Mis on teadus? Definitsioon, loodusteadused ja teaduslik meetod
Avasta, mis on teadus: definitsioon, loodusteadused (füüsika, keemia, bioloogia) ja teadusliku meetodi sammud — selged selgitused, näited ja teadlaste töö.
Teadus on süsteemne viis teadmiste kogumiseks, korrastamiseks ja kriitiliseks hindamiseks selle kohta, kuidas maailm toimib. See hõlmab nii vaatlusi kui ka katseid ning tugineb mõõdetavale, kontrollitavale ja loogiliselt põhjendatavale tõendile. Loodusteaduste hulka kuuluvad füüsika, keemia, bioloogia, geoloogia ja astronoomia. Teaduses kasutatakse ka matemaatikat ja loogikat, mida mõnikord nimetatakse "formaalseks teaduseks". Loodusteadustes tehakse vaatlusi ja eksperimente, et koguda andmeid ja kontrollida ideid. Tulemuseks võib olla täpseid fakte, üldistusi ehk teaduslikke seadusi, aga ka keerukamaid selgitusi ehk teooriaid. Sõna "teadus" tähistab nii protsessi kui ka kogu neid teadmisi, mis selle protsessi abil on kogutud.
Teaduse põhijooned ja mida see ei ole
- Empiirilisus: teadus tugineb vaatlustel ja mõõtmistel, mida saab vajadusel teistelt uurijatel kontrollida.
- Reprodutseeritavus: tulemused peavad olema korratavad sõltumatute uurijate poolt, et neid saaks kinnitada.
- Falsifitseeritavus: teaduslikud väited peavad olema sellised, et neid saaks katsetega või uute andmetega ümber lükata, kui need on valed.
- Avatus ja kriitika: teaduslikud tulemused läbivad tavaliselt peer review-hindamise ja avaldatakse, et teised saaksid neid hinnata ja parandada.
- Piiratus: teadus ei anna lõplikke ja igavesi tõdesid — uued andmed võivad viia teooriate muutumiseni või täpsustamiseni.
Teaduslik meetod
Teadusuuringutes kasutatakse teaduslikku meetodit, mis on üldine lähenemine probleemide lahendamiseks ja teadmiste kasvatamiseks. Meetod ei ole range samm-sammuline rutiin, vaid pigem juhend, mis sisaldab tavaliselt järgmisi etappe:
- Vaatlus: huvitav nähtus või probleem märgatakse (vt vaatlusi).
- Küsimus: sõnastatakse selge uurimuslik küsimus.
- Hüpotees: püstitatakse katsetatav seletus või ennustus, tuginedes varasematele teadmistele (hüpoteese).
- Prognoos: määratakse ära, millist tulemust hüpotees eeldab.
- Katsed ja andmete kogumine: hüpotees testitakse kontrollitud katsetega, eksperimentides või täiendavate vaatlustega.
- Analüüs: kogutud andmeid töödeldakse ja tõlgendatakse, tihti statistikameetodite abil.
- Tõendite hindamine ja järeldus: otsustatakse, kas hüpotees toetub andmetele või tuleb seda muuta.
- Publitseerimine ja replikatsioon: tulemused jagatakse teadusühiskonnas, kus neid kontrollitakse ja korratakse.
Hea teadustöö rõhutab läbipaistvust: metoodika, andmed ja analüüs peaksid olema piisavalt detailsed, et teised võiksid uurimist korrata. Seetõttu on uurimine tihti kollektiivne ja järjepidev tegevus, kus tulemused kumuleeruvad ja paranevad ajas.
Teadlased ja uurimistegevus
Inimesi, kes uurivad maailma ja püüavad koguda uusi teadmisi, nimetatakse teadlasteks. Teadlased uurivad nähtusi, vaadeldes neid hoolikalt, mõõtes neid täpselt ja tehes katseid ning teste. Nad püüavad selgitada, miks asjad käituvad nii, nagu nad käituvad, ja ennustada, mis võib juhtuda tulevikus. Teadustöö nõuab kriitilist mõtlemist, oskust eristada korrelatsiooni ja kausaalsust ning hoolikat andmete haldamist.
