سرشت علم(۲)

شنبه, ۱۶ام تیر, ۱۳۹۷
اندازه قلم متن

دکتر ریموند رخشانی *

فایل صوتی:

روشِ علمی‌ چیست؟

فُضولی در فرهنگ عامه شکل بدوی و ناپخته­ ی کنجکاوی بشر است. پژوهش‌های علمی‌ صورتِ پخته و والای همان کنجکاوی­ست.

پیشرفت‌های علمی‌ به همان اندازه متکی‌ بر پرسش‌های فرموله­شده­اند که متکی‌ بر پاسخ‌های قوام­یافته و تثبیت­شده­اند.

  • بسیاری پُرسش‌های مهم امروزی اغلب خارج از حوزه­ی علم ­اند. علم تنها پاسخگویِ پرسش‌هایی است که می­توان از طریقِ مشاهداتی تجدیدپذیر و یا آزمون‌هایِ کنترل­ شده و یا از طریق فرضیه‌هایی‌ با منطق ریاضی‌، آنها را به اثبات رساند.

پرسش‌های علمی‌ در بعد و در محتوا بسیار متنوع و گوناگون­اند. اما در بیشتر موارد پرسش‌های علمی‌ به چهار طبقه تقسیم شده­اند:

  • پرسش‌های پیرامون هستی‌ بر آن­اند که پدیده‌ها چگونه اتفاق می­افتند.
  • پرسش‌های پیرامون منشأ بر آن­اند که پدیده‌ها چگونه بوجود آمده­اند.
  • پرسش‌های پیرامون فرآیند‌ها بر آن­اند که عملکرد طبیعت چگونه است. این پرسش‌ها اغلب با پرسش‌های پیرامون منشأ رابطه­ی تنگاتنگی دارند.
  • پرسش‌های اجرایی و عملکردی در جستجویِ راهکار‌هایی­اند که از طریق آنها می­توان جهان فیزیکی‌  را بهبود بخشید، چه در درمان بیماری­ها، چه در طراحی‌ مواد جدید و چه در تغییر و تعدیل محیط مان.[۱]

پاسخگویی به پرسش‌هایِ قدیمی‌ اغلب به پرسش‌های جدیدی می‌‌انجامند.

پرسش‌های علمی‌، در بیشتر موارد، به نحوی شگفت­انگیز با یکدیگر در  ارتباط هستند. هنگامیکه دانشمندان حوزه­ی علم در کندوکاوِ پرسش‌های بی­پاسخ­اند اغلب به­نحوی عجیب با مقولاتی که ابتدا­به­ساکن به نظر بی­ربط می­رسیدند روبرو می­شوند.

  • برای نمونه نظریه­ی زمین­سازشناسی صفحه­ای‌ که تکتونیک صفحه­ای[۲] هم خوانده شده الگویِ دینامیسم درونی‌ زمین است و این نظریه را مطرح می‌کند که سطح کره­ی زمین از ۱۲ صفحه­ی عظیم و شناور تشکیل شده­است که مرتباً در حرکت­اند و موجب زلزله و به­وجودآمدن کوه‌ها و غیره هستند، و این نظریه به نحوی مستقیم با پرسش‌هایِ پیرامون منشأ هستی‌ و همچنین با نظریه­ی تکامل در ارتباط است.
  • نظریه­ی انقراض همگانی دایناسور‌ها و دیگر گونه‌هایِ کهن[۳] به درک و دریافت ما از اهمیت محیط زیست یاری می­دهد.[۴]
  • پرسش‌های علمی‌ اغلب با رویکردهای فلسفی‌ نیز در ارتباط هستند. تقلیل­گرایی فلسفی[۵] که متکی‌ بر این پیش­فرض است که می­توان کلیت سیستم‌ها را بر اساس مطالعه­ی اجزای آنها و کارکرد‌شان شناخت در فرآیند‌های علمی‌ در بسیاری موارد به چالش گرفته­شده­ است. اغلب سیستم‌های جمعی[۶]‌ در کلیت خود،‌ از منظر علمی،‌ ‌خصوصیات و یا مختصاتی [۷]‌ را به نمایش می­گذارند که کاملا با اجزای خود متفاوت­اند.[۸]

