اکثر ما انسانها به دنبال دستیابی به حقیقت هستیم و دوست داریم که با واقعیت‌های جهان هستی آشنا شویم. آیا تا به حال فکر کرده‌اید که شیمی از کجا آمده است؟ و شناختی که ما از علم شیمی داریم، از کجا نشات گرفته است؟ اگر علاقه مند به دانستن چگونگی دستیابی دانشمندان به علم شیمی هستید و دوست دارید که با 4 مرحله ضروری جهت دستیابی به علم شیمی آشنا شوید، در ادامه با ما همراه شوید.
در طول تاریخ، انسانها به دانش درباره جهان فیزیکی به روش‌های مختلفی نگریسته‌اند. به عنوان مثال، فیلسوف یونانی پلاتو (۴۲۷–۳۴۷ ق.م.) فکر می‌کرد که بهترین راه برای یادگیری درباره واقعیت، نه از طریق حواس، بلکه از طریق عقل است. او باور داشت که جهان فیزیکی نمایش ناقصی از یک جهان کامل و فراتر از زمان و فضا است. برای او، دانش واقعی نه از طریق مشاهده جهان فیزیکی واقعی، بلکه از طریق استدلال و تفکر درباره جهان ایده‌آل به دست می‌آمد. با این حال، رویکرد علمی به دانش، دقیقاً مخالف پلاتو است. ولی امروزه ما می‌دانیم که دانش علمی تجربی است و بر اساس مشاهده و آزمایش است.
انواع آزمایشات شیمی
آزمایشات شیمی به دو صورت کمی و کیفی انجام می‌شوند. آزمایشات کمی، چگونگی انجام یک فرآیند را بررسی می‌کنند که از جمله آنها می‌توان به بررسی چگونگی انجام واکنشهای اسید و باز، واکنشهای رسوبی، واکنشهای تشکیل کمپلکس و … اشاره کرد. آزمایشات کیفی شامل اندازه‌گیری پارامترهای مختلف یک فرآیند هستند که از جمله آنها می‌توان به اندازه‌گیری نقطه جوش، نقطه ذوب، هدایت الکتریکی، ثابت تعادل و … اشاره کرد.
رویه علم شیمی!
روند علم شیمی و یا به طور کلی علم شامل مشاهده حقایق، تفکر درباره حقایق و ارائه توضیحات و احتمالات ممکن، آزمودن احتمالات و پیش‌بینی نتایج مشاهدات آینده هستند. این مراحل در زبان علمی به صورت مفاهیم حقیقت علمی، فرضیه علمی، تئوری علمی و قانون علمی بیان می‌شوند. در ادامه این مفاهیم را با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار خواهیم داد.
v
حقیقت علمی
مشاهدات ما از جهان اطرافمان به عنوان حقیقت علمی شناخته می‌شود. به عنوان مثال اینکه مشاهده می‌کنیم که دانسیته یخ کمتر از آب است و یا گاز هلیم سبک‌تر از هوا است و همچنین الماس بسیار سخت و برنده است، همگی به عنوان حقیقت علمی هستند.
یکی از مهم مشاهدات علمی مربوط به مطالعه احتراق توسط آنتوان لاووازیه (1743-1794)، یک شیمی‌دان فرانسوی بود. وی اندازه‌گیری دقیقی از جرم اشیاء قبل و بعد از سوزاندن آنها در ظروف بسته انجام داد و متوجه شد که در طول احتراق، هیچ تغییری در جمع کل جرم مواد درون ظرف رخ نمی‌دهد. با انجام این کار، لاووازیه مشاهده مهمی درباره دنیای فیزیکی انجام داد.
