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研究方法論 科学の目的、実践、倫理 Peter Pruzan
Research Methodology The Aims, Practices and Ethics of Science -Peter Pruzan

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ピーター・プルザン名誉教授 理学博士

経営学・政治学・哲学部

コペンハーゲン・ビジネススクール フレデリクスベルグ校

デンマーク

自然科学の分野で「優れた研究」を行うには、探究心、科学の方法、目的、限界に対する理解、そしてもちろん「商売道具」を使うスキルが必要である。

本書は、これらの「良い研究」の前提条件について、非常によく書かれた明瞭な、そしてしばしば示唆に富むアプローチを提供している。本書の特徴は、扱うトピックが多岐にわたっていることと、自然科学のさまざまな分野からさまざまな事例を引用していることだ。また、測定、データ収集、実験計画、仮説の検証といった現実的な事柄を扱う部分でも、科学の「コツ」や「やり方」だけでなく、「なぜ」という根本的な問題について読者の内省を促す点が特徴的である。さらに、すべての研究者、特に自然科学の大学院生にとって重要な問題である、研究結果を出版に適した形で書き上げる方法についても、貴重なアドバイスが掲載されている。

このようなニーズに一度に応えられる本は、ほとんどない。本書はこれらすべての面で成功している。

この本が内省的なものと実用的なもののバランスを取っていることを、科学における不確実性の扱いを例に挙げて説明することができる。ある問題に取り組むことを選択する動機は、すでに存在する文献に非常によく精通していることに決定的に依存する。その作業は、特定の仮説、モデル、理論の予測を検証するために行われるかもしれないし、既存のモデルや理論の新しいバージョンや拡張版が必要とされる発見に行き着くかもしれない。いずれの場合も、得られた証拠がどの程度説得力があるかを知ることが必要である。この点では、確率・統計の章が優れている。測定値の不確かさだけでなく、自分のデータが調査の仮説を支持するものなのか、否定するものなのかを判断する方法についても書かれている。本書の特徴は、確率・統計のいわゆるフリークエンティスト・アプローチとベイズ・アプローチが非常にわかりやすく詳述されていることである。また、統計解析のために様々なソフトウェアを盲目的に使用することの落とし穴について、注意喚起がなされているのも貴重な点である。

まえがき

研究者が新しい、信頼できる結果を得たら、次の課題は、その成果を論文の形で、あるいは査読付き雑誌に掲載するために送る論文の形で発表することである。その際、インターネットやその他の関連情報のリポジトリが大きな助けとなる。著者は、研究者が利用した情報源に謝意を表し、著作権の侵害や盗用を避ける方法について、細心の注意を払って指導している。また、研究計画書や学位論文の計画・執筆、口頭発表の際に役立つチェックリストまで、わかりやすく丁寧に解説している。

このような研究方法論のより実践的な側面について考えるための道を開くために、本書の序論では、科学哲学の重要なトピックを紹介し、例証している。例えば、科学と非科学の区別、科学の目的と主張、科学における数学の役割などである。また、実在論、還元論、認識論、存在論などの基本的な概念についても説明されている。

これらの序論は、研究方法論に関する通常の出版物よりもはるかに幅広く、包括的な視点を提供している。このテーマに関するほとんどの本は、特定の専門分野に焦点を当て、暗黙のうちに、提示された方法の有効性と妥当性を前提としており、それによって、科学者を目指す者自身の思考、資質、動機の役割を本質的に無視している。

この本の最後の章は、科学研究における倫理と責任について、これまでの章を踏まえて構成されている。科学における倫理と非倫理、そして科学者としての個人的な責任についての考察と、研究における倫理的な実践のための実践的で現実的な指針が組み合わされている。

特に自然科学の博士課程に在籍する学生や、科学哲学に関心を持つ人々に強くお勧めできる本である。自然科学における「良い研究」とはどのようなものなのか、詳細に述べられている。ユニークで刺激的、そして示唆に富む一冊である。

モスール・K・スンダレサン博士 元特別研究教授 理論物理学 カールトン大学 オタワ、カナダ

謝辞

本書で取り上げた科学者や科学哲学者の方々には、彼らの書いた言葉や、彼らとの交流を通じて、多大な貢献をしていただいた。特に、この本の序文の著者であるカナダのカールトン大学の元理論物理学特別研究教授、モスール・K・スンダレサン博士による支援とインスピレーションに感謝する。

