Bilim tarihi, bilimsel bilgiler dağarcığının zaman içinde büyüdüğünü ve kabul edilen bilimsel teorilerin zaman içerisinde değişip geliştiğini göstermektedir. Bilim felsefesinde, teorilerin gelişimine ilişkin birbirine zıt iki görüş bulunmaktadır:
Yukarıda belirtilen yaklaşım çerçevesinde birikimsel gelişim görüşleri olarak Ernest Nagel’in indirgemeci gelişim görüşü ile Imre Lakatos’un bilimsel araştırma programlarına dayalı gelişim görüşü; devrimsel gelişim görüşü olarak da Thomas S. Kuhn’un bilimsel devrimli gelişim görüşü ele alınacaktır.
Nagel’in indirgemeci gelişim görüşünde, bir teorinin yerine geçen ikinci bir teorinin birincisinden daha gelişmiş olması, birinci teorinin onun yerine geçen ikinci teoriye indirgenmesi veya başka bir deyişle ikinci teorinin birinci teoriyi indirgemesi demektir. İndirgeyen teoriye indirgeyen teori, indirgenen teoriye ise indirgenen teori adı verilmektedir. Yeni bir teorinin eski teoriyi indirgemesinin üç koşulu vardır. Bu koşullardan ilk ikisi biçimsel koşullar, sonuncusu da olgusal koşul olarak nitelendirilir:
Genel olarak indirgemeci gelişimde, indirgeyen teori, indirgenen teoriyi, teorilerin sözdizimsel yaklaşımında birleştirici biçimde, teorilerin anlambilimsel (semantik) yaklaşımında ise nedensel-düzeneksel biçimde açıklar. Fakat indirgeyen teorinin indirgenen teoriyi açıklaması her indirgemeci gelişim örneğinde ortaya çıkmayabilir, keza açıklayıcı olmayan indirgemeci gelişim örnekleri ortaya çıkmıştır.
Lakatos, herhangi bir bilim dalında ardı ardına ortaya konulan teoriler dizisini ele alarak, gelişen teori dizisi (progressive series) ile yozlaşan teori dizisi (degenerative series) ayrımına gitmiştir. Lakatos’un teori gelişimi görüşünde, verilen bir teori dizisinde (birincisi dışında) her teori bir önceki teoriden daha gelişmiş ise, bu teori dizisine gelişen teori dizisi adı verilir.
(1) ile ifade edeceğimiz ? 1 , … , ? i-1 , ? i , … , ? n şeklindeki aynı bilim dalında ardı ardına ortaya konulan n tane teoriden oluşan bir dizi olsun. Sözü geçen (1) dizisinde ? 1 teorisinden ? 2 teorisine geçiş, genel olarak da ? i-1 ’ den ? i ’ye geçiş (i = 1, … , n – 1), bir teori değişimi olayıdır. Bu değişim olayının ardı ardına gelmesi bir teori değişimi süreci ni oluşturur. Böyle bir süreci oluşturan her teori değişimi bu sürecin bir adımını oluşturur. Eğer teori dizisindeki bir sonraki teori bir önceki teoriden daha gelişmiş ise geçiş adımı gelişme adımı dır. Bir önceki teori bir sonraki teoriden gelişmiş ise geçiş adımı bir yozlaşma adımı dır. Bütün adımları bir gelişme olan teori değişimi sürekli gelişim anlamına gelir.
Lakatos’un görüşünde, bir teori dizisine ait her teorinin postulatlar kümesi, temel hipotezler kümesi ile yardımcı hipotezler kümesinin birleşimidir. Dizideki tüm teorilere ortak olan temel hipotezler kümesine, teori dizisinin katı çekirdeği, dizideki her teorinin yardımcı hipotezler kümesine de o teoriye özgü koruyucu kuşak denir. ? 1 , …, ? i-1 , ? i , …, ? n biçimindeki (1) ile ifade edilen bir teori dizisinin aynı bir bilimsel araştırma programı uyarınca bir gelişen teori dizisi olması aşağıdaki şekilde tanımlanır:
Tanım 1: (1) teori dizisi teorik olarak gelişen bir dizidir ancak ve ancak aşağıdaki koşullar yerine gelirse:
Tanım 2: (1) teori dizisi deneysel olarak gelişen bir dizidir ancak ve ancak aşağıdaki koşullar yerine gelirse:
Hem teorik hem de deneysel olarak gelişen bir teori dizisine gelişen teori dizisi denir. Her deneysel olarak gelişen dizi, tanımı gereği aynı zamanda teorik olarak da gelişen dizi olduğundan, gelişen dizi ile deneysel olarak gelişen dizi ifadeleri eşanlamlıdır.
Bir teorinin hipotezlerinden tümdengelimsel olarak türetilen bir önermenin değillemesi gözlem ve/veya deneyle doğrulanmış bir gözlem önermesi ise, bu önermenin dile getirdiği olguya sözü geçen teoriye ilişkin bir anomali denir. Başka bir deyişle, bir teori ile gözlem ve/veya deney arasındaki aykırılığa anomali adı verilir.
