نگرش علمی و علوم زیستی
آدمى اغلب کوشیده است پاسخ پرسش‌هاى خود را درباره‌ی خود و طبیعت پیرامون بیابد؛ اما به علت کمبود دانش، گاهى به خرافات، جادوگرى و حدس و گمان رو آورده است. بدیهى است چنین پاسخ‌هایى که بر پایه‌هاى نادرستى استوارند، از اعتبار علمى برخوردار نیستند.
اگر براى یافتن این پاسخ‌ها از واقعیت‌ها و منطق استفاده کنیم، آنگاه به تفکر علمى نزدیک شده‌ایم. در تفکر علمى باید براى همه‌ی پاسخ‌هایى که ارائه مى‌دهیم، دلیل کافى داشته باشیم. به شکل ۱ نگاه کنید:
شکل ۱- خطایی بینایی
حالا با کمک خط‌کش تعیین کنید چشم ما چه اشتباه‌هایى را در این شکل‌ها انجام مى‌دهد.
محققان براى پاسخ‌هایى که مى‌دهند، دلیل کافى مى‌آورند. آنان نسبت به بعضى چیزهایى که بسیارى از مردم آنها را اثبات شده مى‌پندارند، شک مى‌کنند و مى‌کوشند پاسخى منطقى براى آنها به دست آورند. ابزارهاى دقیق اندازه‌گیرى و ابزارهایى که به کمک حواس ما مى‌آیند، به آنان دراین راه کمک می‌کنند. مثلاً چشم آدمى نمى‌تواند اشیاى بسیار ریز را ببیند. آدمى براى دیدن این اشیاى ریز از ذره‌بین، یا میکروسکوپ استفاده مى‌کند.
فعالیت
۱- چه مثال‌هاى دیگرى درباره‌ی خطاهاى بینایى، شنوایى، لامسه و حتى بویایى و چشایى مى‌شناسید؟
۲- چگونه مى‌توان با وجود این خطاها، دنیاى پیرامون را به نسبت درست درک کرد؟
۳- در پیرامون ما امواج رادیویى، تلویزیونى و مخابراتى فراوانى در حال عبورند. ما در بدنمان اندامى براى درک آنها نداریم. آدمى چگونه این نقص را برطرف کرده است؟
روش علمی شما در سال‌های گذشته با فعالیت‌هایی مثل مشاهده، فرضیه‌سازی، طراحی و انجام آزمایش آشنا شدید و می‌دانید پژوهشگران برای بررسی یک مسئله و یافتن پاسخ آن به روش علمی این فعالیت‌ها را انجام می‌دهند.
روش علمی که مراحل اصلی آن در شکل ٢ نشان داده شده است، روشی منطقی، منظم و چارچوب کلی راهنمای پژوهشگران است. این روش با مشاهده آغاز می‌شود؛ پژوهشگر پدیده‌های اطراف خود را به دقت مشاهده و برای یافتن پاسخ پرسش‌هایی که برایش مطرح می‌شود پژوهش می‌کند. او برای یافتن پاسخ پرسش‌ها به منابع مختلف اطلاعاتی مثل کتاب‌ها و مقاله‌های علمی مراجعه و تا حد امکان اطلاعات موجود را جمع‌آوری می‌کند؛ او ممکن است مشاهده‌های بیشتر و یا آزمایش نیز انجام دهد. پژوهشگر با استفاده از اطلاعات به دست آمده، تجربه‌ها و ذهن خلاق خود، پاسخی احتمالی برای پرسش ارائه می‌کند. این پاسخ فرضیه نام دارد.
شکل ۲- مراحل اصلی روش علمی
فرضیه حدس هوشمندانه و منطقی است که پژوهشگران برای توضیح علت یک پدیده ارائه می‌کنند. ویژگی مهم فرضیه این است که می‌توان آن را آزمود. زیرا فرضیه یک پیش‌بینی را مطرح می‌کند که با طراحی و اجرای یک آزمایش می‌توان درستی یا نادرستی آن را آزمود. مثلاً پیش‌بینی فرضیه‌ی «ماده‌ی X فشارخون را کاهش می‌دهد» چنین است: اگر ماده‌ی X فشارخون را کاهش دهد، افرادی که آن را مصرف می‌کنند، علایم کاهش فشارخون را نشان می‌دهند.
