מדע הוא גישה שיטתית והגיונית לגלות כיצד הדברים ביקום עובדים. זהו גם גוף הידע שנצבר דרך התגליות על כל הדברים ביקום.
המילה "מדע" נגזרת מהמילה הלטינית מדע, שהוא ידע המבוסס על נתונים הניתנים להפגנה ושחזור, על פי מילון Merriam-Webster. נאמנה להגדרה זו, המדע שואף לתוצאות מדידות באמצעות בדיקות וניתוחים. מדע מבוסס על עובדה, לא על דעה או על העדפות. תהליך המדע נועד לאתגר רעיונות באמצעות מחקר. אחד ההיבטים החשובים בתהליך המדעי הוא בכך שהוא מתמקד רק בעולם הטבע, כך לפי אוניברסיטת קליפורניה. כל דבר שנחשב לעל טבעי אינו מתאים להגדרת המדע.
השיטה המדעית
בעת עריכת מחקר, מדענים משתמשים בשיטה המדעית כדי לאסוף ראיות מדידות ואמפיריות בניסוי שקשור להשערה (לרוב בצורה של הצהרה אם / אז), התוצאות שמטרתן לתמוך או לסתור תיאוריה.
ג'יימי טאנר, פרופסור לביולוגיה במכללת מרלבורו, אמר ל- Live Science: "כביולוג ביולוגי, החלק האהוב עליי בשיטה המדעית הוא בתחום איסוף הנתונים. "אבל מה שבאמת עושה את הכיף הזה הוא לדעת שאתה מנסה לענות על שאלה מעניינת. אז הצעד הראשון בזיהוי שאלות ויצירת תשובות אפשריות (השערות) הוא גם חשוב מאוד והוא תהליך יצירתי. ברגע שאתה אוסף את הנתונים אתה נתח אותו כדי לראות אם ההשערה שלך נתמכת או לא. "
שלבי השיטה המדעית עוברים כך:
- ערכו תצפית או תצפיות.
- שאלו שאלות על התצפיות ואספו מידע.
- צרו השערה - תיאור מהוסס של הדברים שנצפו, והעלו תחזיות על סמך השערה זו.
- בחן את ההשערה והתחזיות בניסוי שניתן לשחזר.
- לנתח את הנתונים ולהסיק מסקנות; לקבל או לדחות את ההשערה או לשנות את ההשערה במידת הצורך.
- העתק את הניסוי עד שלא יהיו הבדלים בין תצפיות ותיאוריה. "שכפול של שיטות ותוצאות הוא הצעד החביב עלי בשיטה המדעית," אמר משה פריצקר, לשעבר חוקר פוסט-דוקטורט מבית הספר לרפואה של הרווארד ומנכ"ל JoVE, אמר ל- Live Science. "ההעתקה של ניסויים שפורסמו היא היסוד של המדע. אין לשכפול - אין מדע."
כמה יסודות עיקריים לשיטה המדעית:
- על פי ההשערה, ניתן יהיה לבחון ולזויף, על פי אוניברסיטת צפון קרוליינה. פירוש זיוף פירושו שחייבת להיות תשובה שלילית אפשרית להשערה.
- על המחקר להיות חשיבה דדוקטיבית והנמקה אינדוקטיבית. הנמקה דדוקטיבית היא תהליך השימוש בהנחות יסוד אמיתיות בכדי להגיע למסקנה אמיתית הגיונית בזמן שהנמקה אינדוקטיבית נוקטת בגישה הפוכה.
- ניסוי צריך לכלול משתנה תלוי (שאינו משתנה) ומשתנה עצמאי (אשר משתנה).
- על ניסוי לכלול קבוצת ניסוי וקבוצת ביקורת. קבוצת הביקורת היא זו בה משווים את קבוצת הניסוי.
תיאוריות וחוקים מדעיים
השיטה המדעית והמדע בכלל יכולים להיות מתסכלים. תיאוריה כמעט ולא מוכחת, אף כי תיאוריות מעטות הופכות לחוקים מדעיים. דוגמא אחת היא חוקי שימור האנרגיה, שהם החוק הראשון של התרמודינמיקה. ד"ר לינדה בולנד, נוירוביולוגית ויו"ר המחלקה לביולוגיה באוניברסיטת ריצ'מונד, וירג'יניה, אמרה ל- Live Science שזה החוק המדעי החביב עליה. "זה כזה שמנחה חלק ניכר ממחקרי על פעילות חשמלית סלולרית והוא קובע שלא ניתן ליצור או להרוס אנרגיה, אלא רק לשנות את צורתם. החוק הזה מזכיר לי כל הזמן את צורות האנרגיה הרבות", אמרה.
החוק רק מתאר תופעה שנצפתה, אך אינו מסביר מדוע התופעה קיימת או מה גורם לה. "במדע, חוקים הם מקום התחלה", אמר פיטר קופינגר, פרופסור חבר לביולוגיה והנדסה ביו-רפואית במכון הטכנולוגי רוז-הולמן. "משם אז מדענים יכולים לשאול את השאלות 'למה ואיך?'".