ところで、読書や交流を通じてインプットを得ることと、膨大な情報の中から解釈し選択することは、全く別の問題であることを記しておきたい。この点に関して言えば、集中力と識別力は、私の生徒たちが読んだものを理解し、それによって豊かになれるように書くことを要求された結果である。であるから、50年以上にわたるさまざまな分野の生徒たちからいただいたフィードバックに感謝する。

最後に、インドのシュリ・サティヤ・サイ高等学院の創立者であるバガヴァン シュリ・サティヤ・サイ・ババ(1926-2011)から受けたインスピレーションと指導に、最も謙虚に、そして感謝の念を込めて感謝する。

目次

  • 1 はじめに1
  • 2 科学 7
    • 2.1 科学の歴史は非常に短く、不完全であり、非常に選択的である7
    • 2.2 科学とは何か?16
      • 2.2.1 事実としての科学 18
    • 2.2.2 一般化としての科学、そして検証可能な真の理論の確立としての科学 18
    • 検証可能で真の理論の確立としての科学 23
    • 2.2.3 科学を記述する際のいくつかの区別 25
    • 2.2.4 社会的活動としての科学 27
    • 2.2.5 科学革命とパラダイム 28
    • 2.3 科学と非科学・疑似科学 32
    • 2.3.1 科学と疑似科学についての一考察 37
    • 2.4 科学の目的と主張 38
    • 2.4.1 科学と民主的発展 42
    • 2.5 科学の限界 43
    • 2.5.1 前提条件と信仰としての科学 44
    • 2.5.2 物理的実在性に関する根本的な疑問 48
    • 2.5.3 合理性 49
    • 2.5.4 生来の限界 52
    • 2.6 説明、因果関係、予測、および説明 55
    • 2.6.1 説明 55
    • 2.6.2 因果関係 57
    • 2.6.3 予測 61
    • 2.6.4 説明 64
    • 2.7 リアリズムとアンチリアリズム 66 ix x 目次
    • 2.8 数学と科学 70
    • 2.8.1 数学は人間が創ったのか、それとも自然に存在し発見されたのか?70
    • 2.8.2 数学の存在論的な位置づけは何か?71
    • 2.8.3もし数学が自然の中にあるとすれば、宇宙は決定論的か?74
    • 2.8.4 宇宙のすべての関係を数学で記述することは可能か?75
  • 3 仮説、理論、法則 77
    • 3.1 仮説 77
    • 3.1.1 仮説の妥当性の判断基準 83
    • 3.2 理論 (Theories) 84
    • 3.2.1 「良い」理論の基準 87
    • 3.3 法則 93
  • 4 科学的な記述。その正当性と受容 97
    • 4.1 検証(科学における演繹的推論と帰納的推論) 98
    • 4.2 誤謬の検証 105
    • 4.3 アクセプタンス 109
    • 4.4 ピアレビュー 111
  • 5 測定 115
    • 5.1 プロセス、機器、操作化 115
    • 5.1.1 実証分析(変数と指標) 119
    • 5.2 測定における基準 120
    • 5.2.1 妥当性 121
    • 5.2.2 信頼性 122
    • 5.2.3 再現性/再現性 124
    • 5.3 測定エラー 124
    • 5.3.1 測定誤差の潜在的な原因 125
    • 5.3.2 ランダムエラーと系統的エラー 127
    • 5.3.3 測定を破棄するかどうか 128
    • 付録A: 測定単位 130
    • 付録B: 有意義な桁数/図と丸め方 132
  • 6 実験 137
    • 6.1 実験の役割と限界 137
    • 6.1.1 自然実験 139
    • 6.1.2 操作性実験 131
    • 6.1.3 比較実験 142
    • 6.2 実験と研究 143
    • 6.3 実験の実施 146
    • 6.4 実験における妥当性と信頼性
    • 6.4.1 妥当性
    • 6.4.2 信頼性
    • 6.4.3 認識論的戦略
    • 6.5.1 予備実験
    • 6.5.2 真の実験
    • 付録 パンの焼き具合に関する実験
  • 7 科学的方法と研究計画
    • 7.1 科学的方法とは?
    • 7.2.2 研究デザインとあなたの提案
    • 付録 提案書(および学位論文)の作成を支援するチェックリスト 8
  • 8 研究における不確実性、確率、統計学
    • 8.1 確率
    • 8.1.1 確率の概念
    • 8.1.2 基本要件
    • 8.1.3 確率公理
    • 8.1.4 確率定理
    • 8.1.5 ベイズの定理
    • 8.2 帰納論理と統計学
    • 8.2.1 ベイズのパラダイム
    • 8.2.2 ベイズの決定
    • 8.2.3 フリークエンティスト・パラダイム .
    • 8.3 推論に対するベイズアプローチとフリークエンティストアプローチの比較
    • 8.4 「不確実性、確率、統計」の概要
  • 9 研究
    • 9.1 基礎研究、応用研究、評価研究
    • 9.2 学際的・複合的研究
    • 9.3 研究スキルを持つことの価値
    • 9.4 研究課題の策定
    • 9.5 教育と出版に関連する研究
  • 10 科学研究における倫理と責任
    • 10.1 倫理
    • 10.1.1 倫理観の源泉に関する西洋と東洋の視点..
    • 10.1.2 非倫理的行為
    • 10.2 研究における倫理的実践のためのガイドライン
    • 10.3 研究における非倫理的行為から倫理的行為へ 295
    • 10.4 科学者の責任と制度としての科学の責任 301
  • 参考文献 307
  • 索引 313

