تعريف و بخشبندي روش‌علمي
روش‌هاي علمي |
تعريف و بخشبندي روش‌علمي |
حال تعريف علم را به چند بخش تقسيم مي‌كنيم.
علم، تجربي است. اگرچه گاهي شامل يادگيري ازكتاب‌هاي درسي يا سخنراني اساتيد هم مي‌شود، ولي اولين مسأله‌‌ي آن كشف است. كشف يك فعاليت است، فرايند در دسترس است نه مخصوص تحصيل‌كرده‌هايي گوشه‌گير در برج‌هاي خيالي. علم هم فعاليتي پژوهشي است هم سؤالي كه چگونگي توافق اطلاعات به‌دست آمده با نظريه را از طريق كاملا منطقي و با معني (از ديدگاه علم) توضيح مي‌دهد. و تقريبا هميشه به دنبال جواب‌هايي براي سؤال‌هاي بسيار تجربي است: فعاليت‌هاي بشر چگونه مي‌تواند باعث گرمايش زمين شود؟ چرا جمعيت زنبورهاي عسل به‌طور ناگهاني در آمريكاي شمالي كاهش مي‌يابند؟ چه عاملي باعث مهاجرت پرندگان آن‌هم در فاصله‌هاي بسيار زياد مي‌شود؟ سيا‌هچاله‌ها چگونه تشكيل مي‌شوند؟
علم براساس مشاهده است. دانشمندان از همهي حواس خود براي گردآوري اطلاعات درباره‌ي جهان اطراف استفاده مي‌كنند. گاهي اين اطلاعات را به‌طور مستقيم و بدون ابزار خاصي به‌دست مي‌آورند. در بقيه‌ي موارد از ابزاري مثل تلسكوپ يا ميكروسكوپ براي گردآوري مستقيم استفاده مي‌كنند. راه ديگر اين‌است كه دانشمندان هرآن‌چه را كه مي‌بينند، مي‌شنوند يا حس مي‌كنند، مي‌نويسند. اين مشاهده‌هاي ثبت شده را «داده‌ها» مي‌ناميم.
داده‌ها ساختار چيزي را مي‌توانند نشان دهند. اين‌ها داده‌هاي كمٌي هستند كه يك شيء را به‌صورت عددي توصيف مي‌كنند. مثال‌هاي زير از نوع داده‌هاي كمٌي هستند.
| دماي جسم مجاري تنفسي پرندگان 40.5 سانتي گراد (105 فارنهايت) است. |
| سرعت نور 299792458 متر بر ثانيه است. |
| قطر مشتري 142984 كيلومتر (88846 مايل) است. |
| طول وال سفيد، 30.5 متر (100 فوت) است. |
توجه كنيد كه داده‌هاي كمٌي شامل عددي هستند كه برحسب واحدي است. اين واحد با استفاده از روش‌هاي استاندارد سازي بُعد (ديمانسيون) يا كميت معيني دارد. براي مثال فوت واحد طول است. بنابراين واحد در سيستم استاندارد، متر است. در علم سيستم استاندارد (SI) واحدها، شكل نويني از سيستم متريك است كه تمامي مجامع علمي جهان آن را پذيرفته‌اند.
داده‌ها از نوع رفتار يك پديده نيز خبر مي‌دهند. اين را كيفيت داده‌ها مي‌ناميم، كه در واقع توصيفي است درباره‌ي جسم يا اُرگانيسمي است. جان جيمز آدوبون، طبيعي‌دان، پرنده‌شناس و نقاش قرن 19 براي همين مشاهده‌هاي كيفي مشهور شد. او رفتار پرندگان را ثبت كرد. نمونه‌اي از كار وي را در ذيل مي‌خوانيد:
«عموما دانشمندان هر دو نوع داده‌هاي كمٌي و كيفي را استفاده مي‌كنند، كه بدنه‌ي اصلي دانش را همراه با موضوعي خاص مي‌سازد. به عبارت ديگر داده‌هاي كمٌي آنقدر مهم نيستند يا در ادامه‌ي كار پژوهشي ممكن است آنقدر ارزشمند نباشند؛ زيرا بر دقت اندازه‌گيري‌ها پايه‌گذاري مي‌شوند.»
در ادامه درباره‌ي علم به عنوان يك حرفه‌ي خاص و منظم خواهيم خواند:
| بخش‌هاي ديگر روش‌هاي علمي |
علم يك حرفه‌ي عقلاني و منطقي است. مشاهده‌ها و جمع‌آوري داده‌ها هدف‌هاي غايي نيستند. داده‌ها بايد تحليل شده و براي درك پديده مستدل يا توانايي براي تعميم هايي را در ديگر مشاهده‌ها براساس همين مشاهده‌هاي خاص داشته باشند. مثال‌هاي كلاسيك زيادي براي استدالال‌هاي علمي در تاذريخ علم وجود دارد؛ ولي ابتدا نگاهي به ديدگاه يك مشاهده‌گر مي‌كنيم تا ببينيم چطور آزمون‌هاي منطقي عمل مي‌كنند؟
در سال 1919 ادوين هابل به كوه مونت ويلسون در كاليفرنيا صعود مي‌كند تا تلسكوپ 100 اينچي
(250 سانتي‌متر) خود را در آن‌جا مستقر كند. در آن زمان بزرگترين اخترشناسان براين اعتقاد بودند كه كُل عالم از يك كهكشان به‌نام راه شيري تشكيل شده است. ولي وقتي هابل رصدهاي خود را شروع مي‌كند، درمي‌يابد كه اجرامي كه تا آن زمان به‌نام سحابي شناخته شده بودند، و جزئي از راه شيري محسوب مي‌شدند، بسيار دورتر از مرزهاي راه شيري قرار دارند. در همين زمان مشاده مي‌كند كه سحابي‌ها به‌سرعت از راه شيري در حال دور شدن هستند. هابل از اين مشاهده‌ها براي شكستن يكي از همين تعميم‌ها در سال 1925 استفاده مي‌كند. عالم نه تنها از راه شيري تشكيل شده بود، بلكه مشتمل بر ميليون‌ها كهكشان ديگر بود! ولي اين تنها چيزي نبود كه هابل به مباحثه كشاند؛ بلكه نشان داد كه همهي كهكشان‌ها در انبساط يكنواخت عالم در حال دور شدن از هم هستند.