برای آزمودن فرضیه، پژوهشگران آزمایش‌های دقیقی را طراحی و اجرا می‌کنند. مثلاً پژوهشگری می‌خواهد فرضیه‌ی مربوط به اثر ماده‌ی کاهنده‌ی فشارخون را آزمایش کند. او حداقل ٢٠ موش آزمایشگاهی را انتخاب می‌کند. موشها باید از هر نظر (وزن، جنس، سن و…) یکسان باشند، پژوهشگر موشها را به دو گروه آزمایشی و گواه تقسیم و هر دو گروه را در شرایط یکسان (از نظر رژیم غذایی، محل نگهداری و دما) نگهداری می‌کند. تنها تفاوت این است که پژوهشگر به گروه آزمایشی داروی کاهنده‌ی فشار خون و به گروه گواه همان مقدار مادهای بی‌اثر تزریق می‌کند. به این ترتیب او می‌تواند آزمون فرضیه را کنترل کند. در این حالت هر تغییری را که در موش‌های گروه آزمایشی به وجود آید، می‌توان به داروی به کاررفته نسبت داد. پژوهشگر نتایج آزمایش را ثبت می‌کند و با تجزیه و تحلیل و تفسیر یافته‌های خود، نتیجه می‌گیرد که آیا اطلاعات به دست آمده، فرضیه‌ی او را تأیید می‌کنند و یا نه.
اگر آزمایش فرضیه‌ی پژوهشگر را تأیید کند، باز هم پژوهشگر آن را تکرار می‌کند تا مطمئن شود نتایج به دست آمده اتفاقی نبوده‌اند. ماده‌ی X به عنوان دارو برای انسان تجویز شود باید مراحل طولانی آزمایش و بررسی‌های متعدد را در شرایط مختلف طی کند.
اگر فرضیه با آزمایش‌های مختلف تأیید نشود، پژوهشگر فرضیه‌ی خود را بازبینی و اصلاح می‌کند و دوباره آن را می‌آزماید.
پژوهشگران نتایج کارهای خود را منتشر می‌کنند تا دیگران از آن آگاه و درستی نتایج و روش‌های به کار رفته را پژوهشگران دیگر بررسی و ارزیابی کنند. در این صورت یافته‌های پژوهشگر اعتبار بیشتری پیدا می‌کنند.
فرضیه‌های تأیید شده به ایجاد و یا تکمیل یک نظریه منتهی می‌شوند. یک نظریه‌ی علمی حاصل فرضیه‌هایی است که جامعه‌ی علمی آنها را تأیید کرده است. زیرا شواهد به دست آمده از آزمایش‌ها مشاهده‌های متعدد که در طی سال‌ها انجام شده‌اند، از این فرضیه‌ها پشتیبانی می‌کنند.
یکی از نظریه‌های زیست شناسی، نظریه‌ی سلولی است. این نظریه حاصل کار دانشمندان در رشته‌های مختلف علوم زیستی است. نظریه‌ی سلولی بیان می‌کند: سلول کوچک‌ترین واحد سازنده‌ی پیکر همه‌ی جانداران است که واکنش‌های شیمیایی اساسی در آن انجام می‌شوند و هر سلول از سلول‌های دیگر به وجود آمده است.
بیشتر بدانید
دست‌آوردهاى علمى بشر حاصل تلاش دانشمندان بسیارى از کشورهاى مختلف جهان و در طى زمانى طولانى است.
