العلم هو نهج منظم ومنطقي لاكتشاف كيفية عمل الأشياء في الكون. وهو أيضًا جسم المعرفة المتراكم من خلال الاكتشافات حول كل الأشياء في الكون.
كلمة "علم" مشتقة من الكلمة اللاتينية علم، وهي معرفة تستند إلى بيانات قابلة للظهور وقابلة للتكرار ، وفقًا لقاموس ميريام وبستر. ووفقًا لهذا التعريف ، يهدف العلم إلى نتائج قابلة للقياس من خلال الاختبار والتحليل. العلم مبني على الحقيقة وليس الرأي أو التفضيلات. تم تصميم عملية العلم لتحدي الأفكار من خلال البحث. أحد الجوانب المهمة للعملية العلمية هو أنها تركز فقط على العالم الطبيعي ، وفقًا لجامعة كاليفورنيا. أي شيء يعتبر خارقًا لا يتناسب مع تعريف العلم.
الطريقة العلمية
عند إجراء البحث ، يستخدم العلماء الطريقة العلمية لجمع أدلة تجريبية قابلة للقياس في تجربة تتعلق بفرضية (غالبًا في شكل بيان إذا / ثم بيان) ، وتهدف النتائج إلى دعم نظرية أو تناقضها.
قال جايمي تانر ، أستاذ علم الأحياء في كلية مارلبورو ، لـ Live Science: "بصفتي عالم أحياء ميداني ، فإن الجزء المفضل لدي في المنهج العلمي هو أن أعمل في مجال جمع البيانات". "ولكن ما يجعل الأمر ممتعًا حقًا هو معرفة أنك تحاول الإجابة على سؤال مثير للاهتمام. لذا فإن الخطوة الأولى في تحديد الأسئلة وتوليد الإجابات المحتملة (الفرضيات) هي أيضًا مهمة جدًا وهي عملية إبداعية. ثم بمجرد جمع البيانات ، تحليله لمعرفة ما إذا كانت الفرضية الخاصة بك مدعومة أم لا. "
تسير خطوات المنهج العلمي على النحو التالي:
- إبداء ملاحظة أو ملاحظات.
- اطرح أسئلة حول الملاحظات وجمع المعلومات.
- قم بتشكيل فرضية - وصف مبدئي لما تم ملاحظته ، وقم بعمل تنبؤات بناءً على تلك الفرضية.
- اختبر الفرضية والتنبؤات في تجربة يمكن استنساخها.
- تحليل البيانات واستخلاص النتائج ؛ قبول الفرضية أو رفضها أو تعديل الفرضية إذا لزم الأمر.
- إعادة إنتاج التجربة حتى لا يكون هناك اختلافات بين الملاحظات والنظرية. وقال موشيه بريتككر ، الباحث السابق في مرحلة ما بعد الدكتوراه في كلية الطب بجامعة هارفارد والرئيس التنفيذي لشركة JoVE ، لـ Live Science: "إن تكرار الأساليب والنتائج هي خطوتي المفضلة في المنهج العلمي". "إن استنساخ التجارب المنشورة هو أساس العلم. لا استنساخ - لا علم".
بعض الأسس الرئيسية للطريقة العلمية:
- يجب أن تكون الفرضية قابلة للاختبار ويمكن تزويرها ، وفقًا لجامعة ولاية كارولينا الشمالية. قابل للخطأ يعني أنه يجب أن تكون هناك إجابة سلبية محتملة للفرضية.
- يجب أن يشمل البحث الاستدلال الاستنتاجي والاستدلال الاستقرائي. المنطق الاستنتاجي هو عملية استخدام المقدمات الحقيقية للوصول إلى استنتاج حقيقي منطقي بينما يأخذ الاستدلال الاستقرائي النهج المعاكس.
- يجب أن تتضمن التجربة متغير تابع (لا يتغير) ومتغير مستقل (يتغير).
- يجب أن تتضمن التجربة مجموعة تجريبية ومجموعة تحكم. المجموعة الضابطة هي ما تتم مقارنة المجموعة التجريبية به.
النظريات والقوانين العلمية
يمكن أن تكون الطريقة العلمية والعلوم بشكل عام محبطة. لم يتم إثبات النظرية على الإطلاق تقريبًا ، على الرغم من أن بعض النظريات أصبحت قوانين علمية. أحد الأمثلة على ذلك قوانين الحفاظ على الطاقة ، وهو أول قانون للديناميكا الحرارية. أخبرت الدكتورة ليندا بولاند ، عالمة الأعصاب ورئيس قسم علم الأحياء في جامعة ريتشموند ، فيرجينيا ، Live Science أن هذا هو القانون العلمي المفضل لديها. وقالت: "هذا هو القانون الذي يوجه الكثير من بحثي حول النشاط الكهربائي الخلوي وينص على أنه لا يمكن إنشاء الطاقة أو تدميرها ، بل تتغير في الشكل فقط. هذا القانون يذكرني باستمرار بأشكال الطاقة العديدة".
يصف القانون للتو ظاهرة ملحوظة ، لكنه لا يفسر سبب وجود هذه الظاهرة أو أسبابها. قال بيتر كوبرينجر ، أستاذ مشارك في علم الأحياء والهندسة الطبية الحيوية في معهد روز هولمان للتكنولوجيا: "في العلوم ، تعد القوانين نقطة انطلاق". "ومن هناك ، يمكن للعلماء طرح الأسئلة ،" لماذا وكيف؟ ".
