بیگ بنگ: علم یک رویکرد سیستماتیک و منطقی برای کشف عملکرد جهان است. این دانش از طریق کشفیات درباره‌ی تمام چیزهای جهان انباشته می‌شود.

به گزارش بیگ بنگ، براساس فرهنگ‌لغت مریام-وبستر، کلمه‌ی «علم» از کلمه‌ی لاتین «scientia» گرفته شده که همان دانشِ مبتنی بر داده‌های قابل اثبات و تجدیدپذیر است. مطابق با این تعریف، علم قصد دارد از طریق آزمایش و تجزیه و تحلیل به نتایجِ قابل‌اندازه‌گیری دست پیدا کند. علم بر اساس حقیقت است، نه ایده یا اولویت‌بندی. فرآیند علم برای به چالش کشیدن ایده‌ها از طریق تحقیق و بررسی طراحی شده است. براساس دانشگاه کالیفرنیا، یک جنبۀ مهم فرآیند علمی این است که تنها بر دنیای طبیعی تمرکز دارد. هر چیزی که ماوراء‌الطبیعه به نظر برسد، در علم جایی ندارد.

روش علمی

دانشمندان در زمان نتیجه‌گیری تحقیقات از یک روش علمی برای جمع‌آوری شواهد تجربی و قابل‌اندازه‌گیری مربوط به آزمایش فرضیه استفاده می‌کنند (اغلب در قابل یک عبارتِ اگر چنین شود، آنگاه …) و نتایج باید یک نظریه را تأیید یا رد کنند.

جیمی تنر، استاد زیست‌شناسی در کالج ملبورن گفت: «به عنوان یک زیست‎‌شناس میدانی، بخش مورد علاقه‌ام از روش علمی «جمع‌آوری داده» است. اما بخش جالبش این است که می‌دانید به دنبال پاسخ یک سئوال جالب هستید. بنابراین، اولین مرحله در شناسایی سئوالات و ارائه‌ی پاسخ‎‌های احتمالی (فرضیات) نیز بسیار حائز اهمیت و درواقع یک فرآیند خلاقانه است. سپس، وقتی داده‌ها را جمع‌آوری کردید، آنها را تجزیه و تحلیل می‌کنید تا ببینید آیا فرضیه‌تان تأیید یا رد می‌شود.»

مراحل روش علمی به شرح زیرند:

1-انجام مشاهده یا مشاهدات.

2-پرسیدن سئوالاتی دربارۀ مشاهدات و جمع‌آوری اطلاعات.

3-طرح یک فرضیه – شرح تجربی چیزی که مشاهده شده و پیش‌بینی‌هایی براساس آن فرضیه.

4-آزمایش فرضیه و پیش‌بینی در آزمایشی که قابل تکرار است.

5-تجزیه و تحلیل داده‌ها و نتیجه‌گیری؛ پذیرش یا رد فرضیه یا در صورت لزوم اصلاح فرضیه.

6-تکرار آزمایش تا زمانیکه هیچ تناقضی بین مشاهدات و نظریه وجود نداشته باشد. موشه پریتسکر، محقق فوق دکترای اسبق دانشکده‌ پزشکی هاروارد و مدیرعامل JoVE گفت: «تکرار روش‌ها و نتایج مرحله‌ مورد علاقه‌ام در یک روش علمی است. قابلیت تکرارِ آزمایشاتِ منتشر شده بنیاد علم است. اگر قابلیت تکرار وجود نداشت، علم نیز وجود نداشت.»

برخی از مبانی کلیدی یک روش علمی:

• به گفته محققان دانشگاه دولتی کارولینای شمالی، فرضیه باید قابل آزمایش و رد شدن باشد. قابل رد بودن به این معنا است که باید یک پاسخ منفی احتمالی برای فرضیه وجود داشته باشد.

• تحقیقات باید شامل استدلال قیاسی و استدلال استقرایی باشند. استدلال قیاسی فرآیند استفاده از فرضیات درست برای رسیدن به یک نتیجه‌گیری و منطقی است، در حالیکه استدلال استقرایی رویکرد مخالفی را اتخاذ می‌کند.