Teooriad, seadused ja mudelid
Teaduslikud teooriad on hästi põhjendatud ja laialdaselt kontrollitud selgitused mingile nähtusele; need ei ole spekulatsioonid, vaid koondavad palju empiirilisi tõendeid. Teaduslikud seadused kirjeldavad sageli algebra või matemaatiliste valemite abil mustreid ja suhteid looduses. Lisaks kasutatakse teaduses mudeleid — lihtsustatud esitlusi, mis aitavad kirjeldada ja prognoosida keerulisi süsteeme. Hea teooria või mudel selgitab olemasolevaid andmeid ja teeb täpseid ennustusi, mida saab testida.
Teaduse roll ühiskonnas ja piirangud
- Rakendused: teadusuuringud annavad aluse tehnoloogiale, meditsiinile, tööstusele ja keskkonnahoiule.
- Eetika: teadusuuringud peavad arvestama eetiliste piiridega (nt inim- ja loomkatsed), andmete ausa kasutamise ja avalikkuse huvidega.
- Ebamäärasus: teadus ei pruugi anda kindlaid vastuseid kõigile küsimustele; mõnikord jääb tulemuste ümber ebaselgus, kuni kogutakse rohkem tõendeid.
- Piirid: teadus vastab küsimustele "kuidas" ja "mida" — mõned küsimused (näiteks väärtusküsimused või kunstilised tõlgendused) jäävad teaduslikust meetodist väljapoole.
Erinevad teadustüübid
Lisaks loodusteadustele on olemas ka sotsiaalteadused (nt psühholoogia, majandus), humanitaarteadused ja formaalsed teadused nagu matemaatika ja loogika. Paljud kaasaegsed probleemid nõuavad interdistsiplinaarset lähenemist, kus kombineeritakse teadmisi mitmest valdkonnast. Näiteks kliimauuringud ühendavad geoloogia, füüsika, keemia ja bioloogia teadmisi.
Kokkuvõte
Teadus on empiiriline ja loogiline protsess maailma mõistmiseks: see põhineb tähelepanekutel, katsetel ja kriitilisel hindamisel. Teaduslik meetod aitab eristada usaldusväärseid teadmisi spekulatsioonist ning teaduslik töö on pidev, avalik ja korrapärane. Kuigi teadus ei anna kõigile küsimustele lõplikke vastuseid, on see eriti võimas tööriist meie teadmiste laiendamiseks ja tehnoloogilise arengu toetamiseks.
Universumi ulatus kaardistatud teadusharude kaupa
Teaduslik meetod
Tänapäeval viitab "teadus" tavaliselt teadmiste otsimise viisile, mitte ainult teadmistele endile. See puudutab peamiselt materiaalse maailma nähtusi. 17. ja 18. sajandil püüdsid teadlased üha enam sõnastada teadmisi loodusseaduste, näiteks Newtoni liikumisseaduste abil. Ja 19. sajandi jooksul hakati sõna "teadus" üha enam seostama teadusliku meetodi endaga kui looduse, sealhulgas füüsika, keemia, geoloogia ja bioloogia uurimise viisiga.
William Whewell lõi 19. sajandil ka mõiste "teadlane". Ta pidas seda silmas, et eristada neid, kes otsisid teadmisi looduse kohta, nendest, kes otsisid muud liiki teadmisi.
Teaduslik meetod on nimetus, mida teadlased kasutavad teadmiste leidmiseks. Teadusliku meetodi põhijooned on järgmised:
- Teadlased tuvastavad küsimuse või probleemi looduse kohta. Mõned probleemid on lihtsad, näiteks "mitu jalga on kärbsel?", ja mõned on väga sügavad, näiteks "miks kukuvad esemed maha?".
- Seejärel uurivad teadlased probleemi. Nad töötavad selle kallal, kogudes fakte. Mõnikord piisab vaid hoolikast vaatamisest.
