หัวข้อต่อไปนี้เป็นสรุปเนื้อวิชาวิทยาศาสตร์ ในส่วนที่เป็นความรู้พื้นฐานทั่วไปของวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์ (Science) หมายถึง ความรู้ที่ได้มาจากการศึกษาปรากฏการณ์ธรรมชาติ ซึ่งสามารถแสดงหรือพิสูจน์ได้ว่าถูกต้อง และเป็นความจริง โดยใช้กระบวนการแสวงหาความรู้ ทางวิทยาศาสตร์ แล้วจัดความรู้นั้นเข้าเป็นระเบียบ เป็นหมวดหมู่ มาจากภาษาลาตินว่า Scientia แปลว่า ความรู้ทั่วไป
จากความหมายของวิทยาศาสตร์นั้นมีองค์ประกอบหลัก 3 ส่วน คือ
1. ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Knowledge) เป็นความรู้ที่ได้จากธรรมชาติ โดยวิธีการแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ แบ่งได้เป็น 6 ระดับ ได้แก่ ข้อเท็จจริง ความคิดรวบยอดหรือมโนมติ สมมติฐาน หลักการ ทฤษฏี กฎ
2. กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Process) หมายถึง กระบวนการที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ สามารถค้นหาความรู้จากธรรมชาติได้อย่างมีระบบและมีประสิทธิภาพ ซึ่งประกอบด้วย
1) วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Method)
2) ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Skill)
3) เจตคติทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Attitude)
3. สาขาของวิทยาศาสตร์ เป็นการจัดแบ่งความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่มีลักษณะเรื่องราวที่เหมือนกันเข้าอยู่ในกลุ่มเดียวกันให้เป็นหมวดหมู่ เพื่อมีระบบระเบียบให้ง่ายต่อการค้นหา การจัดความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่อย่างมากมายให้เป็นระบบจึงมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง
การค้นพบสิ่งใหม่ๆ ในปรากฏการณ์ธรรมชาติของนักวิทยาศาสตร์ มักเริ่มจากคำถามหลักอยู่ 3 คำถาม คือ
1. What คำถาม “อะไร” เป็นคำถามที่นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อมูลจากการสังเกตสภาพจริงของวัตถุหรือปรากฏการณ์นั้นๆ และมีการบันทึกไว้อย่างถูกต้อง เพื่อนำมาวิเคราะห์ สังเคราะห์ให้เป็นความรู้ต่อไป
2. How คำถาม “อย่างไร” เป็นคำถามที่ใช้ถามการลำดับเหตุการณ์ที่เกิดก่อน-หลัง แล้วหาความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต่างๆ และหาสมมติฐานในการตอบปัญหา เพื่อค้นคว้าหาตอบ ที่จะออกมาเป็นความรู้วิทยาศาสตร์ต่อไป
3. Why คำถาม “ทำไม” เป็นคำถามที่นักวิทยาศาสตร์ใช้อธิบายเหตุผลของการเกิด ของปรากฏการณ์ใดๆ ว่าทำไมเป็นเช่นนั้น
เทคโนโลยี (Technology) มาจากภาษากรีกว่า Technologia หมายถึง การกระทำอย่างมีระบบ
เทคโนโลยี คือ กระบวนการหรือวิธีการที่นำเอาความรู้ทางวิทยาศาสตร์และศาสตร์อื่นๆ มาผสมผสาน ประยุกต์หรือใช้งาน เพื่อให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษย์
วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีความสัมพันธ์กัน กล่าวคือ เมื่อมนุษย์มีความกระตือรือร้น สนใจ ที่จะแสวงหาความรู้และพิสูจน์ความจริงที่เกิดขึ้น จนกระทั่งได้เป็นหลักการ ทฤษฏี หรือกฎ ซึ่งเป็นความรู้วิทยาศาสตร์แล้วมมนุษย์ก็จะใช้ความรู้วิทยาศาสตร์นั้นมาประยุกต์ในการใช้ประโยชน์ต่างๆ จากนั้นจึงนำความรู้ที่ได้ไปประยุกต์ใช้ จนสามารถประดิษฐ์เป็นเครื่องมือที่ให้ความสะดวกสะบายต่างๆ เช่น โทรศัพท์มือถือที่มีสามารถที่ดีขึ้นเช่นสามารถถายรูปได้ ถ่ายเป็นภาพเคลื่อนไหวได้ และอื่นๆ, รวมไปถึงนำมาสร้างเป็นองค์ความรู้ใหม่เช่น การปลูกพืชให้ได้ผลดีและคุณภาพสูง การเพิ่มความสามารถให้กับนักกีฬา เป็นต้น
