دو سوی علم نظریه و قانون

نظریه حاوی قوانین و اصول کلی و علل پدیده‌های شناخته‌شده و مشاهده‌‌شده است.

چکیده
نظریه‌ها حاوی مفاهیمی هستند که به قضایا و خواص غیرقابل مشاهده اشاره دارند. احکام و گزاره‌های نظریه‌ها به هم وابسته هستند، این معنا که دارای جامعیت و کلیت نیروی توضیحی و پیش‌بینی، توانایی یک‌پارچه کردن پدیده‌ها و قوانین گوناگون و نامربوط، و نیروی توضیحی عمیق این پدیده‌ها هستند.

تعداد کلمات: 2191 کلمه / تخمین زمان مطالعه: 10 دقیقه

نویسنده: محمد رضا توکلی صابری

نظریه
نظریه فرضیه‌ی عمده‌ای است حاوی یک سلسله قضایا و احکام که اهمیت و وسعت میدان بیشتری دارد و به توضیح یک سلسله مشاهدات متعدد و مختلف می‌پردازد. نظریه فرضیه‌ای است که بر اثر مشاهده یا آزمایش تأیید و پذیرفته شده است و توضیح دهنده‌ی بعضی حقایق شناخه شده است. نظریه حاوی قوانین و اصول کلی و علل پدیده‌های شناخته‌شده و مشاهده‌‌شده است، مانند نظریه‌ی نسبیت عام و خاص اینشتن یا نظریه‌ی جاذبه‌ی نیوتون که هر دو به هم مربوط هستند و به توضیح پدیده‌های فیزیکی جهان می‌پردازند. همچنین است نظریه‌ی اتمی که حاوی رشته احکامی در مورد ساختمان اتم و ملکول‌هاست و به توضیح واکنش‌های شیمیایی می‌پردازد.

نظریه‌ها حاوی مفاهیمی هستند که به قضایا و خواص غیرقابل مشاهده اشاره دارند. احکام و گزاره‌های نظریه‌ها به هم وابسته هستند، این معنا که دارای جامعیت و کلیت نیروی توضیحی و پیش‌بینی، توانایی یک‌پارچه کردن پدیده‌ها و قوانین گوناگون و نامربوط، و نیروی توضیحی عمیق این پدیده‌ها هستند. نظریه‌ها نشان می‌دهند که چگونه پدیده‌ها و قوانین به ظاهر متفاوت و نامربوط (حداقل جهت مقاصد توضیحی) درواقع با همدیگر ربط دارند. هدف نظریه‌ها درک عمیق این پدیده‌هاست؛ مانند تئوری جنبشی ماده و حرارت که آن را ژول با استفاده از تحقیقات فیزیک‌دانان متعدد قرن نوزدهم ارائه کرد.

این نظریه از دو بخش تشکیل یافته است:
1- تعدادی قوانین مختلف، به ویژه آن چه امروز قوانین مکانیک کلاسیک می‌نامیم و مهم‌ترین آن‌ها قوانین حرکت نیوتون است.
2- تعدادی احکام و گزاره‌هایی دال بر وجود یک پدیده یا توصیف آن (مانند این که الکترون وجود دارد و بار آن منهای یک است).
بر اساس این نظریه گازها از ملکول‌هایی تشکیل یافته‌اند، اندازه‌ی ملکول‌ها ناچیز است، تعداد ملکول‌ها بسیار زیاد است، ملکول‌ها به طور اتفاقی در حال حرکت هستند، و برخوردهای ملکولی حالت ارتجاعی دارند. در این گزاره‌ها به چیزهایی اشاره شده که قابل مشاهده نیستند. این تئوری قوانین مربوط به گازها (قوانین مربوط به رابطه‌ی فشار، حرارت، و حجم گازها) را به خوبی توضیح می‌دهد. مثلاً این که چرا وقتی در گوشه‌ای از اطاق در شیشه‌ی عطری را باز می‌کنیم بوی آن در سوی دیگر اتاق استشمام می‌شود، یا این که چرا جو زمین پراکنده نمی‌شود و از میان نمی‌رود.

