روش علمی

 

پس چرا هنوز روش علمی همچون راز در بین بسیاری از مردم باقی مانده است؟ یکی از دلایل به خود نام روش علمی برمی گردد. روش دلالت بر این دارد که فرمولی مقدسی قفل شده در غار است. فرمولی که برای آموزش در دسترس هستند و هیچ روش دیگری وجود ندارد. این کاملا نادرست است. روش علمی چیزی است که همه ما در همه زمان ها از آن استفاده می کنیم. در حقیقت درگیر در فعالیت های پایه ای هستند که از روش علمی تشکیل شده اند که با کنجکاوی سوالاتی پرسیده می شود و به دنبال پاسخ می روند و این قسمتی طبیعی از انسان بودن ماست. اما اجازه دهید با تعاریف پایه ای شروع کنیم.

 

انسان درباره تعریف علم پرسیده است و پاسخ های بسیاری دریافت کنید. بعضی خواهند گفت که بسیار دشوار است تا بین مطالعات اجتماعی و ریاضی تفاوت قائل شد. دیگرانی خواهند گفت که کتابی گرد و غبار گرفته است که با اصطلاحات لاتین پر شده که هیچ بنی بشری نمی تواند آن ها را تلفظ کند و دیگرانی می گویند که مجموعه ای از حقایق، اشکال و فرمول های بدون کاربرد هستند. متاسفانه بیشتر لغت نامه ها تعریف روشنی از موضوع ندارند.

 

یکی از این تعاریف نوعی را اینجا آورده ایم:

 علم فعالیتی فکری و عملی است که شامل ساختار و رفتار فیزیکی و جهان طبیعی است که از طریق مشاهده و آزمایش به دست می آید. (لغت نامه آمریکایی آکسفورد).

 

به نظر دشوار می آید، درست است؟ اگر ما این تعریف پرگو را به قطعات مهمی بشکنیم دو نکته مهم به دست می آید:

ابتدا، ما از این مجادله پشتیبانی می کنیم که علم راز نیست یا دست نیافتنی نیست.

دوم نشان خواهیم داد که روش علمی واقعا چیزی متفاوت از خود علم نیست.

 

تعریف روش علمی

اجازه دهید تا تعریف علم را به بخش هایی بشکانیم:

 

بخش ۱

 علم کاربردی است. گاهی اوقات گرچه برای آموختن علم درگیر جزوات می شویم یا به سخنرانی اساتید گوش می دهیم اما فعالیت اصلی آن کشف است. کشف فرآیندی فعال و دستی است و آن چیزی نیست که توسط محققانی جدا شده از جهان و نشسته در برج عاج به دست آید.

تحقیقاتی برای و درخواست برای اطلاعات است تا اینکه چگونه اطلاعات با یکدیگر به روش های معنی دار متناسب شوند و تقریبا همیشه به جستجوی پاسخ هایی برای پرسش های بسیار کاربردی می گردند.

چگونه فعالیت بشری بر گرمایش جهانی اثر می گذارد؟ چرا جمعیت های زنبور عسل به طور ناگهانی در آمریکای شمالی کاهش می یابند؟ چه چیزی پرندگان را قادر می سازد تا در مسافت های طولانی مهاجرت کنند؟ چگونه سیاه چاله ها شکل گرفتند؟

 

بخش ۲

 علم مبتنی بر مشاهده است. دانشمندان از هوش خود استفاده می کنند تا اطلاعات را درباره جهان اطراف خود جمع آوری کنند. گاهی اوقات آنها اطلاعات را به طور مستقیم گرد آوری می کنند بدون دخالت ابزار یا دستگاهی. دفعات بعد آنها از قطعه ای از تجهیزات مانند میکروسکوپ و تلسکوپ استفاده می کنند تا اطلاعات را به طور غیرمستقیم جمع آوری کنند. به هر دو روش دانشمندان مشاهدات خود را را یادداشت می کنند. این مشاهدات ثبت شده دیتا نامیده می شوند.

 

بخش ۳

دیتا می تواند ساختار چیزی را فاش سازد. این دیتای کمی است که به طور عددی جسم یا شی را توضیح می دهد: آنچه که در پی می آید مثال هایی از دیتای کمی است:

 

دمای بدن مرغ مگس خوار ۴۰٫۵ درجه سانتی گراد است.

 

سرعت نور ۲۹۹۷۹۲۴۵۸ متر در هر ثانیه است.

 

قطر مشتری ۱۴۲۹۸۴ کیلومتر است.

 

طول وال آبی۳۰٫۵ متر است.

 

توجه کنید که دیتای کمی دارای تعدادی عدد با یک واحد است. واحد روشی استاندارد شده برای اندازه گیری ابعاد معین یا کمیت است. برای نمونه فوت واحد طول است. متر هم واحد طول است. در علم سیستم بین المللی واحد ها(SI) فرم مدرنی از سیستم متریک در استاندارد جهانی است.

 

بخش ۴

 دیتا می تواند همچنین نشان دهنده رفتار باشد. دیتای کیفی که توصیفاتی نوشته شده درباره جسم یا موجود زنده است. جان جیمز آدوبن طبیعی دان قرن نوزدهمی پرنده شناس و نقاش مشاهدات کیفی خود را درباره رفتار پرنده بیان می کرد.

 

به طور کلی دانشمندان دیتای کمی و کیفی را جمع آوری می کنند که به طور مشابه با بدنه دانش مرتبط با موضوع مشخص مشارکت دارند. به بیانی دیگر دیتای کمی مهمتر یا ارزشمندتر نیست چون مبتنی برا اندازه گیری های دقیق است.

