المنهج العلمي : لفهم ظاهرة معينة .
خطوات في المنهج العلمي
العلم هو إطار لاكتساب المعرفة وتنظيمها، فالعلم ليس مجرد مجموعة من الحقائق ولكنه أيضًا خطة عمل لإجراء معالجة وفهم أنواع معينة من المعلومات. فالتفكير العلمي مفيد في جميع جوانب الحياة ، ولكن في هذا الكتاب سوف نستخدمه لفهم كيف يسير العالَم الكيميائي. و كما ذكرنا سابقا ، فإن الطريقة التي تكمن في مركز البحث العلمي تسمى المنهج العلمي . فهناك بالفعل العديد من المناهج و الطرق العلمية و هذا يعتمد على طبيعة المشكلة المحددة قيد الدراسة المساؤ الذي سوف يتبع لدراسة المشكلة. ومع ذلك فإن من المفيد النظر في الإطار العام التالي للمنهج العلمي
النماذج العلمية
بمجرد الحصول على مجموعة من الفرضيات و التي تتفق مع الملاحظات المختلفة ، يتم تجميع الفرضيات في نظرية. فالنظرية و التي غالباً ما تسمى النموذج ، هي مجموعة من الفرضيات المختبرة و التي تقدم شرحًا عامًا لبعض الظواهر الطبيعية. و من المهم للغاية التمييز بين الملاحظات والنظريات. فالملاحظة هي شيء تم مشاهدته ويمكن تسجيله. أما النظرية فهي تفسير ممكن لسبب سلوك الطبيعة بطريقة معينة. و بالطبع تتغير النظريات حتما مع توفر المزيد من المعلومات. فعلى سبيل المثال ، ظلت حركات الشمس والنجوم على حالها تقريبًا على مدى آلاف السنين و لكن تفسيراتنا – نظرياتنا – لهذه الحركات تغيرت كثيرًا منذ العصور القديمة. النقطة المهمة هي أن العلماء لا يتوقفون عن طرح الأسئلة لمجرد أن نظرية معينة تبدو مسؤولة بشكل ما عن بعض جوانب السلوك الطبيعي. فالعلماء يواصلون القيام بتجارب لتحسين النظريات الموجودة أو استبدالها. و يتم ذلك عمومًا باستخدام النظرية المقبولة حاليًا للبدء من عندها و دراستها و و التنبؤ بما هو جديد ثم إجراء تجربة (إجراء ملاحظة جديدة) لمعرفة ما إذا كانت النتائج تتوافق مع التنبؤ أم لا. و تذكر دائمًا أن النظريات (النماذج) هي اختراعات بشرية، أي أنها تمثل محاولات لشرح السلوك الطبيعي الملحوظ من حيث التجارب البشرية. فالنظرية هي في الواقع تخمين متعلم و من هنا يجب أن نستمر في إجراء التجارب وصقل نظرياتنا (جعلها متسقة مع المعرفة الجديدة) إذا كنا نأمل في التعامل مع فهم أكثر اكتمالا للطبيعة.
و كما يلاحظ العلماء الطبيعة ، فإنهم غالباً ما يرون أن الملاحظة نفسها تنطبق على العديد من الأنظمة المختلفة. على سبيل المثال ، أظهرت دراسات التغيرات الكيميائية التي لا حصر لها أن الكتلة الكلية الملاحظة للمواد المعنية هي نفسها قبل التغيير وبعده. و يتم صياغة مثل هذا السلوك الملحوظ بشكل عام في بيان يسمى القانون الطبيعي. على سبيل المثال ، فإن ملاحظة أن الكتلة الكلية للمواد لا تتأثر بتغيير كيميائي في تلك المواد تسمى قانون حفظ الكتلة. لاحظ الفرق بين القانون الطبيعي والنظرية. القانون الطبيعي هو ملخص للسلوك الملحوظ (القابل للقياس) ، في حين أن النظرية هي تفسير للسلوك. يلخص القانون ما يحدث ؛ أما النظرية (النموذج) هي محاولة لشرح سبب حدوثها. في هذا القسم وصفنا المنهج العلمي حيث يمكن تطبيقها بشكل مثالي (الشكل 1.4). ومع ذلك ، من المهم أن نتذكر أن العلم لا يتقدم دائمًا بسلاسة وكفاءة و هذا يؤرجع لسبب واحدو هو أن ليست الفرضيات والملاحظات مستقلة تمامًا عن بعضها البعض و كما افترضنا في وصف المنهج العلمي المثالي، فإنه يحدث اقتران الملاحظات والفرضيات لأنه بمجرد أن نبدأ في السير في مسار نظري معين ، يتم فرض فرضياتنا بشكل لا مفر منه بلغة تلك النظرية. بمعنى آخر ، فإننا نميل إلى رؤية ما نتوقع رؤيته وغالبًا ما نفشل في ملاحظة الأشياء التي لا نتوقعها. وبالتالي فإن النظرية التي نختبرها تساعدنا لأنها تركز على أسئلتنا. ومع ذلك ، في الوقت نفسه ، فإن عملية التركيز هذه قد تحد من قدرتنا على رؤية تفسيرات محتملة أخرى. و من المهم أيضًا أن نضع في الاعتبار أن العلماء بشر، أي أن لديهم بعض التحيزات. فهم يسيئون تفسير البيانات أو أنها قد تصبح مرتبطة عاطفيا لنظرياتهم ، وبالتالي تفقد الموضوعية كما أن بعضهم يلعبون بأوراق السياسة.فالعلم عند بعضهم يتأثر بدوافع الربح والميزانيات و الخرافات والحروب والمعتقدات الدينية. فمثلا ، أُجبر جاليليو على التراجع عن ملاحظاته الفلكية في مواجهة مقاومة دينية قوية. كما تم قطع رأس لافوازييه ، والد الكيمياء الحديثة ، بسبب انتماءاته السياسية. كما تم حدوث تقدم كبير في صناعة كيمياء الأسمدة النيتروجينية و هذا ناتج ناتج عن الرغبة في إنتاج متفجرات لخوض الحروب. و على ما سبق يمكننا القول بأنه غالبًا ما يتأثر تقدم العلم بضعف الإنسان ومؤسساته أكثر من قيود أجهزة القياس العلمية. فالأساليب العلمية هي فقط فعالة مثل البشر الذين يستخدمونها. أنها لا تؤدي تلقائيا إلى التقدم.
1 – إبداء الملاحظة
أ – نوعيا : لا أرقام
مثال : السماء زرقاء و الماء سائل.
ب – كميا (تعرف أيضا بالقياس) : أرقام و وحدات
مثال : الماء يغلي عند درجة حرارة 100 سيليزية.
2 – وضع الفرضية
الفرضية هي تفسير محتمل للملاحظة.
3 – القيام بالتجارب لاختبار الفرضية
للحصول على معلومات جديدة تساعد العلماء للتقرير ما إذا كانت الفرضية صحية أم لا.
النظرية (النموذج) : هي مجمل للفرضيات المثبتة صحتها و التي تعطي تفسيرا مجملا لظاهرة طبيعية معينة.
مقارنة بين الملاحظة و النظرية
الملاحظة : أي شيء يمكن ملاحظته أو مشاهدته
النظرية : تفسير للملاحظة (تفسير مناسب او منطقي حول سبب سلوك الطبيعة بهذه الطريقة).
مقارنة بين القانون الطبيعي و النظرية
القانون الطبيعي : ملخص لسلوكيات تم ملاحظتها (و يمكن قياسها) مثال ( قانون حفظ الكتلة) .
النظرية : تفسير للسلوك.