هنگامی که دانش‌ورز نظریه‌ای علمی ارائه می‌دهد و به واسطه‌ی آن پدیده‌های نامربوط و مجهولی را به هم مربوط و آن‌ها را مفهوم‌تر می‌کند، احتمال زیادی هست که این نظریه حتی پیش از پیدا شدن دلایل و مدارک علمی به نفع آن یا یک نظریه‌ی بهتر، مورد قبول واقع شود. این خود یک مرحله پیشرفت به سوی شناخت آن پدیده است. وجود چنین نظریه‌ای، هر چند هم ناقص و ناکافی، در این مرحله خود غنیمتی است، هرچند که بعداً درست یا نادرست از آب درآید. بسیاری از دانش‌ورزان نه تنها نظریه‌های دیگران را نفی و رد می‌کنند، بلکه حتی تئوری‌های خود را نیز باطل می‌کنند چون واقعیت قابلیت پیش‌بینی ندارند یا تجربه و آزمایش خلاف آن‌ها را نشان می‌دهد.
نظریه‌ها حاوی مفاهیمی هستند که به قضایا و خواص غیرقابل مشاهده اشاره دارند. احکام و گزاره‌های نظریه‌ها به هم وابسته هستند، این معنا که دارای جامعیت و کلیت نیروی توضیحی و پیش‌بینی، توانایی یک‌پارچه کردن پدیده‌ها و قوانین گوناگون و نامربوط، و نیروی توضیحی عمیق این پدیده‌ها هستند. نظریه‌ها نشان می‌دهند که چگونه پدیده‌ها و قوانین به ظاهر متفاوت و نامربوط (حداقل جهت مقاصد توضیحی) درواقع با همدیگر ربط دارند. هدف نظریه‌ها درک عمیق این پدیده‌هاست؛ مانند تئوری جنبشی ماده و حرارت که آن را ژول با استفاده از تحقیقات فیزیک‌دانان متعدد قرن نوزدهم ارائه کرد.
یک نظریه‌ی خوب باید قدرت پیش‌بینی داشته باشد تا اگر پیش‌بینی درست از آب درآمد تا به تأیید آن کمک کند. در همین جا باید یادآوری کرد که درست درآمدن پیش‌بینی لزوماً به معنای صحت یک نظرین نیست، زیرا همیشه امکان دارد نظریه‌ی دیگری هم بتواند همان پیش‌بینی را بکند. در این حالت باید بتوانب دلایل و آزمایش‌هایی را که مخالف و ناسازگار با نظریه است رد و ابطال کرد، و مشاهدات و آزمایش‌های مؤید آن را باید برای همه تکرارشدنی باشد. اگر برخی آزمایش‌ها و مشاهدات، ادعاها و گزاره‌های نظریه‌ای را تأیید نکند، به اعتبار نظریه لطمه وارد می‌آید.

مثلاً پاستور ادعا کرد جانداران ریزی وجود دارند که با چشم دیده نمی‌شوند و عامل بیماری‌های مختلف در انسان و حیوانات هستند (در زمان او میکروسکپ‌هایی که بتوان این موجودات ریز را با آن‌ها دید وجود نداشت). او با حرارت دادن آبگوشت حاوی میکروارگانیسم‌ها نشان داد که اگر هوا وارد ظرف نشود، میکروارگانیسم‌ها نمی‌توانند وارد ظرف بشوند و این آبگوشت شفاف خواهد ماند و در آن هیچ فساد و عفونتی ایجاد نخواهد شد. طبق نظریه‌ی او بیماری‌های عفونی ناشی از فعالیت این موجودات ریز (میکروارگانیسم‌ها) هستند و اگر شخصی با این موجودات در تماس نباشد به هیچ یک از این بیماری‌ها مبتلا نخواهد شد. با پیش‌بینی‌های این نظریه به راحتی می‌توان قدرت و درستی آن را آزمایش کرد. اما اگر شخصی ادعا کند که نظریه‌ی میکروبی غلط و بیشتر بیماری‌ها مثلاً ناشی از چشم‌زخم یا نفرین دشمنان است؛ این نظریه‌ای است خارج از دانش‌ورزی و آزمایش‌ناپذیر و نمی‌توان آن را رد کرد. زیرا هیچ یک از این دو عامل (چشم‌زخم یا نفرین دشمنان) را نمی‌توان دقیقا تعریف یا آزمایش کرد.