Tanım 3: A olgusu, (1) teori dizisine ait ? i teorisinin karşılaştığı bir anomalidir ancak ve ancak şu iki koşul yerine gelirse:
Bir teori dizisini yönlendiren bilimsel araştırma programı, teori dizisinin ortak katı çekirdeği ile bu programın negatif ve pozitif yordamlarından oluşur. Yordam (heuristic) yöntemsel kuralları ifade eder. Yordamı oluşturan kurallar kesin olmayıp yalnızca yönlendirici olan kurallardır. Yordam, negatif yordam ile pozitif yordam olarak ikiye ayrılır. Negatif yordam, teori dizisinin katı çekirdeğini anomalilerden, yani yanlışlayıcı olgulardan korumayı amaçlayan yöntemsel kurallardır. Pozitif yordam ise, teori dizisini oluşturan teorilere özgü olan koruyucu kuşakların adım adım ortaya konulmasını yönlendiren yöntemsel kurallardır.
Negatif yordam şu kurallarla dile getirilebilir. ? i-1 teorisi (i = 2, … , n), A gibi bir anomali ile karşılaşırsa:
Kuhn’un ortaya koyduğu görüşte, bir bilim dalında belli bir zamanda bilim insanları topluluğunca kabul edilen teori bir bilimsel paradigma tarafından yönlendirilir. Kuhn’un bilimsel paradigma kavramı teorinin yasaönermeleriyle birlikte, bunları yönlendiren yöntem kurallarından meydana gelir. Dolayısıyla Kuhn’un ortaya koyduğu bu kavram Lakatos’un “bilimsel araştırma programları” kavranmasına benzer. Fakat Kuhn’da bilimsel paradigma (bilimsel araştırma programının tersine) dolaysız olarak teoriyi değil de, teoriyi kabul eden bilim insanlarını yönlendirir. Teorinin yönlendirilmesi, ancak dolaylı olarak bilim insanları topluluğu aracılığıyla gerçekleşir.
Kuhn’un “Disipliner matriks” olarak adlandırdığı bilimsel paradigma kavramı, sembolik genellemeleri, metafizik ilkelerini, modelleri, bilimsel değerleri ve örnek problem çözümleri öğelerini içerir:
Bilim insanlarınca kabul edilmiş paradigmanın içerdiği teori belli bir zaman aralığında başarılı bir biçimde kullanılıp bir birikimsel gelişim gösterir. Söz konusu birikimsel gelişim sürecine, ilgili bilimsel paradigma çerçevesindeki olağan bilim, bu sürecin içinde yer aldığı zaman aralığına da olağan bilim dönemi denir. Bu dönemde bilim insanları tek paradigmayı rakipsiz olarak kabul ederler.
Olağan bilim problemleri üç çeşide ayrılır:
Olağan bilim döneminde, bilimsel paradigmanın içerdiği teori er geç anomalilerle karşılaşır. Anomalilerin ortaya çıkması ise aşağıdaki üç şıktan birine yol açar:
Giderilebilen anomalide , yeni ve beklenmeyen bir olgunun buluşu söz konusudur. Bilimsel buluş, olağan bilim etkinliği değil de olağandışı bilimin etkinliği sayılır. Bu etkinlik yıkıcı-yapıcı (destructive-constructive) paradigma değişikliğine yol açar. Yıkıcı yönü, teorinin bazı yardımcı hipotezlerinin reddine yol açmasıdır. Yapıcı yönü ise, olağan bilim döneminde olağandışı etkinliği yoluyla bir gelişim süreci üretmesidir.
Bazı anomalileri, paradigmanın içerdiği teori çerçevesinde gidermek olanaksızdır. A olgusunun ? teorisi için giderilemez anomali olması, A’yı dile getiren “A” önermesi ile ? ‘nın temel hipotezlerinin bir arada tutarsız olması demektir. Böyle bir anomali, giderilemez anomali olarak adlandırılır.
Olağan bilim döneminde giderilemeyen anomaliler gelişim sürecinde göz ardı edilir, gelişim süreci sonlanınca, bunların varlığı artık bilim insanlarınca göz ardı edilemez. Olağan bilim döneminin sonunda, giderilemez anomalilerin artması, çözüm bekleyen olağan bilim problemlerinin azalması, yeni bilimsel buluşların azalması ve bütünüyle durması, bilimsel paradigmaya ve onun içerdiği teoriye olan güveni sarsar. Böylece olağan bilim dönemi kapanır ve bunalım dönemi başlar. Bunalım döneminde anomalileri ad hoc (amaca özel) hipotezlerle giderme girişimleri ortaya çıkar. Ad hoc hipotez , anomali olarak bilinen bir olguyu açıklayacak biçimde kurgulanmış olup hiçbir yeni öndeyi veya açıklamaya katkısı olmayan hipotez demektir. Bilim insanları bu amaçla teorilerinde değişiklikler yaparlar. Ancak, Lakotos’un deyimiyle, teorinin katı çekirdeğini oluşturan temel hipotezler bunalım döneminde de bilim insanlarının çoğunluğunca korunurlar.
Herhangi bir bilim dalında bilimsel devrim, kabul edilmiş olan ve olağan bilim döneminden sonra bunalım dönemine girmiş eski bilimsel paradigmanın, bilim insanları topluluğunca ret edilip yerine eskisiyle hiç bağdaşmayan yeni bir bilimsel paradigmanın kabul edilmesi demektir. Bilimsel devrim yıkıcı-yapıcı bir değişimdir. Yıkıcı yönü, eski teorinin temel hipotezlerinin, en azından bazılarının, reddine yol açmasıdır. Yapıcı yönü ise, kabul edilen yeni teorinin ret edilen eski teoriden daha gelişmiş olmasıdır.
Kuhn, bilimsel devrimin (devrimsel gelişim sürecinin) bütünsel olduğunu, bilimsel terimlerde anlam değişimine yol açtığını belirtmiştir.