دانشمندان هر قوم و ملّتى، دانش پیشینیان را آموختند و برحسب استعداد و توانایى‌هاى خود چیزى بر آن افزودند و براى آیندگان به یادگار گذاشتند. روش علمى نیز به عنوان یکى از راه‌هاى شناخت هستى، به همین ترتیب شکل گرفته است. به عنوان مثال دانشمندان یونانى به مشاهده‌ى پدیده‌ها مى‌پرداختند و درباره تجربیات خود، بحث و آنها را تفسیر مى‌کردند. دانشمندان مسلمان پس از آشنایى با روش یونانى‌ها و دیگران، روش مشاهده منظم پدیده‌ها و بررسى فرضیه‌ها و انجام آزمایش در شرایط کنترل شده را ابداع کردند و به کار بردند. چنان که زکریاى رازى دانشمند بزرگ مسلمان، با بررسى مواد مخدر، برخى از آنها را روى حیوانات آزمایش کرد و سپس براى بی‌هوشى هنگام جراحى آنها را به کار برد. بعدها دانشمندان اروپایى، آثار دانشمندان مسلمان را ترجمه و در دانشگاه‌هایشان تدریس کردند و با درک اهمیت روش علمى در مطالعه طبیعت به گسترش آن به عنوان زیر بناى علوم تجربى همّت گماشتند.
مثال‌هایى از کاربرد روش‌علمى: تاریخ علوم از جمله علوم زیستى، پر از مثال‌هایى درباره‌ی روش علمى‌توسط پژوهشگران و دانشمندان است. این عقیده که «ماهى از گل‌ولاى جوى‌ها و آبگیرها تولید مى‌شود»، حاصل تفکرى است که به آن «خلق‌الساعه» یا پیدایش خود به خودى ماده‌ی زنده می‌گویند.
«خلق‌الساعه» حداقل از زمان ارسطو که در سال‌هاى ۳۸۴ تا ۳۲۲ پیش از میلاد مى‌زیست، وجود داشت. دلایلى که ارسطو براى «خلق‌الساعه» نوشته است، قرن‌ها مورد توجه بود.
در قرن هفدهم، دانشمندى به نام وَن هلمونت که به نظریه‌ی خلق‌الساعه‌ی جانداران معتقد بود، این فکر را مورد آزمایش قرار داد. او یک پیراهن کثیف را با چند دانه‌ی گندم در گوشه‌اى قرار داد. پس از ۲۱ روز تعدادى موش در اطراف آنها مشاهده کرد. او به این نتیجه رسیدکه موشها خودبه‌خود از پیراهن کثیف و دانه‌هاى گندم پدید آمده‌اند.
آزمایش و نتیجه‌گیرى ون هلمونت ممکن است امروزه بسیار ساده‌لوحانه به نظر آید، اما نباید فراموش کنیم که او اندیشه‌اى علمى و ارزشمند داشت. کارهاى او مبناى کار دانشمندان دیگر قرارگرفت و پیشرفت‌هاى امروزى علوم و فناوری، مدیون چنین کارهاى علمى‌اى است.
دانشمندان پس از ون هلمونت دو درس مهم از او گرفتند: نخست، پژوهشگر باید سعى کند همه‌ی عواملى را که بر نتیجه‌ی آزمایش اثر مى‌گذارند کنترل کند و دوم، پژوهشگر باید در نظر داشته باشد که عقاید او قبل از آزمایش، بر نتیجه‌گیرى او از آزمایش تأثیر مى‌گذارند. پژوهشگران امروزى دائماً تصورات خود را درباره‌ی واقعیت‌ها مى‌آزمایند و اگر لازم بدانند در آنها تجدید نظر مى‌کنند.
یکى از نقص‌هاى آزمایش ون هلمونت این بود که او آزمایش خود را کنترل نکرد. کنترل نتیجه‌اى را که از فشارخون آزمایش گرفته مى‌شود، قابل اعتمادتر مى‌کند. همان‌طور که در مثال داروی کاهنده دیدید، آزمایش کنترل شده آزمایشى است که در آن دو آزمایش یکسان به طور همزمان انجام مى‌شوند و همه‌ی عواملى که بر این آزمایش مؤثرند، به جز یکى از آنها (که قرار است اثر آن بر آزمایش مورد تحقیق همه قرار گیرد)، یکسان است. به نظر شما اگر ون هلمونت آزمایش دیگرى با قرار دادن پیراهن کثیف، دانه‌هاى گندم درون جعبه‌ا‌‌ى در بسته انجام مى‌داد، چه نتیجه‌اى مى‌گرفت؟
در قرن هفدهم دانشمندى به نام «فرانچسکو ردی» باروش علمى سعى کرد نظریه‌ی خلق‌الساعه را باطل کند: ردى پزشک و دانشمند ایتالیایى در سال‌هاى بین ۱۶۲۱ تا ۱۶۹۷ زندگى می‌کرد. او تصمیم گرفت با روش علمى به این پرسش پاسخ دهدکه آیا واقعاً ممکن است بدون وجود مگس‌هاى دیگر، مگسى خودبه‌خود از گوشت فاسد به وجود آید یا نه؟ او نخست مقدارى گوشت را در هواى آزاد گذاشت. چند روز بعد جانوران کرمى شکلى در گوشت گندیده پیدا شدند. این جانوران چند روز بعد به پیله و سپس به مگس تبدیل شدند. ردى متوجه شدکه از پیله‌هایى که شکل آنها متفاوت بود، مگس‌هاى متفاوتى خارج مى‌شود.