بیشتر بخوانید: فلسفه علم چیست؟

دانش‌ورزان نظریه‌های علمی را بر اساس اطلاعات علمی زمان خود ارائه می‌کنند. با دستیابی به اطلاعات بیشتر، ظهور نظریه‌های جامع‌تر، یا آزمایش‌های دقیق‌تر، ممکن است این نظریه‌ها مردود شوند. در تاریخ علم موارد زیادی از این نوع وجود دارد. مانند نظریه‌ی «فلوژیستین» در باب سیال بودن حرارت، یا این که آب از یک اتم هیدرژن درست شده، یا این که قاره‌های کره زمین ثابتند نه شناور نیستند. هر یک از این نظریه‌ها بر اساس اطلاعات موجود در آن زمان، بهترین استنتاج علمی زمان خود بوده اند.
نظریه‌ها با توضیح مسائل مشهود و ملموس پذیرفته می‌شوند و هنگامی که ادعای آنان در مورد این مسائل پس از تجربه و آزمایش واقعیت پیدا می‌کند پذیرفته می‌شوند. نمونه‌ی آن تأیید نظریه‌ی توریچلی توسط پاسکال است. پاسکال استدلال می‌کرد که اگر نظریه‌ی توریچلی درست باشد که ما در هوا غوطه‌ور هستیم و بالای سر ما هوا وجود دارد و به ما فشار وارد می‌آورد، پس در ارتفاعات زیاد باید فشار هوا کم شود زیرا ما به سطح اتمسفر نزدیک‌تر هستیم و لایه‌ای از هوا که به ما فشار می‌آورد کوتاه‌تر است از زمانی که در ارتفاعات پایین‌‍تری هستیم. بنابراین برادرزنش را بالای کوهی فرستاد تا فشار هوا را اندازه بگیرد.

مبنای نظریه‌های علمی، حتی معتبرترین و موفق‌ترین آن‌ها، استدلال‌های غیرمستقیم از اطلاعات و مدارک قابل مشاهده است. اکتشافات جدیدتر ممکن است این استدلال‌ها را زیر سؤال ببرد و به دانش‌ورزان نشان دهد که این اطلاعات را باید به شیوه‌ی دیگری فهمید یا این که آن‌ها اطلاعات و مدارک در دسترس را بد فهمیده اند.

نظریه‌ها با توضیح مسائل مشهود و ملموس پذیرفته می‌شوند و هنگامی که ادعای آنان در مورد این مسائل پس از تجربه و آزمایش واقعیت پیدا می‌کند پذیرفته می‌شوند. نمونه‌ی آن تأیید نظریه‌ی توریچلی توسط پاسکال است. پاسکال استدلال می‌کرد که اگر نظریه‌ی توریچلی درست باشد که ما در هوا غوطه‌ور هستیم و بالای سر ما هوا وجود دارد و به ما فشار وارد می‌آورد، پس در ارتفاعات زیاد باید فشار هوا کم شود زیرا ما به سطح اتمسفر نزدیک‌تر هستیم و لایه‌ای از هوا که به ما فشار می‌آورد کوتاه‌تر است از زمانی که در ارتفاعات پایین‌‍تری هستیم. بنابراین برادرزنش را بالای کوهی فرستاد تا فشار هوا را اندازه بگیرد. پیش‌بینی پاسکال درمورد نظریه‌ی آزمون‌پذیر و قابل مشاهده‌ی توریچلی درست از آب درآمد و منجر به موفقیت بزرگی برای نظریه‌ی توریچلی شد. اگر آزمایش نتیجه‌ی عکس می‌داد نظریه‌ی توریچلی برای همیشه مردود می‌شد.