تعتبر القوانين بشكل عام دون استثناء ، على الرغم من أن بعض القوانين قد تم تعديلها بمرور الوقت بعد اكتشاف المزيد من التناقضات. هذا لا يعني أن النظريات ليست ذات معنى. لكي تصبح الفرضية نظرية ، يجب إجراء اختبار صارم ، عادةً عبر تخصصات متعددة من قبل مجموعات منفصلة من العلماء. إن قول شيء ما "مجرد نظرية" هو مصطلح شخص عادي لا علاقة له بالعلم. بالنسبة لمعظم الناس ، تعتبر النظرية حدسًا. في العلم ، النظرية هي إطار الملاحظات والحقائق ، أخبر تانر Live Science.
بعض الأشياء التي نأخذها على أنها أمر مسلم به اليوم حلمت بقوة عقلية نقية ، والبعض الآخر عن طريق الصدفة التامة. ولكن كم تعرف عن أصل الأشياء؟ هنا ، اخترعنا اختبارًا حول 15 من أكثر الاختراعات المفيدة في العالم ، من المواد اللاصقة
اختبار: أعظم الاختراعات في العالم
تاريخ موجز للعلم
يمكن العثور على أقدم دليل على العلم في عصور ما قبل التاريخ ، مثل اكتشاف النار واختراع العجلة وتطوير الكتابة. تحتوي الأقراص المبكرة على أرقام ومعلومات حول النظام الشمسي. أصبح العلم بالتأكيد أكثر علمية بمرور الوقت.
1200s: طور روبرت غروسيتستي إطار الأساليب المناسبة للتجريب العلمي الحديث ، وفقًا لموسوعة ستانفورد للفلسفة. تضمنت أعماله المبدأ القائل بأن التحقيق يجب أن يستند إلى أدلة قابلة للقياس يتم تأكيدها من خلال الاختبار.
1400: بدأ ليوناردو دا فينشي دفاتر ملاحظاته بحثًا عن دليل على أن جسم الإنسان مصغر. جمع الفنان والعالم والرياضيات أيضًا معلومات حول البصريات والديناميكا المائية.
1500s: قدم نيكولاس كوبرنيكوس فهمًا للنظام الشمسي باكتشافه لمركزية الشمس. هذا نموذج تدور فيه الأرض والكواكب الأخرى حول الشمس ، وهي مركز النظام الشمسي.
القرن السابع عشر: بنى يوهانس كيبلر على هذه الملاحظات بقوانينه الخاصة بحركة الكواكب. قام جاليليو جاليلي بتحسين اختراع جديد ، التلسكوب ، واستخدمه لدراسة الشمس والكواكب. شهدت القرن السابع عشر أيضًا تطورات في دراسة الفيزياء حيث طور إسحاق نيوتن قوانين الحركة الخاصة به.
1700: اكتشف بنيامين فرانكلين أن البرق كهربائي. كما ساهم في دراسة علم المحيطات والأرصاد الجوية. تطور فهم الكيمياء أيضًا خلال هذا القرن حيث قام أنطوان لافوازييه ، الذي أطلق عليه اسم والد الكيمياء الحديثة ، بتطوير قانون الحفاظ على الكتلة.
القرن التاسع عشر: تضمنت المعالم اكتشافات أليساندرو فولتا فيما يتعلق بالسلسلة الكهروكيميائية ، والتي أدت إلى اختراع البطارية. قدم جون دالتون أيضًا النظرية الذرية ، التي تنص على أن كل المادة تتكون من ذرات تتحد لتكوين جزيئات. تم تطوير أساس الدراسة الحديثة لعلم الوراثة حيث كشف جريجور مندل عن قوانينه في الميراث. في وقت لاحق من هذا القرن ، اكتشف فيلهلم كونراد رونتجن الأشعة السينية ، في حين قدم قانون جورج أوم الأساس لفهم كيفية تسخير الشحنات الكهربائية.
1900s: سادت اكتشافات ألبرت أينشتاين ، الذي اشتهر بنظريته النسبية ، في بداية القرن العشرين. نظرية آينشتاين النسبية هي في الواقع نظريتان منفصلتان. استنتجت نظريته النسبية الخاصة ، التي أوجزها في ورقة عام 1905 ، "الديناميكا الكهربائية للأجسام المتحركة" ، أن الوقت يجب أن يتغير وفقًا لسرعة جسم متحرك بالنسبة إلى إطار مرجعي للمراقب. تقدمت نظريته الثانية عن النسبية العامة ، التي نشرها باسم "مؤسسة النظرية النسبية العامة" ، بفكرة أن المادة تتسبب في انحناء الفضاء.
تغير الطب إلى الأبد مع تطوير لقاح شلل الأطفال في عام 1952 بواسطة جوناس سالك. في العام التالي ، اكتشف جيمس د. واتسون وفرانسيس كريك بنية الحمض النووي ، وهو حلزون مزدوج يتكون من أزواج قاعدية متصلة بالعمود الفقري للفوسفات ، وفقًا لمكتبة الطب الوطنية بالولايات المتحدة.
2000s: شهد القرن الواحد والعشرون اكتمال المسودة الأولى للجينوم البشري ، مما أدى إلى فهم أكبر للحمض النووي. أدى هذا إلى تقدم دراسة علم الوراثة ودورها في علم الأحياء البشري واستخدامه كمتنبئ للأمراض والاضطرابات الأخرى.