• یک آزمایش باید شامل یک متغیر وابسته (غیرقابل‌تغییر) و یک متغیر مستقل (قابل‌تغییر) باشد.

• یک آزمایش باید شامل یک گروه آزمایش و یک گروه کنترل باشد. گروه کنترل همان گروهی است که مقایسه با آن صورت می‌گیرد.

نظریات و قوانین علمی

روش علمی و علم به طور کلی می‌توانند مأیوس‌کننده باشند. یک نظریه تقریبأ هرگز اثبات نمی‌شود، اماد تعداد کمی از نظریات به قوانین علمی تبدیل می‌شوند. یک مثال می‌تواند قوانین بحث در مورد انرژی باشد که قانون اول ترمودینامیک است. دکتر لیندا بولاند، زیست‌شناس عصبی و رئیس گروه زیست‌شناسی دانشگاه ریچموند، ویرجینیا، گفت که زیست‌شناسی عصبی رشته‌ی علمی مورد علاقه‌اش است. او گفت: «این رشته بیشتر تحقیقات در مورد فعالیت الکتریکی سلولی را هدایت می‌کند و می‌گوید که انرژی نه ساخته و نه از بین می‌رود، بلکه از حالتی به حالت دیگر تغییر پیدا می‌کند. این قانون به طور ثابت اشکال زیاد انرژی را به ما یادآوری می‌کند.»

یک قانون فقط یک پدیدۀ مشاهده شده را توصیف می‌کند، اما توضیح نمی‌دهد که چرا این پدیده وجود دارد یا چه چیزی آن را به وجود می‌آورد. پیتر کوپینگر، دانشیار زیست‌شناسی و مهندسی بیوپزشکی در موسسه‌ی فناوری رز-هولمن گفت: «در علم، قوانین نقطه‌ی شروع هستند. از آنجا به بعد، دانشمندان باید سئوال بپرسند که «چرا و چگونه …».

قوانین اصولأ بدون استثناء در نظر گرفته می‌شوند، گرچه برخی از آنها پس از اختلافاتِ پیدا شده در آزمایشات بیشتر با گذشت زمان اصلاح شدند. این امر بدین معنا نیست که نظریات معنادار نیستند. برای اینکه یک فرضیه به نظریه تبدیل شود، باید آزمایش‌های زیادی در رشته‌های گوناگون توسط گروه‌های جداگانه‌ای از دانشمندان انجام شود. گفتن یک چیز فقط یک «نظریه» و ادعای یک شخص غیرحرفه‌ای است که هیچ ربطی با علم ندارد. برای بیشتر افراد، نظریه یک حدس و گمان است. در علم، نظریه چارچوبی برای مشاهدات و حقایق است.

تاریخچه‌ی مختصری از علم

اولین شواهد علمی به زمان ماقبل‌تاریخ بر می‌گردند، مثل کشف آتش، اختراع چرخ و توسعه‌ی نوشتار. لوح‌های اولیه شامل اعداد و اطلاعاتی درباره‌ منظومه شمسی هستند. هرچند، علم با گذشت زمان خیلی علمی‌تر شد.

دهه‌ی 1200: رابرت گراستست بر اساس دایره‌المعارف فسلفه‌ استنفورد، چارچوبی را برای روش‌های مناسب آزمایشات علمی مدرن توسعه داد. کارهای او بر اساس این اصل استوار بودند که یک پرس و جو باید مطابق با شواهدِ قابل‌اندازه‌گیری که از طریق آزمایش تأیید می‌شوند باشد.

دهه‌ی 1400: لئوناردو داوینچی با توجه به شواهدِ بدست آمده مبنی بر اینکه بدن انسان میکروکیهانی است، یادداشت‌هایش را آغاز کرد. این هنرمند، دانشمند و ریاضیدان، همچنین اطلاعاتی را درباره‌ی نورشناسی و هیدرودینامیک ارائه داد.

