posłużył się w tym przypadku pośrednią metodą testowania. Zadałsobie pytanie: czy istnieją łatwe do zaobserwowania fakty, które miałyby miejsce,gdyby hipoteza ta była prawdziwa?Jeżelihipoteza ta jest prawdziwa - rozumował-toodpowiednia zmiana procedury odwiedzin księdza spowoduje spadekśmiertelności. Sprawdził tę implikację za pomocą prostego eksperymentu i stwierdził,że jest ona fałszywa; odrzucił przeto ową hipotezę.[17]Podobnie chcąc sprawdzić przypuszczenie, że liczba ofiar gorączki połogowejzależy od pozycji podczas porodu, Semmelweis rozumował:jeżeliprzypuszczenie tojest prawdziwe,tostosowanie pozycji bocznej na pierwszym oddziale spowodujespadek śmiertelności. I w tym przypadku eksperyment wykazał fałszywość implikacji,hipoteza została więc odrzucona.[18]W obu przypadkach test opiera się więc na rozumowaniu, które prowadzi downiosku, żejeżelirozważana hipoteza - oznaczmy ją przezorganizmów- jestprawdziwa,tow określonych warunkach (np. gdy ksiądz przestanie przechodzićprzez sale położnic lub gdy będą one rodzić, leżąc na boku) wystąpią pewneobserwowalne fakty, których się oczekuje. Umówmy się - dla wygody - mówić krótko,żeIwynika lub daje się wywieść zH;nazwijmy przy tymimplikacjątestową hipotezyH(później scharakteryzujemy związek międzyIiH - wsposób bardziej ścisły).[19]W ostatnich dwu przykładach eksperymenty wykazały, że implikacja testowajest fałszywa, hipoteza została więc odrzucona. Rozumowanie, które prowadzi doodrzucenia hipotezy, można przedstawić schematycznie w następującej postaci:(2a)JeżeliHjest prawdziwa, toIjest prawdziwa.Ale (jak pokazuje doświadczenie)I nie jest prawdziwaHnie jest prawdziwa.Wszelkie rozumowanie przeprowadzane według tego schematu (nazywanego wlogicemodus tollens)jest dedukcyjne, a więc niezawodne; znaczy to, że jeśliprzesłanki takiego rozumowania (tj. zdania umieszczone nad poziomą kreską) sąprawdziwe, również jego konkluzja (tj. zdanie znajdujące się pod kreską) jestniewątpliwie prawdziwa. O ile więc przesłanki rozumowania typu (2a) zostałyzasadnie przyjęte, to hipotezaH,którą poddaje się testowi, musi być odrzucona.[20]Rozważmy teraz przypadek, w którym obserwacja lub eksperyment potwierdzaimplikację testowąI.Wysunąwszy hipotezę, zgodnie z którą gorączka połogowapolega na zatruciu krwi substancjami pochodzącymi ze zwłok, Semmelweis doszedłdo wniosku, że odpowiednia aseptyka zredukuje liczbę zachorowań. Eksperymentwykazał, że w tym przypadku implikacja testowa jest prawdziwa. Lecz pozytywnywynik tego eksperymentu nie dowiódł w sposób konkluzywny prawdziwości hipotezy,ponieważ rozumowanie, które prowadzi do takiego wniosku, podpada pod schemat:JeżeliHjest prawdziwa, toIjest prawdziwa.(2b) (Jak pokazuje doświadczenie)Ijest prawdziwa.Hjest prawdziwa.Tymczasem ten sposób rozumowania nie jest dedukcyjny: konkluzja może okazaćsię fałszywa nawet wtedy, gdy przesłanki są prawdziwe. DoświadczenieSemmelweisa jest właśnie ilustracją tego faktu. Pierwsza wersja jego hipotezy,tłumaczącej gorączkę połogową jako pewnego typu zatrucie krwi, wskazywałasubstancje pochodzące ze zwłok jako jedyne źródło tej choroby. Rozumował onsłusznie, sądząc, że jeśli hipoteza ta jest prawdziwa, to usuwanie owych substancji zrąk lekarzy za pomocą środków odkażających zmniejszy liczbę zgonów.Eksperyment wykazał, że implikacja testowa tej hipotezy jest prawdziwa. Zatem obieprzesłanki rozumowania według schematu (2b) były prawdziwe. Jednakże hipotezabyła fałszywa, bowiem - jak się później okazało - gorączkę połogową mogłyspowodować również gnilne substancje pochodzące z żywych organizmów.[21]Tak więc pozytywny wynik testu, tj. fakt, że wywnioskowana z hipotezyimplikacja testowa okazuje się prawdziwa, nie dowodzi prawdziwości hipotezy.Nawet wówczas, gdy doświadczenie potwierdza wiele implikacji hipotezy, ona samamoże jednak być fałszywa. Rozumowanie o schemacie:(2c)JeżeliHjest prawdziwa, toI1,I2,…,Insą prawdziwe.(Jak pokazuje doświadczenie)I1,I2,…,Insą prawdziweHjest prawdziwa.zawiera bowiem ten sam błąd co rozumowanie typu (2b).[22]I w tym przypadku pierwsza wersja ostatniej hipotezy Semmelweisa możesłużyć jako ilustracja. Jak pamiętamy, jedną z jej implikacji testowych byłotwierdzenie, że wśród pacjentek pierwszego oddziału, które urodziły w drodze doszpitala, liczba zmarłych na gorączkę połogową powinna być niniejsza odprzeciętnej. Inną implikacją była teza, że dzieci zdrowych matek nie zapadają nagorączkę połogową. Także i te implikacje zostały potwierdzone przezdoświadczenie, mimo że pierwsza wersja ostatniej hipotezy Semmelweisa byłafałszywa.