- Mõnele küsimusele ei saa otseselt vastata. Siis pakuvad teadlased ideid ja katsetavad neid. Nad teevad katseid ja koguvad andmeid.
- Lõpuks leiavad nad välja, mis on nende arvates hea lahendus probleemile. Siis räägivad nad sellest inimestele.
- Hiljem võivad teised teadlased nõustuda või mitte nõustuda. Nad võivad soovitada teist vastust. Nad võivad teha rohkem katseid. Kõike teaduses võidakse üle vaadata, kui selgub, et eelmine lahendus ei olnud piisavalt hea.
Näide
Kuulus näide teadusest tegevuses oli Arthur Eddingtoni juhitud ekspeditsioon 1919. aastal Aafrikas asuvale Principe saarele. Ta läks sinna, et registreerida tähtede asendit Päikese ümber päikesevarjutuse ajal. Tähtede asendite vaatlus näitas, et Päikese lähedal olevate tähtede näilised asendid muutusid. Tegelikult tõmbas gravitatsioon Päikesest mööduvat valgust Päikese poole. See kinnitas Albert Einsteini 1915. aastal avaldatud üldises relatiivsusteoorias esitatud prognoose gravitatsioonilise läätse kohta. Eddingtoni tähelepanekuid peeti esimeseks kindla tõendiks Einsteini teooria kasuks. Kui tähelepanekud oleksid andnud teistsuguse tulemuse, oleks see olnud Einsteini teooria vastu ja oleks ehk selle ümber lükanud (näidanud, et see on vale).
Teadusuuringute praktiline mõju
Avastused fundamentaalteaduses võivad olla maailmamuutvad. Näiteks:
| Teadusuuringud | Mõju |
| Staatiline elekter ja magnetism (1600) | Kõik elektriseadmed, dünamo, elektrijaamad, kaasaegne elektroonika, sealhulgas elektrivalgustus, televiisor, elektriküte, magnetlint, valjuhääldi, lisaks kompass ja piksevarras. |
| difraktsioon (1665) | Optika, seega valguskaabel (1840. aastad), kaabeltelevisioon ja internet. |
| Keemiline teooria (1700) | hügieen, mis viib nakkushaiguste leviku vähenemiseni; antikehad, mis viivad haiguste diagnoosimise ja sihipärase vähivastase ravi meetodite väljatöötamiseni. |
| Vaktsineerimine (1798) | See viis enamiku nakkushaiguste likvideerimiseni arenenud riikidest ja rõugete ülemaailmse likvideerimiseni. |
| Fotogalvaanika (1839) | Päikesepatareid (1883), seega päikeseenergia, päikesekellad, kalkulaatorid ja muud seadmed. |
| Merkuuri kummaline orbiit (1859) ja muud uurimused, mis viivad spetsiaalse (1905) ja üldise relatiivsusteooria (1916) | Satelliidipõhine tehnoloogia, näiteks GPS (1973), navigatsiooni- ja sidesatelliidid. |
| Raadiolained (1887) | Raadio sai kiiresti tuntuks ringhäälingu (1906) ja televisiooni (1927) meelelahutuse kasutamise kaudu. Seda kasutati palju ka telefoniside, hädaabiteenuste, radari (navigatsioon ja ilmateade), meditsiini, astronoomia, traadita side ja võrkude valdkonnas. Raadiouuringud viisid ka mikrolainete kasutamiseni, toidu kuumutamiseks ja toiduvalmistamiseks. |
| Radioaktiivsus (1896) ja antiaine (1932) | Vähiravi (1896), radiomeetriline dateerimine (1905), tuumareaktorid (1942) ja relvad (1945), PET-skaneerimine (1961) ja meditsiinilised teadusuuringud (isotoopmärgistusega). |
| Röntgenikiirgus (1896) | Meditsiiniline pildistamine, sealhulgas arvutitomograafia |