قانون
قوانین علم در حکم حقایقی هستند که در جهان واقعی همیشه صدق می‌کنند. این قوانین بی‌طرفانه و بی‌رحمانه رفتار طبیعت را تنظیم می‌کنند و به ما می‌گویند که در آینده رفتار طبیعت چگونه خواهد بود. قوانین علمی توصیفی هستند نه تجویزی یا توصیه‌ای، و مانند مقررات و قوانین حقوقی مشخصات قانون علمی از این قرار است:
1) قانون علمی یک حکم بسیار کلی و جهان شمول است که در یک زمان و فضای بسیار وسیع کاربرد دارد و به دفعات متعدد و بی‌شمار و در شرایط متعدد صحت دارد.
2) هنگامی که یک قانون علمی تنظیم شد، در اثر تکرار تغییر پیدا نمی‌کند.
3) احتمال بسیار کمی وجود دارد که یک قانون علمی خطا از آب درآید، زیرا بارها پژوهشگران متعددی آن را آزمایش کرده‌اند بدون این که حتی یک بار نادرست از آب درآید. این قانون هر وقت و هر جا که قانون به کار گرفته شده، نتیجه‌ی پدیده‌هایی را که به توضیح آن‌ها پرداخته یا آزمایش‌هایی را که برای آزمودن آن برگزار شده، به طور موفقیت آمیز پیش‌بینی کرده است.
به طور کلی می‌توان گفت قوانین علمی قوانینی هستند که به احتمال زیاد واقعیت و اعتبار دارند به نحوی که می‌توانی شرط بست که درست از آب درمی‌آیند. هر انسانی درهر ثانیه و دقیقه‌ای از عمرش به این قوانین اعتماد می‌کنند؛ زیرا برایش مسئله‌ی مرگ و زندگی، موفقیت و شکست است. حتی کسی که قوانین نیوتون در مورد جاذبه، جرم، شتاب و نیرو را نداند، از پریدن از بالای یک ساختمان مرتفع یا زدن ماشین با سرعت زیاد به یک دیوار سیمانی خودداری می‌کند، زیرا این قوانین همیشه معتبرند.

قوانین علمی را نمی‌توان به طور مجزا از هم بررسی کرد، زیرا این قوانین در کنار هم مجموعه وسیعی از قوانین را تشکیل می‌دهند که هر قانونی در آن جا و مکان خود را دارد و قوانین دیگر را تقویت و تأیید می‌کند. مثلاً اولین قانون حرکت نیوتون به این ترتیب صورت بندی شده است: حاصل ضرب جرم (m) در شتاب (a) برابر نیرو (F) است (F=mₓa). این قانون چنان عمومیتی دارد که می‌تواند افتادن سیبی را از درخت یا گردش ماه را به دور زمین و گردش زمین را به دور خورشید توضیح دهد. نظریه‌ی اینشتن نیز با با معادله‌ی نشان داده می‌شود. با این که مفهوم این نظریه با قانون نیوتون متفاوت است، اما هردو با احکام و گزاره‌هایی جهان شمول به وجود نظم‌هایی در طبیعت اشاره می‌کنند.

قانون و نظریه از دو جنبه با هم تفاوت دارند: به لحاظ درجه‌ی تأیید و مقبولیت، و به لحاظ عمومیت کارآیی. نظریه کمتر از قانون قطعیت دارد و همیشه امکان آن هست که بخشی از آن فرضی باشد یا هنوز روشن و مشخص نباشد و هنوز مدرکی در تأیید آن بر اساس روش آزمایش و مشاهده به دست نیامده باشد. در حالی که قانون هیچ گونه محتوای فرضی ندارد و نتیجه‌ی مشاهده‌ی تعداد زیادی موارد واقعی است که همگی با هم توافق دارند. عمومیت قانون نیز بیشتر از نظریه است و درتمام مدت شرایط و زمان‌ها و مکان‌ها صدق می‌کنند.

در بعضی موارد، یک فرضیه یا نظریه ممکن است حتی پس از تأیید به روش آزمایش و مشاهده و ارتقاء به مرحله‌ی بالاتر و اثبات صحت آن، همچنان با همین تعبیر خوانده شود. مثلاً هنوز هم گفته می‌شود نظریه‌ی اینشتین و فرضیه‌ی تکامل داروین، در حالی که هر دو با روش‌های علمی مختلف آزمایش شده‌اند و بسیاری از مسائل فیزیک و زیست‌شناسی را به خوبی توضیح می‌دهند. این دو دیگر از حالت نظریه و فرضیه خارج شده‌اند و اکنون حکم قانون دارند و باید لفظ قانون را درباره‌ی آن‌ها به کار برد.

