ارکان علم

فرضیه پایه علم و دروازه یقین

چکیده
در دانش‌ورزی نیز همانند رشته‌های دیگر معارف بشری تعاریف، مقررات و اصول مشخصی وجود دارد که ارکان و چارچوب آن را تشکیل می‌دهد. فرضیه‌ها (hypothesis)، نظریه‌ها (theories) و قوانین (laws) از مهم‌ترین بخش‌های دانش‌ورزی هستند و دانستن تعریف این مفاهیم به فهم علم و شیوه‌ی کارکرد آن کمک بسیاری می‌کند.

تعداد کلمات: 1279کلمه / تخمین زمان مطالعه: 6 دقیقه

نویسنده: محمد رضا توکلی صابری

فرضیه‌ها احکام و قضایای علمی هستند که به توصیف پدیده‌های قابل مشاهده‌ی معینی می‌پردازند و سپس آن‌ها را توضیح می‌دهند و ممکن است در مقابل و در تضاد با یک یا چند فرضیه‌ی دیگر باشند. به عبارت دیگر فرضیه یک اختراع فکری و پیش‌فرض آزمایشی است که دانش‌ورز آن را خودساخته و ممکن است بعداً درست یا نادرست از کار درآید. فرق فرضیه‌ی علمی با قانون علمی، ناقص یا نامحتمل بودن فرضیه است. فرضیه‌ها محصول فکر انسانی هستند و در ذهن دانش‌ورز شکل یافته‌اند و به واقعیت‌های تجربی اشاره دارند. فرضیه‌ها معمولاً بر اساس مشاهده و نیز قوانین و احکام علمی که کمتر احتمال می‌رود اشتباه باشد شکل می‌گیرند. می‌توان گفت که به فرضیه به معنای مفهومی تخیلی است از آن چه ممکن است واقعیت داشته باشد و به شکل حکم یا قضیه‌ای که نتایج آن قابل تأیید یا رد است عرضه می‌شود. به عبارت دیگر فرضیه یک حدس و گمان منطقی و خام و یک کمک موقتی برای توصیف و توضیح طبیعت است. فرضیه شکل ابتدایی و اولیه یک نظریه است که باید با مشاهده و آزمایش تأیید یا رد شود، اگرچه ممکن است وسایل یا شیوه‌های مشاهده و آزمایش فرضیه به هنگام ارائه‌ی آن هنوز در دسترس نباشد.
گاهی فرضیه‌های غلط نیز منجر به کشف بعضی پدیده‌ها می‌شوند. مثلاً در بعضی از قسمت‌های انگلستان و استرالیا، گوسفندان به نوعی بیماری عصبی مبتلا می‌شدند که دام‌پزشکان تا سال‌ها علت آن را نمی‌دانستند، تا این که محققی بر مبنای مشاهدات خود اظهار داشت که علت بیماری مسمومیت با سرب است. وی برای آزمایش این فرضیه به گوسفندان کلرور آمونیم خوراند. نتیجه‌ی اولین آزمایش با این ترکیب بسیار امیدوارکننده بود و گوسفندها بهبود یافتند، ولی آزمایش‌های بعدی این فرضیه را تأیید نکردند. درنتیجه گفته شد که علت بیماری ممکن است کمبود نوعی ماده‌ی معدنی باشد که به مقدار کمی دراولین بسته‌ی کلرور آمونیم وجود داشته است. با بررسی این موضوع معلوم شد که بیماری به علت کمبود مس بوده که در اولین بسته‌ی کلرور آمونیم به مقدار کمی وجود داشته و سبب بهبود گوسفندان شده. تا آن زمان نمی‌دانستند که کمبود مس در جانوران سبب بیماری می‌شود. بدین ترتیب علت این بیماری عصبی در گوسفندان به طور تصادفی با آزمایش یک فرضیه‌ی نادرست کشف شد.
فلاسفه‌ی یونانی اولین کسانی بودند که سعی می‌کردند با توسل به خرد خود جهان را توضیح دهند. یکی از فرضیه‌های آن‌ها عناصر اربعه بود. آن‌ها معتقد بودند که جهان از آب، آتش، هوا، و خاک تشکیل یافته است. امروزه می‌دانیم که این یک توضیح متافیزیکی است، نه علمی. زیرا تأیید یا ابطال این فرضیه ممکن نیست و رابطه‌ای بین این فرضیه و پدیده‌های قابل مشاهده وجود ندارد.