| Kristallograafia ja kvantmehaanika (1900) | pooljuhtseadmed (1906), seega kaasaegne arvutustehnika ja telekommunikatsioon, sealhulgas integratsioon traadita seadmetega: mobiiltelefonid. |
| Plastid (1907) | Alates bakeliidist, mitmesugused kunstpolümeerid arvukateks rakendusteks tööstuses ja igapäevaelus. |
| Antibiootikumid (1880ndad, 1928) | Salvarsan, penitsilliin, doksütsükliin jne. |
| Tuumamagnetresonants (1930ndad) | Tuumamagnetresonantsspektroskoopia (1946), magnetresonantstomograafia (1971), funktsionaalne magnetresonantstomograafia (1990ndad). |
Teaduse muud omadused
Kõik ei ole täiesti nõus sellega, kuidas teadus toimib. Mõned filosoofid ja teadlased ütlevad, et teaduslikke teooriaid aktsepteeritakse ainult esialgu. Nad kehtivad nii kaua, kuni nad on parimad seletused. Kui teooriad ei seleta enam andmeid, heidetakse need kõrvale ja asendatakse. Või siis mõnikord teevad teadlased teooria paremaks, selle asemel et seda kõrvale heita, või nad jätkavad teooria kasutamist lootuses, et see muutub lõpuks paremaks.
Teadus on viis saada teadmisi, jättes kõrvale selle, mis ei ole tõsi.
Teadlased peavad olema väga ettevaatlikud, et anda selgitusi, mis sobivad hästi kokku sellega, mida nad jälgivad ja mõõdavad. Nad võistlevad paremate seletuste leidmiseks. Seletus võib olla huvitav või meeldiv, kuid kui see ei sobi kokku sellega, mida teised teadlased tegelikult näevad ja mõõdavad, püüavad nad leida parema seletuse.
Enne teadusartikli avaldamist loevad teised teadlased artiklit ja otsustavad, kas seletused on andmete põhjal mõistlikud. Seda nimetatakse eksperdihinnanguks. Pärast artiklite avaldamist kontrollivad teised teadlased ka seda, kas samad katsed, vaatlused või testid annavad uuesti samu andmeid. Vastastikune eksperdihinnang ja katsete kordamine on ainus viis olla kindel, et teadmised on õiged.
Teadus teeb looduse ja meie universumi mudeleid ning meditsiinis. On palju erinevaid teadusi, millel on oma nimed. Siiski ei ole õige öelda, et "teadus ütleb" mingit asja. Teadus on protsess, mitte ainult faktid ja reeglid, mida ühel ajal usutakse.
Seotud leheküljed
- Teaduse ajalugu
- Teadusturism
Küsimused ja vastused
K: Mis on teadus?
V: Teadus on loodusmaailma avastamine ja mõistmine vaatluste, katsete ja uuringute abil. See viitab ka suurele hulgale teadmistele, mis on selle protsessi abil avastatud.
K: Millised on mõned näited loodusteaduste kohta?
V: Loodusteaduste hulka kuuluvad keemia, bioloogia, geoloogia, astronoomia ja füüsika.
K: Mis on "formaalsed loodusteadused"?
V: Formaalsed teadused on matemaatika ja loogika, mida kasutatakse teaduslikes uuringutes.
K: Kuidas toimub teaduslik uurimistöö?
V: Teaduslikus uurimistöös kasutatakse ideedel või varasematel teadmistel põhinevaid hüpoteese, mida võib liigitada erinevatesse teemadesse. Neid hüpoteese testitakse seejärel katsetega.
K: Kes uurib teadust?
V: Inimesi, kes uurivad ja uurivad teadust, et selle kohta kõike teada saada, nimetatakse teadlasteks.
K: Kuidas teadlased asju uurivad?
V: Teadlased uurivad asju, vaadeldes neid väga hoolikalt, mõõtes neid, tehes katseid ja teste, püüdes seletada, miks asjad käituvad nii, nagu nad käituvad, ja ennustades, mis juhtub.
Otsige