دهه‌ی 1500: نیکلاس کوپرنیک با کشف مرکزیت خورشید، درک ما از منظومه‌ شمسی را گسترش داد. او مدلی را طراحی کرد که در آن، زمین و سیارات دیگر به دور خورشید می‌چرخیدند و خورشید در مرکز منظومه شمسی قرار داشت.

دهه‌ی 1600: یوهانس کپلر مشاهداتی را دربارۀ قوانین حرکت سیاره‌ای انجام داد. گالیلئو گالیله یک اختراع جدید یعنی تلسکوپ را ارتقا داد و از آن برای مطالعه‌ی خورشید و سیارات استفاده کرد. دهه‌ی 1600 شاهد پیشرفت‌هایی در مطالعه‌ی فیزیک بوده و آیزاک نیوتن قوانین حرکت خود را در این دهه مطرح کرد.

دهه‌ی 1700: بنجامین فرانکلین کشف کرد که رعد و برق یک پدیده‌ی الکتریکی است. او همچنین در مطالعه‌ اقیانوس‌شناسی و هواشناسی مشارکت کرد. وقتی آنتوان لاوازیه، پدر شیمی مدرن، قانون بقای جرم را طراحی کرد، درک شیمی در این قرن تکامل پیدا کرد.

دهه‌ی 1800: نقاط عطف در کشفیات آلساندرو ولتا در زمینۀ سری‌های الکتروشیمیایی دیده می‌شود که منجر به اختراع باتری شد. جان دالتون نظریه‌ اتمی را نیز معرفی کرد. این نظریه بیان کرد که تمام ماده از اتم‌های تشکیل دهنده‌ی مولکول‌ها ساخته شده است. وقتی گرگور مندل قوانین وراثت را مطرح کرد، مبنای مطالعه‌ی مدرن ژنتیک پیشرفت کرد. سپس در همین قرن، ویلهلم کونراد رونتگن پرتوهای ایکس را کشف کرد، در حالیکه قانونِ جورج اهم مبنای درک مهارِ تغییرات الکتریکی را ارائه داد.

دهه‌ی 1900: کشفیات آلبرت اینشتین که بیشتر بخاطر نظریه‌ی نسبیت شناخته می شود، ابتدای قرن بیستم را به خود اختصاص داد. نظریه‌ نسبیت اینشتین در واقع دو نظریه‌ جداگانه است. نظریه‌ی نسبیت خاص او که در مقاله‌ای در سال 1905 تحت عنوان «الکترودینامیک اجرامِ در حال حرکت» طرح شده نتیجه گرفت که زمان باید بر اساس سرعت حرکت یک شی به نسبت چارچوب ارجاع مشاهده‌گر تغییر کند. دومین نظریه‌ نسبیت عام او که در مقاله‌ای تحت عنوان «بنیاد نظریه‌ی نسبیت عام» منتشر شد، این ایده را مطرح کرد که ماده باعث انحنای فضا می‌شود.

در سال 1952 با توسعه‌ی واکسن فلج اطفال اوسط جوناس سالک، پزشکی برای همیشه تغییر پیدا کرد. سال بعد، جیمز دی واتسون و فرانسیس کریک ساختار DNA را کشف کردند که یک مارپیچ دوتایی است که هر دو از پایه به یک ستون‌فقرات قند-فسفات متصل شده‌اند (بر اساس کتابخانه‌ی ملی پزشکی ایالات متحده).

دهه‌ی 2000: در قرن بیست و یکم شاهد اولین پیش‌نویس ژنوم انسان بودیم که باعث درک DNA عمیق‌تر شود. این امر باعث پیشرفتِ مطالعۀ ژنتیک، نقش آن در زیست‌شناسی انسان و کاربرد آن به عنوان پیش‌بینی‌کننده‌ی بیماری‌ها و اختلالات دیگر شد.

ترجمه: سحر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Livescience.com