گاهی فرضیه‌ها که در ابتدا غیرمتحتمل و اثبات نشده هستند در طی زمان و با انباشت مدارک و شواهد، احتمال صحت بیشتری پیدا می‌کنند و از حالت فرضیه به شکل نظریه‌ای علمی و سپس قانونی علمی درمی‌آیند. در طی این فرایند، فرضیه از مرحله‌ی توصیفی به مرحله‌ی توضیحی پدیده می‌رسد و چگونگی و چرایی پدیده‌ها را روشن می‌کند. مثلاً در یونان باستان فیثاغورث معتقد بود که خورشید مرکز جهان است و زمین دور آن می‌گردد و همه‌ی اجرام سماوی از جنس زمین هستند. درحالی که ارسطو برخلاف وی معتقد بود که زمین مرکز جهان است و خورشید و سایر ستارگان دور آن می‌گردند. این اجرام سماوی از بین‌نرفتنی، تغییرنیافتنی، کامل و فسادناپذیرند. در آن زمان هیچ مدرک و دلیل علمی برای اثبات یا رد این دو فرضیه وجود نداشت، زیرا هنوز روش علمی به شیوه‌ای که امروز به کار می‌بریم کشف نشده بود و بحث درباره‌ی این موضوعات در حوزه‌ی فلسفه و کار فلاسفه بود. اما در قرن شانزدهم کوپرنیک ستاره‌شناس لهستانی با محاسبات خود نشان داد که زمین به دور خورشید می‌گردد و فرضیه‌ی زمین مرکزی را کنار گذاشت. فرضیه‌ی خورشیدمرکزی کوپرنیک با تلسکوپ‌های گالیله و مشاهده‌ی حالات مختلف زهره و ماه‌های مشتری تقویت شد.

بیشتر بخوانید: معنا و دامنه ی علم هرمنویتیک

گالیله در مخالفت با ارسطوییان اعلام کرد که اجرام سماوی هم از همان جنس اجرام زمینی هستند و همان قوانین بر آن‌ها حاکم است. کپلر ستاره‌شناس آلمانی بر اساس مشاهدات تیکو براهه ستاره‌شناس دانمارکی به طور تجربی سه قانون اساسی حرکت سیارات را پیدا کرد که توصیف ریاضی این پدیده بود. با این حال در تمام این مدت هنوز یک توضیح واقعی از نظریه‌ی خورشید مرکزی بر اساس قوانین اساسی یا جامعی که توضیح‌دهنده‌ی حرکات اجرام و کرات عظیم آسمانی باشد وجود نداشت. این کار به دست ایزاک نیوتن دانش‌ورز انگلیسی انجام شد که با ارائه‌ی سلسله قوانین مربوط به جاذبه و حرکت، به توضیح مدل خورشیدمرکزی پرداخت. بدین ترتیب فرضیه‌ای که فقط به توصیف می‌پرداخت سرانجام توانست به توضیح حرکات زمین و کرات آسمانی بپردازد و به شکل قانون درآید. با همه‌ی این احوال، کرویت و چرخش زمین هنگامی که به حقیقت علمی بدل شد که اولین ماهواره حامل یوری گاکارین دور زمین گشت و اولین انسان این دو پدیده را به چشم خود دید. بعدها که اولین عکس زمین به شکل یک کره‌ی آبی رنگ در فضا در مطبوعات چاپ و در تلویزیون دیده شد، و بعدتر که پرواز به ماه انجام شد و اولین فضانورد بر سطح ماه گام زد و سپس به زمین برگشت، فرضیه‌ی فیثاغورث که کپرنیک، کپلر، گالیله، و نیوتون آن را تکمیل کرده بودند کاملاً تأیید شد و به شکل قانون درآمد. آن وقت بود که همه‌ی انسان‌ها این حقیقت را باور کردند. می‌گویم تقریباً، زیرا هنوز هم در آغاز قرن بیست و یکم در کشور آمریکا که پیش‌روترین کشور در امور فضایی در جهان است، انجمنی به نام «زمین صاف» وجود دارد که اعضای آن بر اساس متن کتاب مقدس معتقدند زمین صاف است و حاضر نیستند از ایمان خود که بر یقین به آیات انجیل استوار است دست بکشند. این‌جاست که فرق بین معارف گروه اول و معارف گروه دوم معلوم می‌شود. در این افراد ایمان از عقل سلیم و خرد پیشی گرفته است.