第一章 はじめに

現代の科学技術が、効率的な仕事、コミュニケーション、旅行、通常の家事、宇宙空間の深さ、物質の基礎や生命そのものの謎を調査するわれわれの能力に多大な影響を与えており、それに伴い、人間の条件に対する科学の役割への関心も高まっている。世界の多くの人々にとって、科学研究とは知識を深めるために現実を体系的に調査することであり、物理的世界とそこに住む人々、そして宇宙に関する知識という真実にアクセスする特権を持つものとみなされている。間接的に、科学は人生の目的と質に関する私たちの基本的な考え方に強力な影響を及ぼしている。したがって、特に科学者と自然科学の学生によって、科学と研究の目的、力、限界について考えることは、社会と私たち全員がうまく機能するために不可欠である。

このことは、科学分野やサブディシプリンの数、科学者の数、科学ジャーナルやジャーナル論文の数の増加に反映されているように、科学における専門化の著しい増加のために、現代において特に重要である (Ware and Mabe 2009; 18, 23)。その結果、若い科学者たちは、より少ないものについて、より多く学ぶようになっている。木を見て森を見ずという比喩がますます当てはまるようになった。私たちの大学や研究プログラムは、科学とその方法論に対する広範かつ包括的・全体的な理解を欠いた科学者を「生産」しており、科学の発展や公益に貢献する自らの可能性にも欠けている。科学研究の方法論に関する本書のささやかな目的は、特に科学や科学哲学を学ぶ学生だけでなく、すでに「科学コミュニティ」の一員である人々にも、そうした考察を促し、貢献することにある。

2004年にインドのシュリ・サティヤ・サイ高等学院で自然科学の修士・博士課程の学生を対象に研究方法論の講座を開くことになったとき、私はこれが簡単で単純な仕事だろうと予想していた。私は職業人生の大半を学問の世界で過ごし、科学とその認識論について、つまり専門的実践の場としての科学や、科学者がどのように世界について学び、知っているかについて真剣に考えたことがあった。しかし、それは間違いでした。このようなコースを開発することは、非常に困難な作業であることが判明した。科学哲学、科学史、科学社会学、そしてもちろん科学の特定の分野の内容や方法について扱った文献は豊富にあるが、自然科学における研究方法論に特化した文献は非常に少ない。私が探していてなかなか見つからなかったのは、研究の内省的でより基本的な側面にまたがる本、つまり、より実践的な方法論ではなく、主に方法論、つまり自分の方法の「なぜ」に焦点を当てた本だった。

この「なぜ」という問いは、科学の方法論にとって重要なだけでなく、著名な理論物理学者・宇宙学者のスティーブン・ホーキング博士によれば、科学全般の根幹をなすものであることを私は指摘する。これまで、ほとんどの科学者は、宇宙が何であるかを説明する新しい理論の開発で頭がいっぱいで、なぜという問いを立てることができなかった」 (Hawking 1988; 174)。

