مقدمه‌ای بر روش علمی

روش علمی(1) مجموعه تکنیک‌های مورد استفاده ی جامعه ی علمی جهت بررسی پدیده‌های طبیعی(2) بوده و ساختاری هدفمند برای بررسی علمی و آنالیز داده‌ها به وجود می‌آورد تا تحقیقات را به نتیجه برساند.

مراحل روش علمی

اهداف روش علمی همواره یکسان است، اما خود روش لزوما در بین تمام شاخه های علمی دارای تعریف رسمی نمی باشد. روش انجام کار عموماً شامل مجموعه‌ای از مراحل مجزا می شود، اگرچه که تعداد دقیق مراحل و چگونگی انجام کار به نوع منبع بستگی دارد. روش علمی یک دستورالعمل نیست، بلکه یک چرخه ی تکرار شونده است که باید همراه با هوش، نبوغ و خلاقیت پیاده شود. اغلب، بعضی از این مراحل هم‌زمان و با ترتیب متفاوت انجام می‌شوند، و یا با انجام آزمایش‌ها و بازتعریف مسئله تکرار می‌شوند، اما این ترتیب، رایج‌ترین و شهودی ترین ترتیب برای انجام کار است. همان طور که شان لارنس اتو در کتاب «باز هم فریبم بده: مبارزه با حمله به علم در آمریکا(3)» گفته است: «هیچ «روش علمی» مشخصی وجود ندارد؛ بلکه مجموعه ای از راهبردها وجود دارند که در پاسخ به سؤالات ما درباره ی توضیح چگونگی آن‌چه در طبیعت اتفاق می افتد مؤثر واقع شده‌اند.» مراحل اصلی ممکن است با توجه به منبع به شکل متفاوتی تعریف شوند، اما مراحل زیر به طور کلی راهنمای خوبی جهت پیاده سازی روش علمی می باشند:
1. سؤال کنید. پدیده ی طبیعی (یا گروهی از پدیده های طبیعی) را که درباره اش کنجکاو هستید و علاقه دارید که توضیح دهید یا بیشتر درباره ی آن بیاموزید تعیین نموده، سپس یک سوال به خصوص مطرح کنید که تحقیق شما را متمرکز نماید.
2. در مورد مطلب مورد نظر تحقیق کنید. در این مرحله باید تا جایی که می‌توانید در مورد موضوع مورد نظر تحقیق و جستجو کنید مثلاً تحقیقاتی که قبلاً در این مورد انجام گرفته را مطالعه نمایید.
3. فرضیه‌ای تدوین کنید. با استفاده از دانشی که در مرحله ی قبل به دست آوردید، فرضیه ای(4) در مورد علت، اثرات یا رابطه ی پدیده مورد نظر با پدیده‌های دیگر تدوین کنید.
4. فرضیه خود را آزمایش کنید. روند آزمایش فرضیه را برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی کنید و داده‌ها را جمع‌آوری کنید.
5. داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید. با استفاده از روش های تحلیلی ریاضی مناسب، بررسی کنید که آیا نتایج آزمایش فرضیه را تایید می کنند یا آن را رد می نمایند.
اگر داده‌ها فرضیه ما را تأیید نمی‌کنند، باید فرضیه را کنار بگذاریم و یا آن را تغییر داده و دوباره آزمایش کنیم. اغلب اوقات، نتایج آزمایش به صورت یک گزارش آزمایشگاهی (به عنوان تکلیف معمول مدرسه) و یا به صورت یک مقاله (در مورد تحقیق‌های علمی قابل نشر) گردآوری می‌شوند. هم‌چنین معمولاً نتایج آزمایش فرصتی جهت مطرح نمودن سؤالات بیش‌تر درباره ی همان پدیده یا پدیده های مشابه به دست می دهد، که خود روند تحقیق و بررسی را دوباره با یک سوال جدید آغاز می نماید.

عناصر کلیدی روش علمی

هدف روش علمی به دست آوردن نتایجی است که به شکل دقیق، روندهای فیزیکی که در این پدیده اتفاق می افتد را نمایش دهند. جهت دست‌یابی به این هدف، باید ویژگی های زیر را در نظر داشته باشیم تا نتایج به دست آمده در جهان اطراف ما معتبر باشند:
• هدفمندی: روش علمی با تمرکز بر روندهای آزمایش هدفمند، تأثیر تعصب‌های شخصی و فرهنگی را حذف می‌کند.
• عدم تناقض: برای تدوین نظریه‌هایی که با قوانین علمی وسیع‌تر و شناخته‌شده تر تطابق داشته باشند باید از قوانین استدلال پیروی کنید. حتی در موارد نادری که فرضیه این است که یکی از قوانین شناخته شده غلط یا ناکامل است، باید فرضیه را طوری تدوین کنیم که در آن واحد فقط یک قانون را به چالش بکشد و بقیه صحیح فرض شوند.
• قابل ‌مشاهده بودن: فرضیه ی ارائه‌ شده باید نتایج قابل مشاهده و قابل اندازه گیری برای آزمایشات به دست دهد.
• مربوط بودن: تمام مراحل روند باید بر توصیف و توضیح پدیده ی مذکور تمرکز نمایند.
• صرفه‌جویی: همان طور که در نظریه اوکام(5) اشاره شده است، باید فقط تعداد محدودی فرایض و موجودیت‌های فرضی در هر نظریه مورد استفاده قرار گیرند.
• ابطال: فرضیه باید چیزی باشد که امکان اثبات نادرست بودن آن با داده‌های آزمایش وجود داشته باشد، در غیر این صورت آزمایش برای اثبات فرضیه کاربردی نیست. (کارل پوپر، فیلسوف علمی، این وجه از موضوع را به خوبی شرح داده است.)
• قابلیت تکرار: آزمون باید توسط سایر محققان قابل تکرار باشد با ویژگی هایی که به طور نامحدود قابل توسعه و گسترش در آینده می باشند.
خوب است که هنگام تدوین فرضیه و روند آزمایش این ویژگی‌ها را در ذهن داشته باشید.

نتیجه‌گیری

امیدواریم این مقدمه در مورد روش علمی به شما تصویری بدهد از تلاش قابل‌توجه دانشمندان جهت کار کردن بدون تعصب، تناقض و پیچیدگی‌های غیرضروری در ساختن یک ساختار نظری که جهان طبیعی را با دقت شرح دهد. هنگام اجرای فعالیت های تحقیقاتی، به ویژه در زمینه ی علم فیزیک، بهتر است مرتب به شیوه کارتان و این که آیا این شیوه، قوانین روش علمی را سرمشق قرار می‌دهد یا خیر، فکر کنید.

پی‌نوشت‌ها:

1- Scientific Method.
2- Natural Phenomena.
3- Fool Me Twice: Fighting The Assault 4-On Science In America By Shawn -Lawrence Otto.
5- Hypothesis.
6- Occam's Razor.