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.
________________________________
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.
[۳]
Mass extinction of ancient species
Ward, P. The End of Evolution: On Mass Extinctions and the Preservation of Biodiversity. New York: Bantam, 1994.
Philosophical reductionism
Collective systems
Properties
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.
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.
Experimental errors
Uncertainty principle
Chaos
The speed of light
Observations, Synthesis, Hypothesis and Prediction.
Holton, G. Thematic Origins of Scientific Thought: Kepler to Einstein. Revised Edition. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1988.
در منطق، برای پارادایم (paradigm)واژهی حد بکار گرفته شده است.
Definitions
Repeatable experiments and Independent tests
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.
Symmetry
Pattern
A pattern
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.
Testable predictions
Ideal cycle
Periodic table of the elements of Dmitri Mandeleev
Anomaly
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.