このような背景から、自然科学の大学院生を対象とした10年以上の授業経験をもとに、チューニングを施したティーチングノートが開発された。その結果、書籍化されたものが、研究参加を通じて得た見識や知識の向上に役立つことを期待する。

その結果、次の問いに答えられるようになることを願っている。

  • 科学や科学的知識とは何を意味するのか?科学の目的、主張、限界は何か、また、科学と他の知的活動をどのように区別することができるのか?
  • 科学には形而上学的な基礎があるのか?
  • 広く受け入れられている研究遂行の「標準」的なアプローチはあるのか?言い換えれば、研究を行う際に従うべき一般原則や「ゲームのルール」はあるのだろうか?
  • もしそのような一般原則があるとすれば、それはその人の専攻する科学分野や文化から多かれ少なかれ独立しているものなのだろうか?あるいは、科学の各分野、あるいはその中の各専門分野 (例えば、物理学の量子力学、生物学の遺伝学、コンピュータサイエンスの人工生命、地質学の古生物学、化学の高分子有機化学、天文学の銀河天文学など)には独自の研究方法があるのだろうか?
  • どうすれば、より経験豊富な同僚から「良い科学」であり、「悪い科学」でもなく、「非科学」でもないと評価されるように研究を遂行し、発表できるだろうか。
  • より具体的には、仮説やリサーチクエスチョンはどのように選択し、正当化すればよいのだろうか?データ収集の手順 私の実験デザインは?分析や結論は?
  • 自分の実験や観察に基づき、科学的妥当性があると認められる合理的な論証をどのようにすれば提供できるか?
  • 研究の特徴である多くの不確実性を考慮するために、確率や統計をどのように利用したらよいだろうか?
  • 恐怖やストレスを感じることなく、決められた時間内に研究プロジェクトを完了できるよう、論文の執筆を含め、どのように研究計画を立てればよいだろうか。
  • 論文や本の書き方に決まりはあるのだろうか?科学論文を構成するための国際的なガイドラインはあるか、またそのガイドラインは研究分野に依存しないか?
  • 研究や執筆において、注意しなければならない倫理的な問題はあるか?そのような問題や人間の価値は、私の研究やその媒介にどの程度まで影響を及ぼすべきだろうか。
  • 科学者であることは、研究分野としての科学、科学界、そして社会一般に対する特別な責任を意味するのだろうか。

物理学、化学、生物科学、地質学、古生物学、天文学、海洋学など、自然界/自然/宇宙の経験的研究を扱うもので、自然起源の法則に従うと考えられている。これらの領域で採用されている特定の方法や技術には、例えば化学や医学のように能動的な実験に頼る傾向があるものと、地質学や天文学のように受動的な観察に頼る傾向があるものとで大きな違いがあるが、それでも科学の本質(非科学とは異なる)や科学の実行方法に関する多くの基本的視点は共通している。

したがって、本書は社会学、人類学、考古学、経済学、経営学、法律学、政治学、歴史学、言語学などを含む社会科学を対象としたものではない。これらは、方法論に関して、自然科学よりも互いに共通する傾向がある。これは、自然科学と社会科学では、実験や数量化の役割、研究の質的側面、調査対象の性質(社会科学では、人間や他の感覚のある存在、組織、文化、社会の活動を直接または間接的に研究する)に重きを置く傾向が異なるためであることが多いようだ。しかしながら、科学、科学的記述、不確実性、確率、統計、科学研究における倫理と責任に関する章は、社会科学の学生や実務家にとって貴重な背景資料となり、彼らのために特別に開発された教材を補完するために利用することができる。

この本は、論理学、理論計算機科学、情報理論、ミクロ経済学、システム理論などの他の形式科学の分野とともに、本質的に演繹的であり、その推論と内容は経験的調査から独立している数学の分野については詳しく扱っていない2。しかし、数学は多くの科学の分野にとって不可欠なので、第2章2節8では科学における数学の役割と現実と数学との関係について(できれば!)挑戦的な議論が行われていることは、留意しておきたい。

もともと、大工が木の切り方やドアの作り方を学ばなければならないように、科学的な調査における「やり方」に主眼を置いた質問に答えるための「コツコツ」コースを開発しようとするのは魅力的なことであった。しかし、科学、特に科学研究のキャリアを追求する人は、そのような「How to」の質問に対して良い答えを提供するだけではなく、「なぜ」「何が」というもっと根本的な質問にも対処できなければならない。これは、「科学者コミュニティ」の反射的なメンバーになることを可能にする語彙と世界の見方を身につけることを意味する。実際、このような反省的な科学者マインドセットの開発に貢献すること、つまり意識的に科学の基礎となる仮定と実践を意識し、それについて考察し、適切な場合にはそれに挑戦することが、この本の第一の目的であり、全体的な野心なのである。