قوانین علمی بر دو نوع هستند:
1) قوانین تجربی که از مشاهده‌ی تجربیات معمولی حاصل می‌شوند و آن‌ها را می‌توان به طور مستقیم با مشاهدات تجربی ساده تأیید کرد. این قوانین در مورد موضوعاتی هستند که به طور مستقیم با حواس انسان قابل مشاهده یا با تکنیک‌های ساده قابل اندازه گیری هستند. مانند قانون اُهم که رابطه‌ی بین اختلاف پتانسیل، مقاومت، و شدت جریان را نشان می‌دهد. همین طور قانونی که رابطه‌ی فشار، حرارت، و حجم گازها را به هم مربوط می‌کند از روی تجربه به دست آمده است. روند شکل گیری قوانین تجربی همین است که دانش‌ورز به طور مکرر مقادیری را اندازه می‌گیرد، نظم‌هایی پیدا می‌کند و این نظم‌ها را به شکل قانون بیان می‌کند. مثلاً دانش‌ورز چند میله‌ی آهنی را حرارت می‌دهد و درمی‌یابد که میله در اثر حرارت منبسط و بر طولش افزوده می‌شود. به این ترتیب او به قانونی تجربی می‌رسد که آن را به این شکل جمع بندی می‌کند: «همه‌ی میله‌های آهنی در اثر حرارت منبسط می‌شوند». سپس ممکن است میله‌هایی از فلزات دیگر را هم حرارت بدهد تا ببیند آن‌ها همین خاصیت را دارند یا نه. سپس به قانون دیگری می‌رسد که عام‌تر است و آن را به این شکل بیان می‌کند: «تمام فلزات در اثر حرارت منبسط می‌شوند». آن گاه با آزمایش بیشتر روی جامدات مختلف به قانون دیگری می‌رسد که از دو قانون پیشین عام‌تر است: «تمام مواد جامد در اثر حرارت منبسط می‌شوند». این قوانین بر اساس تجربه به دست آمده‌اند که برای توضیح حقایق مشاهده شده و پیش‌بینی وقایع قابل مشاهده در آینده به کار می‌روند.

2) قوانین نظری (یا قوانین انتزاعی) در مورد ماهیت‌های مشاهده نشدنی که با روش‌های مستقیم و ساده نمی‌توان آن‌ها را اندازه گرفت، مانند قوانین مربوط به میدان برقاطیسی (electromagnetic) ملکول‌ها، اتم‌ها، الکترون‌ها، و پروتون‌ها، قوانین مربوط به رفتار اتم قوانینی هستند که نمی‌توان آن‌ها را بر اساس اندازه گیری ساده و مستقیم و بدون استفاده از دستگاه‌های پیچیده تعمیم داد و همه به طور انتزاعی به دست آمده‌اند. یک قانون نظری مربوط به پدیده‌ی انبساط به رفتار ملکول‌ها در میله‌ی آهنی می‌پردازد. مثلاً این که رفتار ملکول‌های آهنی چه رابطه‌ای با پدیده‌ی انبساط دارد. در این جا دانش‌ورز با موضوعات مشاهده نشدنی و انتزاعی، مانند نظریه‌ی اتمی ماده و قوانین مربوط به آن سروکار دارد. مفاهیم قوانین تجربی مانند حرارت و طول بسیار ملموس‌تر از مفاهیم قوانین نظری، مثل میدان برقاطیسی یا طول موج هستند و حواس ما مستقیماً می‌توانند صحت آن‌ها را تأیید کنند. در حالی که مفاهیم قوانین نظری ناملموس‌تر و غیرمستقیم ترند. به عبارت دیگر، تفاوت این دو نوع قانون در مشاهده‌ی مستقیم وغیرمستقیم بودن مشاهدات منتج به آن هاست. تأیید قوانین تجربی به طور مستقیم ممکن است (استنباط میله‌ی آهنی). در حالی که تأیید قانون نظری به شکل غیرمستقیم است، زیرا فقط بر اساس تأییدیه‌ی قوانین تجربی که از تئوری سرچشمه گرفته‌اند انجام می‌شود.

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

بیشتر بخوانید:
تعریف علم
علم چیست؟
علم از نظر علامه طباطبایی