Diskussioner om vetenskapens natur och vetenskapliga teorier förvirras ofta av den förlegade uppfattningen att sådana teorier görs falska när anomalier uppstår. Uppfattningen om en vetenskaplig teori som ett statiskt objekt bör ersättas med den mer aktuella uppfattningen att den är en del av ett levande forskningsprogram, som kan bredda dess räckvidd till nya områden.

Till exempel, ta hypotesen att alla svanar är vita, vilket verkade ganska bra för européer tills holländska upptäcktsresande hittade svarta svanar i Australien 1636. Så vad händer med vår hypotes? Det finns ett antal alternativ.

1. Omdefiniera svanenhet till att inkludera vithet. Då är svarta svanar inte riktigt svanar, och hypotesen förblir sann per definition.
2. Det har motbevisats. Släng det.
3. Jämför olika svanarter världen över, och se hur väl svarta svanar passar in.

(1) är den minst användbara. Definitioner kan bara berätta för oss om hur vi använder ord. De berättar ingenting om världen som de orden försöker beskriva. (2) är baserad på sunt förnuftstanke att hypoteser bör förkastas när de förfalskas genom observation. Detta var idén som filosofen Karl Popper lade fram på 1930-talet, att skilja mellan vetenskap och pseudovetenskap.

Han såg psykoanalys, till exempel, som pseudovetenskap eftersom oenighet med dess resultat alltid kan bortförklaras som ett resultat av förtryck. Poppers syn på 1930-talet har mycket att berömma den, men slänger ut många bebisar med badvattnet. (3) är hur vetenskap faktiskt fungerar, som Popper och hans kollegor, som utmanade traditionella åsikter om hur vetenskap fungerar, hade insett på 1970-talet.

I vårt exempel, den svarta svanen var en anomali, men alla större vetenskapliga teorier kommer att ha anomalier. Newtons teori om planetrörelse kunde inte förklara Merkurius omloppsbana, en anomali som var känd i decennier innan Albert Einstein förklarade den med sin allmänna relativitetsteori. Trots denna anomali, Newtons teori behölls eftersom det finns så mycket som den förklarar. En teori är inte avsedd att vara ett slutgiltigt uttalande om hur saker och ting är, men bara det senaste steget i ett forskningsprogram som pågår kontinuerligt.

Evolution som teori och forskning

På 1700-talet, förekomsten av familjerelationer mellan olika arter beskrevs i den svenske naturforskaren Carl Linnés gruppering av levande varelser i arter, släkten, beställningar och så vidare, men det fanns inget förslag på hur det blev så. På 1820-talet, den franske biologen Jean-Baptiste Lamarck talade om arv av egenskaper som förvärvats som ett resultat av strävan (eftersom giraffens förfäder strävade efter att nå högre upp i träden).

År 1859, naturforskare-biologer Charles Darwin och Alfred Russel Wallace kom oberoende av varandra på idén om naturligt urval som den primära drivkraften för evolution. Naturligt urval, det är, arbetar på variation, men utan att förstå var varianterna kom ifrån, eller hur den variationen ärvdes.

I början av 1900-talet kom upptäckten av mutationer som en källa till varianter och införlivandet av den österrikiske botanikern Gregor Mendels genetik i evolutionsvetenskapen, men ännu utan kunskap om den materiella grunden för mutation och arv. Detta uppstod på 1940-talet, när DNA kändes igen som det genetiska materialet. Sedan från 1950-talet och framåt var det bestämningen av dess struktur och knäckandet av den genetiska koden som avslöjade hur den styr bildandet av proteiner.

Sedan dess, vi har insett att evolutionen styrs av slumpen såväl som av urval, att arv kompliceras av saker som genduplicering (där en bit av DNA kopieras två gånger och varje kopia sedan kan utvecklas oberoende av varandra), horisontell genöverföring (där DNA överförs mellan arter), och till och med införlivandet av genetiskt material från virus i vårt eget genetiska material. Och naturligtvis finns det massor av andra saker som vi fortfarande inte förstår ... Ännu.

Så i varje skede, vi har en ofullkomlig teori, full av luckor och inkonsekvenser, men en som kommer fram desto starkare från granskning av dess ofullkomligheter. Som atomteori, den har utvecklats på ett sätt som dess upphovsmän inte ens hade kunnat föreställa sig, med växande förståelse på alla nivåer från enskilda molekyler till populationers genetik. Och precis som atomteorin är den grundläggande för vår förståelse av vetenskapen som har vuxit upp kring den. Biologi utan evolution är som kemi utan atomer.

Möjlighet till rättelse

Ibland säger vi till eleverna att "den vetenskapliga metoden" består i att samla in data, formulera hypoteser för att förklara dem och sedan samla in mer data för att se om hypoteserna håller. Vid andra tillfällen, vi säger till dem att det består i att formulera hypoteser, samla in data och förkasta hypoteserna om uppgifterna inte stämmer. Sådana åsikter är alldeles för enkla och gör att vetenskaplig forskning låter som att följa ett ganska tråkigt recept.

Det första steget i en vetenskaplig undersökning är att bestämma sig för att något är värt att titta på. Så de möjliga resultaten måste vara värda att ha och forskningsprogrammet måste ha en viss utsikt att lyckas. Nästa sak är en kontinuerlig dialog mellan hypoteser och data. Hypoteserna måste vara öppna för modifiering i ljuset av data och måste alltid vara öppna i princip för korrigering i ljuset av ytterligare kunskap. Detta engagemang för möjligheten till korrigering är känt som fallibilism, och är en sak som alla vetenskapliga strävanden har gemensamt.

Bortom det, Jag ser ingen mening med att låtsas att vetenskapen har en enda metod (det har den inte), eller att försöka dra en hård och snabb gräns mellan vetenskaplig kunskap och andra typer av kunskap om världen (det finns ingen).

Hur är det med svanarna?

Under tiden, DNA-bevis visar att de olika vita svanarterna sångsvan, tundrasvan och knölsvan är nära besläktade, med den australiensiska svarta svanen som sin första kusin. Förvånande, den svarthalsade svanen i Sydamerika är en mer avlägsen relation.

Andra frågor ställer sig själva. Finns det någon koppling mellan geografisk spridning och relationsnärhet? När och var uppstod de separata arterna? Har skillnaderna i färg något överlevnadsvärde, och i så fall, Vad?

Så vid det här laget, vår ursprungliga svanhypotes, baserat på utseende, har modifierats kraftigt, och gett upphov till en hel rad nya frågor som involverar molekylära likheter, adaptiv evolution vs neutral drift, biogeografi och fossilregistret. Det är vetenskap.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.