برخی‌ پرسش‌ها در حال حاضر پرسش‌های علمی‌ نیستند و ممکن است روزی با شناخت بیشتر ما از آنها علمی‌ شوند. (برای نمونه ماهیت آگاهی‌ آدمی[۹]. (‌

چندین عامل در پاسخ­یابی ما به بسیاری پرسش‌های علمی‌ بازدارنده­اند:

  • اشتباهات آزمایشی[۱۰]‌: همه­ی اندازه­گیری­های آزمایشی‌ ما، هرچقدر هم دقیق، در خود مقداری اشتباه دارند.
  • اصل عدم قطعیت[۱۱]: در مقیاس ریزتر از اتم‌ (یا  زیراتمی‌ sub-atomic ) هرگونه اندازه­گیری، جسمِ اندازه­گیری­شده را تغییر می­دهد. (پسان­تر به این اصل بیشتر خواهیم پرداخت. )
  • هرج­ومرج[۱۲]: بسیاری سیستم‌های طبیعی در هرج­ومرج­اند و نتیجتاً ذاتا غیرقابل پیش­بینی­اند.
  • و بالاخره سرعت نور[۱۳]: فضا و زمان برای ما محدودیت می­سازند. (به این اصل هم پسان­تر خواهیم پرداخت.)

علیرغم آنچه گفته شد و علیرغم عوامل بازدارنده و بسیاری محدودیت‌هایِ ذاتی دیگر برایِ کندوکاو ما در جهانِ طبیعی، روش‌هایِ علمی‌ در حال حاضر موثرترین و توانمند‌ترین ابزارها را جهت شناخت ما از جهان فیزیکی‌ برای تعدیل و تغییر آن در اختیار ما قرار می­دهند.

روشِ علمی فرآیندی انسانی‌، پیچیده و متغیر است. این روش اغلب در تفصیل خود از دانشمندی به دانشمندی دیگر و از اکتشافی به اکتشافی دیگر تغییراتی جزیی دارد. اگرچه روشِ علمی در کلیت خود چرخه­ی ایده‌آلی است که اغلب چهار مرحله[۱۴] دارد: ۱- مشاهده   و جمع­آوری داده­ها و اطلاعات، ۲- سنتز، هم­نِهِشتی یا هم­نهاده­گی (که به مفهوم پیدا کردن طرح و الگو و روال در داده­هاست، ۳- فرضیه­پردازی ، و بالاخره ۴- پیش­بینی‌.[۱۵]

نخستین گام روشِ علمی در مطالعات، جمع‌آوریِ داده‌ها است که شامل مشاهدات، حد[۱۶] و تعریف[۱۷]، اندازه­گیری‌ها و آزمایش­هایِ تکرارپذیر و آزمون­های مستقل[۱۸] است[۱۹].

مرحله­ی دوم روش علمی‌ در شناخت روال‌ها و طرح‌ها است – یعنی جستجویی برای تقارن[۲۰]. بیشتر دانشمندان حوزه­ی علم اغلب بر این باورند که طرح­سامانی[۲۱] در گیتی و نظمی در جهان فیزیکی موجود است.

  • گاهی‌ این مرحله گامی‌ برای شناخت طرح­سامانی[۲۲] و یا برای شناخت شباهت‌ها در پدیده‌هایی­ست که به ظاهر متفاوت می­رسند – از قبیل اشکال مختلف برق (الکتریسیته.)
  • گاهی‌ هم این مرحله در جای­دادن داده‌های متفاوت در سنتزی ریاضی یا در نوعی معادله­ی ریاضی می­تواند اتفاق بیافتد، از قبیل کشف کپلر از مدارِ بیضی­وار حرکتِ سیارات.