สาขาของวิทยาศาสตร์
1. วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ (Pure Science) หรือวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (Natural Science) คือ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่บรรยายถึงความเป็นไปของปรากฏการณ์ต่างๆ ในธรรมชาติ อันประกอบไปด้วย ข้อเท็จจริง หลักการ ทฤษฏี กฎ และสูตรต่างๆ สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยได้อีก 3 สาขา คือ
1) วิทยาศาสตร์กายภาพ (Physical Science) คือ วิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวกับเรื่องราวต่างๆ ของสิ่งไม่มีชีวิต เช่น เคมี ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ ดาราศาสตร์ อุตุนิยมวิทยาและธรณีวิทยา เป็นต้น
2) วิทยาศาสตร์ชีวภาพ (Biological Science) คือ วิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องราวต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต เช่น สัตววิทยา พฤกษศาสตร์ จุลชีววิทยา เป็นต้น
3) วิทยาศาสตร์สังคม (Social Science) เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาหาความรู้ เพื่อจัดระบบให้มนุษย์มีการดำรงชีวิตอยู่ด้วยกัน อย่างมีแบบแผน เพื่อความสงบสุขของสังคม เช่น วิชาจิตวิทยา วิชาการศึกษา วิชารัฐศาสตร์ เศรษฐศาสตร์ เป็นต้น
2. วิทยาศาสตร์ประยุกต์ (Applied Science) วิทยาศาสตร์ประยุกต์ คือ วิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องราวต่างๆที่มุ่งประโยชน์ในทางปฏิบัติยิ่งกว่าทฤษฏี เช่น แพทย์ศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เกษตรศาสตร์
ซึ่งนำเอาความรู้จากวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์มาประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อสังคมในด้านต่างๆ เช่น การแพทย์ การเกษตร การอุตสาหกรรม วิศวกรรมและโภชนาการ เป็นต้น
ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Type of Scientific Knowledge)
ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ได้ถูกจัดแบ่งออก 6 ประเภท คือ ข้อเท็จจริง มโนมติ หลักการ สมมติฐาน กฎ และทฤษฎี
1) ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Fact) เป็นความรู้พื้นฐานเบื้องต้นทางวิทยาศาสตร์ ที่เกิดจากการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติและสิ่งต่างๆโดยตรง โดยใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น และผิวกาย หรือจากการตรวจวัดโดยวิธีการอย่างง่ายๆ เช่น
- ปลาว่ายน้ำได้
- นกบางชนิดบินได้ บางชนิดบินไม่ได้
- น้ำตาลมีรสหนาว มะนาวมีรสเปรี้ยว
- น้ำจะแข็งตัวที่ 0 องศาเซลเซียส ที่ระดับน้ำทะเล
2) มโนมติ (Concept) หมายถึง ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์ต่างๆ ซึ่งแต่ละคนจะมีมโนมติเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งแตกต่างกัน หรืออาจจะใช้คำอื่นๆว่า ความคิดรวบยอด มโนทัศน์ มโนภาพ
มโนมติอาจได้จากการนำข้อเท็จจริงหรือความรู้จากประสบการณ์อื่นๆมาประกอบกัน แล้วสร้างเป็นความเข้าใจของตนเอง
ตัวอย่างของมโนมติได้แก่
- หัวใจเป็นอวัยวะที่สำคัญที่สุด
- ความร้อนทำให้ร่างกายอบอุ่น
- น้ำแข็ง คือน้ำที่อยู่ในสถานะของแข็ง
- อากาศมีความสำคัญต่อมนุษย์มากกว่าอาหาร
- ลมเกิดจากการเคลื่อนที่ของอากาศ
3) หลักการ (Principle) จัดเป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่งที่เป็นความจริงสามารถทดสอบได้ และได้ผลเหมือนเดิม เป็นที่เข้าใจตรงกันไม่ว่าจะทดสอบกี่ครั้ง เป็นหลักที่ใช้ในการอ้างอิงได้