近年、科学者と呼ばれる人たちのほとんどが博士号を取得している。そうでなければ、科学者として就職することはできず、他の生計手段を探さざるを得なかっただろうし、たとえ科学者としてどれだけ創造性や生産性を発揮できる可能性があったとしても。しかし、これは多くの科学者の自己概念に反することかもしれないが、私の観察によれば、ほとんどの科学者は、このような反省的な科学的思考を身につけるための方法論の訓練を受けたことがないようなのである。その代わりに、彼らは初期の研究期間を特定の科学的領域について学ぶことに費やし、博士課程研究では、その領域の特定の、狭い、よく定義された側面に特化した。実際、このことが研究方法論に関する優れた文献が少ないことの主な理由だろう。その結果、ほとんどの科学者は、形成期において、熟練した職人になるために修行する徒弟のような学習経路をたどることになる。

自然科学におけるこの徒弟制度のような関係は、通常、博士課程の学生が、目標、調査手段、資源、限界などが多かれ少なかれ定義されている、あるいは少なくとも指導教官から強い影響を受けた、よく練られた実証研究に取り組むことによって特徴づけられてきた。研究プロジェクトを遂行するためのこのようなアプローチは、科学の性質、歴史、前提、目的、限界、知識を生成・評価する他のアプローチとの関係、倫理的側面など、より根本的な探求を省略する傾向がある。典型的な進路は、研究指導者の厳しいモニタリングのもと、比較的孤立して、実際にやってみることで学ぶというものであるようだ。

このことは、先に述べたように、すべてではないにせよ、科学のほとんどの分野で専門化が進むという非常に強い傾向があることと関係があるかもしれない。この動きは、現代技術の驚くべき発展を糧とし、それに貢献している。私が見つけた数少ない現代的で刺激的な本の中で、タイトルに「科学的方法」という言葉が使われているもの (Gauch 2003; xv)によれば、次のようになる。「この本のテーゼは。..すべての科学に適用できる科学的方法の一般原則が存在するが、過度の専門化によって科学者はしばしばこれらの一般原則の研究を怠ってしまうというものだ。たとえそれが科学の合理性を支え、科学の効率性と生産性に大きな影響を与えるとしてもだ」

これに加えて、専門化の進展は社会的な意味合いも持っている。専門性を重視するあまり、科学者は自分の研究が他人や世界全体に及ぼす潜在的な影響や、科学者としての責任について自覚するようになることはない。

そこで本書は、自然科学における研究とその方法論について、以下のような情報を提供することを目的としている。

  • 自然科学の本質、理論的根拠、目的、限界を理解する。
  • 科学界が要求する研究の質、特に正当性、測定、実験について理解し、それに応えられるようにする。
  • 自分の専門分野で研究を行うために必要な資質と能力を養うとともに、他の人が行った研究を評価する。
  • 研究における不確実性への様々なアプローチについて理解する。
  • 研究の倫理的・精神的側面を認識する。
  • 研究結果を発表するスキルを身につける。

提供する視点や考察は、私自身の個人的な経験や、研究方法論という幅広い分野を直接または間接的に扱う文献に示された他の人々の経験に基づいている。特に、一般的な背景資料として、以下の出版物を参考にした。Chalmers (1999), Elliot and Stern (1997), Gauch (2003), Godding et al (1989), Hacking (1983).

(1983), Klemke et al. (1998), Kuhn (1970), Lee (2000), Penrose (1991), Reichenbach (1951) , また様々なウェブサイト; 特に指定がない限り、参照したウェブサイトはすべて2015年にアクセスされたものである。このようなソースからインスピレーションを得るたびに具体的に言及することはしない。そうすると、この本が非常に退屈で読みづらくなってしまうからだ。その代わり、私の文章に対する彼らの影響と貢献を広く認めることにする。もちろん、ある文献の一節を直接引用したり、インスピレーションを得たとして特定のページやセクションに言及することが適切であると判断した場合には、その出典に謝辞を述べる。

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