پس از اینکه آن طرح­سامان، یا طرح‌ها و روال­ها به دست آمد، اغلب دانشمندان در گام سوم توضیحات خود را به شکل یک فرضیه مطرح می­سازند.[۲۳]

هر فرضیه­ی علمی‌ یا نظریه یا قانون پیشنهادی و توضیحی، مسلما و آشکارا می‌باید به پیش­بینی‌‌های آزمون­پذیری[۲۴] منجر شود که مرحله­ی جدیدی از مشاهدات و جمع‌آوری داده‌ها را می‌طلبد. نتیجتاً نادرست­بودن هر نظریه یا فرضیه­ی علمی‌ همواره می­تواند در پیش­بینی­های ‌خود اثبات شود، اگرچه صحت پیش­بینی­ها ‌ هم هرگز به نحوی کامل اثبات نمی‌شود و اغلب زمینه­ای را فراهم می‌‌آورد تا مطالعات جدیدی انجام شود، یعنی‌ در روش علمی‌ مطلق­گرایی جایی‌ ندارد.

در مرکز و قلب این چرخه­ی ایده‌آل[۲۵] یعنی‌ در مرکز روشِ علمی‌ همواره پارادیمی بین دانشمندانِ موجود است که نمایانگر سیستمِ چشمداشت‌ها یا انتظارات علمی‌ آنها از جهانِ طبیعی است.

روشِ علمی‌ بندرت به­عنوان چرخه­ای ثابت و مطلق و غیرقابلِ­تغییر و صد در صد دقیق در همه­ی موارد کندوکاوِ علمی‌ دنبال می­شود. دیگر اینکه تخیل انسان، الهام و وحی و حتا شانس و بخت نیز عوامل حیاتیِ‌ دیگری در فرآیند کشفیات علمی‌ و اختراعات فنی‌ هستند . نمونه­ی جدول تناوبی عناصر مندلیف[۲۶] مثال خوبی‌ از استفاده­ی روشِ علمی‌ وی می­باشد (پسان تر باز هم شواهدی دیگر ارائه خواهد شد. )

گاهی نیز‌ خلافِ­قاعده بودن یا نابهنجاریِ[۲۷] پدیده‌های مورد مطالعه منجر به درون­بینی‌، بصیرت و بینش‌های[۲۸] جدید می­شود.

  • هنگامیکه پدیده‌های خلافِ­قاعده یا نابهنجار نظریه‌هایی علمی‌ و بارها آزمون­شده را به چالش می­گیرند، این اغلب بدین مفهوم است که آن فرضیه­ی قدیمی‌ یا آن قانون کهنِ آزمون­شده و آزمون­داده، موردی موثق اما ویژه و خاص از قانون علمی‌ عام­تری است.
  • برای نمونه هنگامی که فرضیه­ی علمی‌ ما این است که همه­ی اجسام به دلیل نیروی گرانش یا جاذبه سقوط می­کنند و سپس با بادکنکی حاویِ گاز هلیوم روبرو می‌شویم که صعود می‌کند، درک عمیق­تری از آن فرضیه­ی علمی‌ پیدا می‌کنیم.

روشِ علمی‌ اغلب فرآیندی ظریف و آزمون­داده است که لزوماً نه کاملا آشکار است و نه شهودی (intuitive) اما فرآیندی­ست که بدونِ آن پیشرفت‌های علمی آدمی‌‌، کشفیات علمی‌ و اختراعات فنی و گذار به مدرنیته‌ میسر نمی­شدند.

________________________________

[۱]

Hazen, R.M. and Singer, M.F. Why Aren’t Black Holes Black: The Unanswered Questions at the Frontiers of Science. Preface and Prologue. New York: Anchor, 1997.

[۲]

Plate tectonics

[۳]

Mass extinction of ancient species

[۴]

Ward, P. The End of Evolution: On Mass Extinctions and the Preservation of Biodiversity. New York: Bantam, 1994.