ردى، پس از آن، گوشت‌هاى جانوران مختلف را با این روش آزمایش کرد. او این بار پیله‌هاى مشابه را جدا کرد و هر گروه از آنها را در ظرف جداگانه‌اى، روى گوشت پرورش داد و مشاهده کرد مگس‌هاى هر گروه، مشابه یکدیگر، اما با گروه دیگر متفاوت‌اند.
ردى مشاهده کرد که مگس‌ها ذرات بسیار کوچکى روى گوشت فاسد بر جاى مى‌گذارند. در این هنگام، فرضیه‌ی او چنین بود:
«نوزادان کرمى شکل از ذرات ریزى که مگس‌ها روى گوشت فاسد بر جاى مى‌گذارند، به وجود مى‌آیند». ردى براى آزمودن این فرضیه آزمایشى طراحى کرد: او مقدارى گوشت را به قطعاتى تقسیم کرد و آنها را درون چند ظرف شیشه‌اى انداخت؛ روى بعضى ازاین ظرف‌ها را با پارچه‌اى پوشاند، اما برخى دهانه‌ی دیگر را باز گذاشت. چند روز بعد مشاهده کرد روى گوشتى که در ظرف‌هاى شیشه‌اى رو باز بود، نوزادان مگس ظاهر شده‌اند، در حالى که درون ظرف‌هاى در بسته، نوزاد و مگسى پیدا نمى‌شد. او از این آزمایش نتیجه گرفت که «مگس خود به خود از گوشت گندیده به وجود نمى‌آید، بلکه هر مگس حاصل تخمگذارى مگسى دیگر است».
ردى به این نتیجه‌گیرى قانع نشد و آزمایش خود را به شکل‌هاى دیگرى، مثلاً پنهان کردن گوشت در زیر خاک، تکرار کرد و سرانجام نتیجه‌ی نهایى آزمایش‌ها و تحقیقات خود را در سال ۱۶۶۸ در کتابى به نام «آزمایش‌هایى درباره‌ی پیدایش حشرات» منتشر کرد.
آزمایش ردی
فعالیت
۱- چه عواملى باعث افزایش انبوه اطلاعات علمى در چند دهه‌ی گذشته شده است؟
۲- آیا شک کردن در نظریه‌هاى علمى لازم است؟ چرا؟
۳- آیا محققان همیشه، همه‌ی مراحل روش علمى را قدم به قدم مى‌پیمایند؟
۴- مراحل روش علمى را در آزمایش‌هاى ردى مشخص کنید.
۵- آزمایش‌هاى کنترلى در کارهاى ردى کدامند؟
علوم زیستی
علوم زیستی مجموعه‌ی علوم زیستی به شناخت علمى موجودات زنده و عوامل مؤثر بر آنها می‌شوند. حاصل کارهاى علمى پژوهشگران علوم زیستى دانش مربوط به علوم زیستى را به وجود مى‌آورد. بنابراین، دانش علوم زیستى، یعنى مجموع آگاهى‌هایى که پژوهشگران علوم زیستى با استفاده از روش علمى، در آزمایشگاه یا در محیط زیست طبیعى موجودات زنده به دست آورده‌اند.