חוקים נחשבים בדרך כלל ללא יוצא מן הכלל, למרות שחוקים מסוימים שונו לאורך זמן לאחר בדיקות נוספות נמצאו אי התאמות. אין פירוש הדבר שהתיאוריות אינן משמעותיות. כדי שההשערה תהפוך לתיאוריה, על בדיקות קפדניות להתרחש, בדרך כלל על פני תחומים מרובים על ידי קבוצות שונות של מדענים. אמירת משהו היא "רק תיאוריה" היא מונח הדיוט שאין לו קשר למדע. תיאוריה היא בעיני רוב האנשים. במדע, תיאוריה היא המסגרת לתצפיות ועובדות, אמר טאנר ל- Live Science.
חלק מהדברים שאנו לוקחים כמובנים מאליהם היום חלמו על כוח מוח טהור, אחרים במקרה מוחלט. אבל כמה אתה יודע על מקור הדברים? הנה, המצאנו חידון של כ- 15 מההמצאות השימושיות ביותר בעולם, מדבקים
חידון: ההמצאות הגדולות בעולם
היסטוריה קצרה של המדע
העדויות המוקדמות ביותר למדע ניתן למצוא בתקופות פרהיסטוריות, כמו גילוי האש, המצאת הגלגל והתפתחות הכתיבה. טבליות מוקדמות מכילות מספרים ומידע על מערכת השמש. עם זאת, מדע הפך להיות מדעי יותר עם הזמן.
1200s: רוברט גרוסטסטה פיתח את המסגרת לשיטות הנאותות לניסויים מדעיים מודרניים, על פי האנציקלופדיה של סטנפורד לפילוסופיה. עבודותיו כללו את העיקרון שחקירה חייבת להיות מבוססת על ראיות מדידות שאושרות באמצעות בדיקות.
1400s: לאונרדו דה-וינצ'י החל את המחברות שלו במרדף אחר עדויות לכך שגוף האדם הוא מיקרוקוסמי. האמן, המדען והמתמטיקאי אסף גם מידע על אופטיקה והידרודינמיקה.
1500s: ניקולאוס קופרניקוס קידם את ההבנה של מערכת השמש עם גילויו ההליוצנטריות. זהו מודל בו כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת מסתובבים סביב השמש, שהיא מרכז מערכת השמש.
1600s: יוהנס קפלר בנה על אותן תצפיות באמצעות חוקי התנועה הפלנטרית שלו. גלילאו גליליי השתפרה בהמצאה חדשה, הטלסקופ, והשתמשה בה כדי ללמוד את השמש וכוכבי הלכת. בשנות ה- 1600 חלו התקדמות בחקר הפיזיקה כאשר אייזק ניוטון פיתח את חוקי התנועה שלו.
1700s: בנג'מין פרנקלין גילה שברק הוא חשמלי. הוא גם תרם לחקר האוקיאנוגרפיה ומטאורולוגיה. הבנת הכימיה התפתחה גם במהלך מאה זו כאשר אנטואן לבואזייה, שכונה אבי הכימיה המודרנית, פיתח את חוק שימור המסה.
שנות ה -18: אבני דרך כללו את התגליות של אלסנדרו וולטה ביחס לסדרות אלקטרוכימיות, שהביאו להמצאת המצבר. ג'ון דלטון הציג גם תיאוריה אטומית, שקבעה כי כל החומר מורכב מאטומים המתחברים ליצירת מולקולות. הבסיס למחקר מודרני בגנטיקה שהתקדם כאשר גרגור מנדל חשף את חוקי הירושה שלו. בהמשך המאה גילה וילהלם קונראד רוגגן צילומי רנטגן, בעוד החוק של ג'ורג 'אוהם סיפק את הבסיס להבנת כיצד לרתום מטענים חשמליים.
1900: תגליותיו של אלברט איינשטיין, הידוע בעיקר בזכות תורת היחסות שלו, שלטו בראשית המאה העשרים. תורת היחסות של אינשטיין היא למעשה שתי תיאוריות נפרדות. תיאוריית היחסות המיוחדת שלו, שתיאר במאמר משנת 1905, "האלקטרודינמיקה של גופים נעים", הגיע למסקנה כי הזמן צריך להשתנות בהתאם למהירות של אובייקט נע ביחס למסגרת ההתייחסות של המתבונן. התיאוריה השנייה שלו בנושא היחסות הכללית, שפרסם כ"יסוד התיאוריה הכללית של היחסות ", קידמה את הרעיון שהחומר גורם להתעקמות המרחב.
הרפואה השתנתה לנצח עם התפתחות החיסון נגד פוליו בשנת 1952 על ידי ג'ונאס סאלק. בשנה שלאחר מכן גילו ג'יימס ד. ווטסון ופרנסיס קריק את מבנה ה- DNA, שהוא סליל כפול שנוצר על ידי זוגות בסיס המחוברים לשדרה עצמית של סוכר-פוספט, על פי הספרייה הלאומית לרפואה של ארצות הברית.
שנות האלפיים: במאה ה -21 הושלמה הטיוטה הראשונה של הגנום האנושי והובילה להבנה רבה יותר של ה- DNA. זה קידם את חקר הגנטיקה, את תפקידה בביולוגיה אנושית ואת השימוש בה כמנבא מחלות והפרעות אחרות.