گاهی فرضیه‌های غلط نیز منجر به کشف بعضی پدیده‌ها می‌شوند. مثلاً در بعضی از قسمت‌های انگلستان و استرالیا، گوسفندان به نوعی بیماری عصبی مبتلا می‌شدند که دام‌پزشکان تا سال‌ها علت آن را نمی‌دانستند، تا این که محققی بر مبنای مشاهدات خود اظهار داشت که علت بیماری مسمومیت با سرب است. وی برای آزمایش این فرضیه به گوسفندان کلرور آمونیم خوراند. نتیجه‌ی اولین آزمایش با این ترکیب بسیار امیدوارکننده بود و گوسفندها بهبود یافتند، ولی آزمایش‌های بعدی این فرضیه را تأیید نکردند. درنتیجه گفته شد که علت بیماری ممکن است کمبود نوعی ماده‌ی معدنی باشد که به مقدار کمی دراولین بسته‌ی کلرور آمونیم وجود داشته است. با بررسی این موضوع معلوم شد که بیماری به علت کمبود مس بوده که در اولین بسته‌ی کلرور آمونیم به مقدار کمی وجود داشته و سبب بهبود گوسفندان شده. تا آن زمان نمی‌دانستند که کمبود مس در جانوران سبب بیماری می‌شود. بدین ترتیب علت این بیماری عصبی در گوسفندان به طور تصادفی با آزمایش یک فرضیه‌ی نادرست کشف شد.

فرضیه‌ها و نظریات علمی ممکن است در ابتدا به شکل الهام، برق خیال، و حتی در رؤیا به فکر دانش‌ورز برسد، اما بعداً با استدلال و استنتاج منطقی از اطلاعات موجود، در قالب توضیحی برای یک مسئله‌ی علمی حل نشده ارائه شود. داستان ارشمیدس در خزینه‌ی حمام و یافتن راهی برای تعیین عیار تقلبی تاج طلایی پادشاه سیراکوز و برهنه به بیرون از حمام دویدن نمونه‌ای از چنین اتفاقی است. بنابراین دانش‌ورزان ممکن است از هر طریقی برای خلق و ابداع فرضیه‌ها ونظریه‌های خود استفاده کنند و هنگامی که فرضیه‌ی خود را ارائه می‌کنند مهم نیست چه طور به آن رسیده‌اند. آن چه اهمیت دارد این است که آیا دلایل و مدارکی برای تأیید آن فرضیه دارند یا نه. فرضیه‌ها در طی زمان با پیش‌بینی موضوعات علمی و کسب تأییدیه از آزمایش‌های تجربی تقویت می‌شوند و در اثر توافق با آزمایش‌های علمی به تدریج به شکل نظریه و سپس قانون درمی‌آیند.

فرق بین حقایق علمی و فرضیه‌ها، مقدار مدارک و شواهدی است که در تأیید هر یک داریم. حقایق علمی همان فرضیه‌های سابق هستند که اکنون وجود مدارک و شواهد متعدد، آن‌ها را اثبات کرده است. پیشنهاد فرضیه کار آسانی است، اما ارائه‌ی یک نظریه‌ی دقیق و یک‌پارچه که بتواند پدیده‌ای را توضیح دهد و پیش‌بینی کند، کار بسیار مشکلی است.

منبع:
علم چیست؟ جستارهایی درباره‌ی فلسفه، پژوهش و آموزش علم، محمد رضا توکلی صابری، تهران، اختران، چاپ اول. (1397)

بیشتر بخوانید:
شاه‌شکل، شاغول علم
ارتباط علم با فلسفه
شناخت علم و عقل