[۵]

Philosophical reductionism

[۶]

Collective systems

[۷]

Properties

[۸]

برای نمونه با درهم­شدن چند اتم، ملکول‌هایی‌ پدید می‌‌آیند که شاخصه‌های‌شان کاملا با اتم‌های ترکیب­شده متفاوت­اند و یا با درهم­شدن چند ملکول، سلول‌هایی‌ پدید می‌‌آیند که هیچ ربطی‌ به ملکول‌های شکل­دهنده‌شان ندارند و یا اندام­واره‌هایی‌ که با سلول‌های شکل­دهنده‌شان متفاوت­اند.

[۹]

برای نمونه حوزه­ی مطالعاتی  (neuroplasticity) در مورد ماهیت آگاهی‌ آدمی که برخی‌ روشنفکران معنوی­گرا از قبیل چوپرا (Deepak Chopra) مرتب به آن اشاره دارند، هنوز علمی‌ محسوب نمی‌‌شود، یعنی‌ هنوز متکی‌ بر مشاهداتی تجدیدپذیر ، مستقلا اثبات­پذیر و متکی‌ بر دلایل، فرضیات و تدبیر‌ها و نیز متکی‌ بر آزمون‌هایِ کنترل­شده نیست. پژوهش‌های علمی‌ در این حوزه­ی مطالعاتی کماکان در مراحل نطفه­ای هستند.

[۱۰]

Experimental errors

[۱۱]

Uncertainty principle

[۱۲]

Chaos

[۱۳]

The speed of light

[۱۴]

Observations, Synthesis, Hypothesis and Prediction.

[۱۵]

Holton, G. Thematic Origins of Scientific Thought: Kepler to Einstein. Revised Edition. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1988.

[۱۶]

در منطق، برای پارادایم (paradigm)واژه­ی حد بکار گرفته شده است.

[۱۷]

Definitions

[۱۸]

Repeatable experiments and Independent tests

[۱۹]

نظریه­های “علوم” سیاسی و اجتماعی از آن جهت که قابلِ بازتولید نیستند و تواناییِ‌ تکرارپذیریِ آزمایشی‌ و استقلالِ آزمونی ندارند، علمی محسوب نمی­شوند و نظریه­های شناختی‌ و دانش­های سیاسی و اجتماعی­ محسوب می‌‌شوند.

[۲۰]

Symmetry

[۲۱]

Pattern

[۲۲]

A pattern

[۲۳]

هنگامیکه در حوزه‌های علم(sciences) صحبت از تئوری یا نظریه (theory) می‌‌شود، این بدان مفهوم است که فرضیاتی بارها مستقلا آزمون­شده و تجدیدِ تولید شده­اند و با شواهد به اثبات رسیده­اند و می‌‌توان هر نظریه و تئوری علمی را دیگربار و دیگربار مستقلا مورد آزمون قرار داد. برای نمونه اگر هزار‌ها بار هم ملکول آب را آزمایش کنیم، دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن حاصل می‌‌شود. بنابراین هر تئوری و نظریه در حوزه‌های علم با “نظریه” در “علوم” انسانی،‌ در سرشت و در آزمون و در اجرا،‌  کاملا متفاوت است.

Kaku, M. Physics of the Impossible. New York: First Anchor Books, 2009.

[۲۴]

Testable predictions

[۲۵]

Ideal cycle

[۲۶]

Periodic table of the elements of Dmitri Mandeleev

[۲۷]

Anomaly

[۲۸]

Insights and visions

—————–

* دکتر ریموند رخشانی در باره خودش:

من ریموند رخشانی هستم و حوزه کارشناسی من مهندسی‌ سیستم‌ها است، و تخصص من در بکارگیری اندیشه سیستمی‌ برای انتقال فن آوری و اجرا و پیاده سازی تولید فراورده‌های نوین می‌‌باشد. در این سلسله از مقالات و فایل‌های صوتی کوشش می‌‌کنم که علم مدرن را از پایه به دوستان معرفی‌ کنم.

بخش ۱ این نوشته


به کانال تلگرام سایت ملیون ایران بپیوندید

هنوز نظری اضافه نشده است. شما اولین نظر را بدهید.