ด้วยเหตุนี้หลักการมีลักษณะแตกต่างจากมโนมติตรงที่หลักการเป็นสิ่งที่ทุกคนเข้าใจตรงกัน สามารถใช้อ้างอิงได้ แต่มโนมติเกี่ยวกับสิ่งเดียวกันของแต่ละคนอาจไม่เหมือนกัน ทั้งนี้ขึ้นกับประสบการณ์ของแต่ละบุคคล
ตัวอย่างของหลักการได้แก่
4) สมมติฐาน (Hypothesis) ข้อคิดเห็นหรือถ้อยแถลงที่เป็นมูลฐานแห่งการหาเหตุผล การทดลอง หรือการวิจัย จัดเป็นการลงความคิดเห็นประเภทหนึ่ง เป็นข้อความที่คาดคะเนคำตอบของปัญหาล่วงหน้า ก่อนจะดำเนินการทดลอง เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเป็นจริงของเรื่องนั้นๆ ต่อไป สมมติฐานอาจเป็นข้อความหรือแนวความคิด ที่แสดงการคาดคะเนในสิ่งที่ไม่สามารถตรวจสอบได้โดยการสังเกตโดยตรง หรือเป็นสิ่งที่แสดงความสัมพันธ์ที่เชื่อว่าจะเกิดขึ้น ระหว่างตัวแปรที่เป็นเหตุ (ตัวแปรอิสระ) และตัวแปรที่เป็นผล (ตัวแปรตาม)
ในทางวิทยาศาสตร์ สมมติฐานมีความจำเป็นและมีความสำคัญมาก เพราะสมมติฐานจะเป็นสิ่งที่ช่วยชี้แนะแนวทางว่าจะค้นหาข้อมูลอะไรและจะทำการทดลองได้อย่างไร ถ้าปราศจากสมมติฐานแล้วการค้นหาความรู้วิทยาศาสตร์จะไม่เกิดขึ้น
ตัวอย่างของสมมติฐานอื่นๆ เช่น
- ถ้าเพิ่มปริมาณปุ๋ยและรดน้ำให้กับพืชมากเกินไปจะทำให้พืชเฉาตาย
- การทานอาหารร่วมกับวิตามินต่างๆเสริมจะช่วยให้สุขภาพดีขึ้น
- การดื่มนม 1 แก้วในตอนเช้าสามารถชดเชยการนอนดึกได้
5) กฎ (Law) เป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่ง มีลักษณะคล้ายกับหลักการ คือ ต้องได้รับการพิสูจน์แล้วว่าถูกต้อง ทดสอบแล้วได้ผลตรงกันทุกครั้ง มีลักษณะที่เป็นจริงเสมอ แต่กฎเป็นหลักการที่มักจะเน้นในเรื่องของความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล ซึ่งอาจเขียนสมการแทนได้ เช่น กฏของบอยล์ ซึ่งกล่าวว่า “ถ้าอุณหภูมิคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะเป็นปฏิภาคผกผันกับความดัน”
กฎมักจะเป็นหลักการหรือข้อความจริงทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการพิสูจน์มาเป็นเวลายาวนานในระดับหนึ่ง จนมีหลักฐานสนับสนุนมากเพียงพอ ไม่มีหลักฐานอื่นที่คัดค้าน จนกระทั่งข้อความนั้นเป็นที่ยอมรับว่าถูกต้องสมบูรณ์ ข้อความนั้นก็จะเปลี่ยนจากหลักการหรือทฤษฎี กลายเป็นกฎ
ถึงแม้ว่ากฎ จะเป็นหลักการที่มีความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผล และเขียนเป็นสมการแทนได้ แต่กฎไม่สามารถอธิบายให้เข้าใจได้ว่า ทำไมความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผลจึงเป็นเช่นนั้น สิ่งที่สามารถอธิบายความสัมพันธ์ภายในตัวกฎได้ก็คือ ทฤษฏี ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป
6) ทฤษฏี (Theories)
ทฤษฎี คือ ความเห็นลักษณะที่คิดคาดเอาตามหลักวิชาการเพื่อเสริมเหตุผล และรากฐานให้แก่ปรากฏการณ์หรือข้อมูลในภาคปฏิบัติ ซึ่งเกิดขึ้นมาอย่างมีระเบียบ
ทฤษฎี เป็นความรู้วิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่ง มีลักษณะเป็นข้อความที่ใช้ในการอธิบายข้อเท็จจริง หลักการ และกฎต่างๆ หรือกล่าวได้ว่า ทฤษฏีเป็นข้อความที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์ทั้งหลาย
ทฤษฎี เป็นแบบเป็นแบบจำลอง (model) ที่นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้น พร้อมกับเขียนคำอธิบายกว้างๆเกี่ยวกับสิ่งนั้น โดยที่คิดว่าแบบจำลองนั้นจะนำมาอธิบายข้อเท็จจริงย่อยในขอบเขตที่เกี่ยวข้องนั้นได้และสามารถทำนายปรากฏการณ์ที่ยังไม่เคยพบในขอบเขตของแบบจำลองนั้นได้
...โปรดติดตามตอนต่อไป
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น