بیشتر بدانید
شاخه‌هاى مهم علوم زیستى
۱- کشاورزى و باغبانى: مطالعه دربارە‌ی گیاهان کاشتنى، علف‌هاى هرز، خاک، کودها، بیماری‌ها و آفت‌ها
۲- جنگلدارى: مطالعه دربارە‌ی درختان جنگلى و مسایل مربوط به جنگل و سلامت آنها
۳- دامپرورى و دامپزشکى: مطالعه دربارە‌ی جانوران اهلى
۴- پزشکى: مطالعه دربارە‌ی بدن انسان و سلامتى آن
۵- داروسازى: مطالعه درباره‌ی ترکیبات شیمیایى داروها و اثرهاى آنها بر بدن
۶- انگل‌شناسى: مطالعه درباره‌ی انگل‌هاى بدن آدمى
۷- آسیب‌شناسى: مطالعه درباره‌ی بافت‌هاى آسیب دیده
۸- میکروب‌شناسى: مطالعه درباره‌ی میکروب‌ها، به ویژه میکروب‌هاى بیمارى‌زاى آدمى و میکروب‌های مورد استفاده در صنایع
۹- کالبدشناسى: مطالعه درباره‌ی ساختار داخلى بدن موجودات زنده با چشم غیرمسلح
۱۰- فیزیولوژى: مطالعه درباره‌ی طرز کار بخش‌هاى مختلف بدن موجودات زنده
۱۱- ژنتیک: مطالعه درباره‌ی تفاوت‌ها و شباهت‌هاى والدین با فرزندان و بیماری‌های ژنتیکی
۱۲- بافت‌شناسى: مطالعه درباره‌ی شکل و ساختار میکروسکوپى گروه‌هاى سلولى
۱۳- زیست‌شناسى سلولى و مولکولى: مطالعه درباره‌ی سلول‌ها و مولکول‌هاى سازنده‌ی آنها
۱۴- ریخت‌شناسى: مطالعه درباره‌ی شکل و ساختار بدن موجودات زنده
۱۵- بوم‌شناسى: مطالعه درباره‌ی رابطه‌ی میان موجودات زنده و محیط زیست آنها
۱۶- رویان‌شناسى: مطالعه درباره‌ی رشد و نمو اولیه‌ی جانداران پس از تشکیل سلول تخم
۱۷- دیرین زیست‌شناسى: مطالعه درباره‌ی آثار و بقایاى جانداران دیرین
۱۸- رده‌بندى: مطالعه درباره‌ی نامگذارى و طبقه‌بندى جانداران
۱۹- زیست‌شناسى پرتویى: مطالعه درباره‌ی اثرهاى مثبت و منفى پرتوها بر بدن موجودات زنده
۲۰- زیست‌شناسى فضایى: مطالعه درباره‌ی اثرهاى محیط خارج از زمین بر موجودات زنده
٢١- زیست فناوری: کاربرد فرآیندهای زیستی و جانداران در زمینه‌هایی مانند پزشکی، صنعت، مهندسی و کشاورزی به منظور تولید فرآورده‌ها
٢٢- زیست‌شناسی دریا: مطالعه‌ی آبزیان و تأثیر وضعیت محیط زیست دریا بر زندگی آنها
٢٣- زیست‌شناسی سیستم‌ها: مطالعه و شناخت فرآیندها و سیستم‌های متفاوت در جهان زنده
۲۴- تکامل: مطالعه درباره‌ی تغییر موجودات زنده در طول زمان
امروزه موضوع‌هاى علوم زیستى بسیار گسترده و متنوع شده است. جانداران بسیارى را مى‌شناسیم و موضوع‌هاى بسیارى درباره‌ی هر کدام از آنها مى‌دانیم. علوم زیستى شاخه‌هاى مختلف دارد. این شاخه‌ها را مى‌توان در دو گروه جاى داد: علوم زیستى پایه‌اى و علوم زیستى کاربردى.
پژوهش‌هاى علوم زیستى پایه‌اى به منظور شناخت قوانین حاکم بر پدیده‌هاى زیستى صورت می‌گیرد. مثلاً تحقیق درباره‌ی چگونگى به ارث رسیدن صفات از والدین به فرزندان، بدون درنظر گرفتن کاربردهاى آن در زندگى تحقیقى پایه‌اى است.