[23]Jednakże stwierdzenie, że pozytywny wynik dowolnie wielu testów nie dowodziprawidłowości hipotezy, nie powinno prowadzić do wniosku, że poddając hipotezęwielu testom i uzyskując same pozytywne wyniki, pozostajemy w tej samej sytuacji,w jakiej znajdowaliśmy się, zanim zaczęliśmy ją sprawdzać. Wszak każdy z naszychtestów mógł mieć wynik negatywny, a więc prowadzić do odrzucenia hipotezy. Ogółpozytywnych wyników, które uzyskaliśmy przez ustalenie prawdziwości rozmaitychimplikacji testowychI1,I2,…,Innaszej hipotezy, świadczy o tym, że w każdym raziew zakresie tych właśnie implikacji hipoteza została potwierdzona. Mimo że w tensposób nie otrzymuje się pełnego dowodu prawdziwości hipotezy, to jednak jest topewne świadectwo na rzecz tej hipotezy, jej częściowe potwierdzenie, czylikonfirmacja. Stopień takiego potwierdzenia zależy od rozmaitych własności samejhipotezy i danych testowych. Będzie o tym mowa w rozdziale czwartym.[24]Rozważmy jeszcze jeden przykład, który uświadomi nam pewne inne aspektybadań naukowych.[25]Od czasów Galileusza, a być może jeszcze wcześniej, wiedziano, że prostapompa ssąca, która ciągnie wodę ze studni za pomocą tłoka, może podnieść tęwodę nie wyżej niż ok. 10 m ponad powierzchnię studni. Galileusz, zaintrygowanytym ograniczeniem, podał pewne jego wyjaśnienie, które jednak okazało się błędne.Po śmierci Galileusza jego uczeń Torricelli wysunął nowe rozwiązanie. Twierdził on,że Ziemię otacza ocean powietrza, które wskutek swego ciężaru wywiera nacisk napowierzchnie znajdujące się pod nim, i że właśnie ten nacisk na powierzchnię wodyw studni wtłacza ją do pompy w chwili, gdy tłok jest podnoszony. Maksymalnawysokość (10 m) słupa wody w pompie odpowiada po prostu wielkości ciśnieniaatmosferycznego na powierzchni studni.[26]Jest oczywiste, że nie sposób wskazać żadnej bezpośredniej obserwacji, którapozwoliłaby stwierdzić poprawność tego wyjaśnienia. Torricelli sprawdził jepośrednio. Doszedł do wniosku, że jeżeli jego przypuszczenie jest prawdziwe, tociśnienie atmosfery powinno podtrzymywać proporcjonalnie krótszy słup rtęci;ponieważ ciężar właściwy rtęci jest ok. 14 razy większy niż wody, długość takiegosłupka rtęci powinna wynosić ok. 10/14 m. Sprawdził tę implikację testową zapomocą prostego, lecz pomysłowego urządzenia, które było w istocie barometremrtęciowym. Studnię z wodą zastępowało tu otwarte naczynie zawierające rtęć,pompę ssącą - zamknięta z jednej strony rurka szklana. Rurka została całkowicienapełniona rtęcią, eksperymentator zacisnął mocno palcem jej otwarty koniec, poczym odwrócił go, zanurzając ten koniec w rtęci, która znajdowała się w naczyniu, icofnął palec; słupek rtęci w rurce opadł wówczas do wysokości ok. 75 cm - a więcprawie dokładnie tak, jak pozwalała przewidywać hipoteza Torricellego.[27]Dalszą implikację testową tej hipotezy wskazał Pascal, który zauważył, że jeślirtęć w barometrze Torricellego jest równoważona przez ciśnienie powietrza naotwarte naczynie, to wysokość słupka rtęci powinna być mniejsza na większychwysokościach, ponieważ ciężar otaczającego powietrza jest tam mniejszy.Następstwo to sprawdził na prośbę Pascala Périer. Zmierzył on wysokość słupkartęci w barometrze Torricellego u stóp góry Puy-de-Dôme, liczącej 1450 mwysokości, po czym przeniósł aparat na szczyt góry i powtórzył pomiar,pozostawiając u jej podnóża barometr kontrolny pod opieką swego pomocnika.Périer stwierdził, że słupek rtęci był na szczycie o ponad 7 cm krótszy niż u podnóża,podczas gdy długość słupka rtęci w barometrze kontrolnym nie zmieniła się w ogólew ciągu całego dnia.Rola indukcji w badaniu naukowym[28]Rozważaliśmy przykłady dociekań naukowych, w toku których poszukiwało sięrozwiązania problemu, formułując próbne odpowiedzi w postaci hipotez, a następniepoddając je testom; testowanie to polegało na wywnioskowaniu z hipotezodpowiednich implikacji testowych i sprawdzeniu ich za pomocą obserwacji lubeksperymentu.[29]Jak jednak dochodzi do sformułowania takiej hipotezy? Niektórzy utrzymują, żehipotezy są wyprowadzane z zebranych uprzednio danych za pomocą proceduryzwanej wnioskowaniem indukcyjnym i przeciwstawianej wnioskowaniudedukcyjnemu, które różni się od niej pod ważnymi względami.[30]W poprawnym rozumowaniu dedukcyjnym stosunek zachodzący międzykonkluzją a przesłankami charakteryzuje się tym, że jeśli przesłanki są prawdziwe, to [ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

radiodx.htw.pl