 

بخش ۵

علم دستیابی به یک فکر است. مشاهدات و گردآوری دیتا اهداف نهایی نیستند. دیتا باید آنالیز شود و برای درک جهان اطراف ما به کار رود. این نیاز به استدلال قیاسی دارد یا توانایی برای به دست آوردن تعمیم هایی مبتنی بر مشاهدات ویژه دارند. مثال های کلاسیک بسیاری از استدلال قیاسی در سرتاسر تاریخ علم وجود دارند اما برای درک آن به یکی از کارهای تمرین فکری توجه کنید.

 

درسال ۱۹۱۹ هنگامی که ادوین هابل به ویلسون مونت کالیفرنیا آمد تا از تلسکوپ ۱۰۰ ایچی هوکر استفاده کند که بزرگترین تلسکوپ جهان در آن زمان بود ستاره شناسان به طور کلی باور داشتند که تمام جهان از کهکشانی واحد به نام راه شیری تشکیل شده است. اما هابل با تلسکوپ هوکر مشاهداتی را دید. او به اشیایی در آسمان توجه کرد که به عنوان سحابی شناخته شده اند که تصور می رفت که از اجزای راه شیری هستند که دورتر از مرزها قرار گرفته اند. در همان زمان، او مشاهده کرد که این سحابی به طور سریع از راه شیری می گذرد. هابل از این مشاهدات استفاده کرد تا تعمیمی پیشگامانه در سال ۱۹۲۵ ارائه دهد. جهان تنها از یک کهکشان تشکیل نشده است بلکه میلیون ها کهکشان وجود دارد. نه تنها در این مورد هابل بحث کرد بلکه بیان داشت که کهکشان ها در حال دور شدن از یکدیگر هستند که به خاطر انبساط جهان است.

 

بخش ۶

 علم پیش بینی هایی را انجام می دهد . آنها را با استفاده از یک سری آزمایش ها مورد آزمایش قرار می دهد.

تعمیم ها وسایلی قدرتمند هستند چون آنها دانشمندان را قادر می سازند تا پیش بینی هایی را انجام دهند. برای نمونه یکبار هابل اظهار داشت که جهان فراتر از راه شیری گسترش یافته است و در پی او بود که ستاره شناسان قادر شدند تا کهکشان های دیگر را مشاهده کنند و همانطور که تلسکوپ بهبود یافت آنها کهکشان هایی را کشف کردند که هزاران هزار از آنها در همه شکل ها و اندازه های مختلف وجود دارند.

امروزه ستاره شناسان باور دارند که حدود ۱۲۵ میلیارد کهکشان در جهان وجود دارد. آنها همچنین توانستند آزمایش های بی شماری را پس از سال ها ایجاد کنند تا از نظریه هابل حمایت کنند که جهان رو به گسترش است.

 

یک آزمایش کلاسیک مبتنی بر اثر داپلر است. اکثر مردم اثر داپلر را می شناسند چون پدیده ای است که با صدا رخ می دهد. برای نمونه چنانچه آمبولانس از کنار ما در خیابان عبور می کند صدای آژیری از آن به نظر می رسد که زیر و بمی صدا را تغییر می دهد. همانطور که آمبولانس نزدیک می شود گام آن افزایش می یابد همانطور که عبور می کند گام کاهش می یابد. این به خاطر این رخ می دهد که آمبولانس در حال حرکت نزدیک تر می شود که امواج صدا ایجاد می شود (که فاصله بین قله موج کاهش می یابد و گام افزایش می یابد) یا دور می شود (که فاصله بین قله موج افزایش می یابد و گام کاهش می یابد).

 

ستاره شناسان فرضیه سازی کرده اند که امواج نوری ایجاد شده توسط اجرام آسمانی به روش مشابهی رفتار می کنند. آنها از حدس های آموخته شده بعدی ساخته شده اند: اگر کهکشانی در فاصله ای دور به سمت کهکشان ما بیاید او همانطور که نزدیک تر می شود امواج نوری را ایجاد می کند (که فاصله بین قله های موجی کاهش می یابد و رنگ آن به آبی در منتها الیه طیف تغییر می کند).

 

برای آزمایش این فرضیه، ستاره شناسان از ابزاری شناخته شده با عنوان طیف نگار استفاده کردند تا طیف را یا باندهای نور رنگی ببینند که توسط اجرام آسمانی مختلفی تولید شده اند. آنها طول موج هایی از خطوط طیف نوری را ثبت کردند و شدت آنها دیتایی را گردآوری کردند که سرانجام ثابت شد که فرضیه صحیح است.

 

بخش ۷

 دانش سیستماتیک است. دقیق و روشمند است که نیاز به آزمایش هایی دارند تا تکرار شوند به منظور اینکه اثبات پذیرشوند. انتقال سرخ فرضی گفته شده در قسمت بالا توسط آزمایش های مکرر ثابت شد. در حقیقت بسیار مستند کرده اندکه بخشی جدایی ناپذیر از انفجار بزرگ است تئوری که توضیح می دهد که چگونه جهان از حالتی بسیار متراکم و داغ انبساط یافته است.

 

پس علم می تواند روشی برای تفکر باشد اما در عین حال همچنین روشی برای کار کردن است فرآیندی که دانشمندان نیاز دارند تا پرسش هایی را بپرسند، فرضیاتی را بسازند و فرضیات خود را از طریق آزمایش تست کنند. این فرآیند امروزه به عنوان روش علمی شناخته شده است و مبانی پایه ای آن توسط محققان در هر رشته ای در هر قسمت از جهان استفاده می شوند.

 

حرکت به سوی جستجوی علمی به آهستگی در طی زمان انجام شده است.