پژوهش‌هاى علومزیستى کاربردى به منظور استفاده‌ی انسان از پدیده‌هاى زیستى، براى زندگى بهتر صورت مى‌گیرد. مثلاً چگونگى استفاده از قوانین وراثت، براى به دست آوردن گیاهان یا جانورانى چگونگى استفاده از قوانین وراثت، براى به دست آوردن گیاهان یا جانورانى در حوزه‌ی علومزیستى کاربردى جاى دارد. پژوهشگران علومزیستى هنگام کار در زمینه‌ی علومزیستى کاربردى از پژوهش‌هاى پایه‌اى استفاده مى‌کنند.
محققان انتظار ندارند پاسخ‌هاى همه‌ی محققان انتظار ندارند پاسخ‌هاى پرسش‌هاى خود را با روش علمى به دست آورند. آنان مى‌دانند روش علمى فقط براى موضوع‌هایى کاربرد دارد که بتوان آنها را در آزمایشگاه یا در طبیعت مشاهده، اندازه‌گیرى یا آزمایش کرد.
پژوهشگران علوم زیستى در سال‌هاى اخیر موفقیت‌هاى فراوانى کسب کرده‌اند؛ اما با این حال آنان هنوز هم پاسخ بسیارى از پدیده‌هاى زیستى را به طور دقیق نمى‌دانند. بى‌گمان وظیفه‌ی یافتن بعضى پاسخ‌ها بر عهده‌ی دانش‌آموزان امروزى است؛ نوجوانانى که در آینده‌اى نه چندان دور پژوهشگران علومزیستى خواهند بود. آیا فکر مى‌کنید در آینده، به همه‌ی پرسش‌هاى علمى انسان پاسخ داده خواهد شد؟
علوم زیستى با علوم دیگر ارتباط‌هاى فراوان دارد. پژوهشگران علوم زیستى هنگام تحقیق درباره‌ی جانداران از موضوع‌هاى مختلف بهره مى‌برند. شیمى و فیزیک از علومى هستند که بیشترین کاربرد را در علوم زیستى دارند.
بیشتر بدانید
در نیمه‌ی اول سده‌ی چهارم هجرى قمرى، ابونصر فارابى، فیلسوف و دانشمند بزرگ ایرانى، کتابى به نام احصاءالعلوم نوشت. او در این کتاب، علوم زمان خود را به پنج گروه تقسیم کرده است: ۱- علم زبان، ۲- علم منطق، ۳- علم تعالیم (ریاضیات)، ۴- علم طبیعى و الهى، ۵- علم مدنى، فقه و کلام.
در طبقه‌بندى فارابى جایگاه علوم زیستى در گروه چهارم، یعنى علم طبیعى و الهى است. او دو شاخه‌ی علوم زیستى، یعنى علم گیاهان و علم جانوران را در این گروه جاى داده است.
طبقه‌بندى فارابى که نخستین طبقه‌بندى اصولى علوم در جهان اسلام است، بعدها بر دانشمندان اسلامى و حتى دانشمندان غربى اثرهاى عمیقى بر جاى گذاشت.
پرسش و تحقیق
۱- نظریه‌ی پیدایش خود به خودى ماده‌ی زنده از ماده‌ی غیرزنده پیدایش خود به خودى نرفت و تا زمان پاستور، یعنى تا قرن نوزدهم طرفدارانى داشت. لویى‌پاستور این نظریه را با آزمایش‌هاى خود به طور قطعى باطل کرد. درباره‌ی این آزمایش‌ها تحقیق کنید و به کلاس گزارش دهید.
۲- آیا مى‌توان پاسخ همه‌ی پرسش‌هاى آدمى را با استفاده از روش علمى به دست آورد؟ چرا؟
۳- عده‌اى عقیده دارند اگر براى گاوهاى شیرده موسیقى پخش کنند، بیشتر شیر مى‌دهند. این فرضیه را چگونه آزمایش مى‌کنید؟
۴- هنگامى که آزمایش انجام مى‌دهیم، باید همه‌ی متغیرها، به جز یکى از آنها که مورد آزمایش است، ثابت و بدون تغییر باشند. این کار چه لزومى دارد؟