علم پيش‌بيني‌ها و آزمون‌هايي براي پيش‌بيني‌ها دارد. تعميم‌ها ابزار قدرتمندي هستند؛ زيرا دانشمندان قادر خواهند بود پيش‌بيني‌هايي را نيز اضافه كنند. براي مثال آن‌چه هابل انجام داد كه انبساط عالم فراي راه شيري است. در نتيجه اخترشناسان قادر به رصد ديگر كهكشان‌ها هم خواهند بود. و تا هنگامي كه تلسكوپ‌ها در حال ارتقاع هستند، هزاران هزار كهكشان جديد در شكل‌ها و اندازه‌هاي مختلف كشف مي‌كنند. امروزه اخترشناسان براين باور هستند كه حدود 125 ميليون كهكشان‌ها در عالم وجود دارد. آن‌ها مي‌توانند آزمايش‌هاي متعددي را طي سالها انجام دهند تا فرض تجربي هابل را مبني بر انبساط عالم تاييد كنند.
يكي از آزمايش‌هاي كلاسيك اثر دوپلر است. اكثر مردم اثر دوپلر را به عنوان پديده‌اي مي‌شناسند كه در مورد صوت اتفاق مي‌افتد. مثلا وقتي يك آمبولانس در خيابان از كنار ما مي‌گذرد، صداي آژير آن به نظر مي‌رسد كه تغيير مي‌كند. وقتي نزديك مي‌شود، آژير افزايش مي‌يابد. وقتي از كنار ما مي‌گذرد، صداي كاهش مي‌يابد. علت اين‌است كه صداي آمبولانس با نزديك شدن به گيرنده يا شنونده زمان كم‌تري براي رسيدن به آن لازم دارد. وقتي دور مي‌شود اين زمان زياد مي‌شود.
اخترشناسان چنين نظريه پردازي مي‌كنند كه: امواج نوري حاصل از اجرام سماوي رفتار مشابهي دارند. آن‌ها از دراين باره از گمان‌هاي زير استفاده مي‌كنند:
اگر كهكشان دوردستي به سمت كهكشان ما بيايد، امواج نوري سريع‌تر به ما مي‌رسند، بدين معنا كه با كاهش فاصله، موج به اوج خود مي‌رسد و رنگ آن در طيف به آبي ميل پيدا مي‌كند. اگر كهكشان دوردستي از راه شيري دور شود، امواج گويي از ما دور مي‌شوند، بدين معني كه با افزايش فاصله بين موج به اوج ديگري در طيف مي‌رسد ولي اين‌دفعه به سمت قرمز طيف ميل پيدا مي‌كند.
اخترشناسان براي آزمودن يك نظريه، از ابزاري به‌نام «طيف‌سنج» استفاده مي‌كنند تا بتوانند طيف يا باندهاي رنگي نور را كه توسط اجرام سماوي مشخص كنند. اين اجرام را در طول‌موج‌هايي با خطوط طيفي و شدت‌هاي خاص‌شان مي‌توان ثبت كرد. جمع‌اوري داده‌‌هايي كه به تدريج درستي نظريه‌اي را تاييد مي‌كنند.
علم نظام‌پذير است. از جايي كه نياز به تكرار آزمون دارد و نتيجه ممكن است هر بار تغيير كند، نظام‌مند و باقاعده بايد باشد. انتقال به سرخ از ديدگاه نظري با تكرار آزمايش‌هاي متعددي تاييد شده است. در حقيقت كاملا مستند شده است كه نظريه‌ي انفجار بزرگ پديده‌‌هاي قابل پيش‌بيني خود را از جمله انبساط عالم از يك نقطه‌ي فوق‌العاده چگال و داغ توصيف مي‌كند.
بنابراين علم مي تواند راهي براي تفكر نيز باشد. ولي راه براي كار هم هست (فرايندي كه نياز به سؤال‌هاي دانشمندان نيز دارد، نظريه را مي‌سازد و آن را مي‌آزمايد). اين فرايند را امروزه به‌نام روش علمي مي‌شناسيم. اساس آن براي محققان در كارهاي روزانه‌ي پژوهشي استفاده مي‌شود. در همهي بخش‌ها و مسائل جهان.
و هنوز روش علمي آن‌چنان جا نيفتاده است. حركت پرسش علمي با گذشت زمان به آرامي صورت مي‌پذيرد. در ادامه براي درك بهتر توسعه‌ي علم نگاهي دقيق‌تر به تاريخ روش علمي خواهيم داد...