فرضیه علمی
مشاهدات اغلب منجر به تصویر یک فرضیه می‌شوند که یک تفسیر یا توضیح موقت برای مشاهدات است. به عنوان مثال، لاووازیه مشاهدات خود را در مورد سوخت‌وساز خود را با این فرضیه ارائه کرد که ماده در اثر ترکیب با هوا میسوزد و در این فرآیند جرم مواد اولیه با جرم محصولات که شامل زغال، گاز کربن دی اکسید و بخارات آب می‌باشد، برابر است . دانشمندان فرضیه‌ها را با آزمایش‌ها و روش‌های بسیار کنترل‌شده‌ای، تست می‌کنند که ممکن است منجر به تایید یا رد یک فرضیه گردد. در صورت عدم تایید، فرضیه بایستی اصلاح شده و یا کنار گذاشته شود.
قانون علمی
در برخی موارد، یک سری از مشاهدات مشابه منجر به توسعه یک قانون علمی می‌شود. قانون علمی در واقع یک بیان کوتاه از خلاصه مشاهدات گذشته است که نتایج مشاهدات آینده را پیش‌بینی می‌کند.
لاووازیه مشاهدات خود را در مورد احتراق با قانون پایستگی جرم خلاصه کرد که می‌گوید: “در یک واکنش شیمیایی، ماده نه ایجاد می‌شود و نه از بین می‌رود. فقط از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود.” این بیان مشاهدات او در مورد واکنشهای شیمیایی خلاصه کرد و نتیجه مشاهدات آینده را پیش‌بینی کرد. قوانین علمی، مانند فرضیات علمی مورد آزمایش قرار می‌گیرند که می‌توانند آنها را تایید و یا رد کنند.
قوانین علمی به همان معنی که قوانین اجتماعی یا دولتی نیستند. طبیعت به همان شکلی که ما قوانین راهنمایی و رانندگی را رعایت می‌کنیم، قوانین را دنبال نمی‌کنند. در واقع می‌توان گفت که قوانین علمی نحوه رفتار طبیعت را توصیف می‌کنند. به همین دلیل، برخی افراد معتقدند که بهتر است به جای قوانین علمی از اصطلاح اصول علمی استفاده شود.
نظریه علمی
یک یا چند فرضیه معتبر می‌توانند پایه‌ای برای یک نظریه علمی شکل دهند. یک نظریه علمی یک مدل برای بیان اصول طبیعت است و سعی می‌کند آنچه که طبیعت انجام می‌دهد را به همراه چرایی آن را بیان کند. نظریه‌های معتبر قله‌های دانش علمی هستند و اغلب رفتارهایی را پیش‌بینی می‌کنند که دور از مشاهدات یا قوانینی هستند که از آنها توسعه یافته‌اند.
یک مثال خوب از یک نظریه، نظریه اتمی است که توسط شیمی‌دان انگلیسی جان دالتون (۱۷۶۶-۱۸۴۴) پیشنهاد شده است. دالتون قانون پایستاری جرم و همچنین قوانین و مشاهدات دیگر زمان را با این پیشنهاد که ماده از ذرات کوچک و نابودنشدنی به نام اتم تشکیل شده است، توضیح داد. از آنجا که این ذرات فقط در تغییرات شیمیایی بازآرایی می‌شوند (و ایجاد یا نابود نمی‌شوند)، مقدار کل جرم در طی فرآیند همچنان ثابت می‌ماند. نظریه دالتون یک مدل برای دنیای فیزیکی است و به ما بینشی از نحوه کارکرد طبیعت ارائه کرده و قوانین و مشاهدات ما را توضیح می‌دهد.
سرانجام، رویکرد علمی به مشاهده برمی‌گردد تا نظریه‌ها را آزمایش کند. به عنوان مثال، دانشمندان می‌توانند نظریه اتمی را با تلاش برای جدا کردن اتم‌های تکی یا تلاش برای تصویربرداری از آنها (هر دوی این روش‌ها، که به هر حال قبلاً انجام شده است) آزمایش کنند. نظریه‌ها توسط آزمایش‌ها تایید می‌شوند؛ با این حال، هیچ‌گاه نمی‌توان نظریه‌ها را به طور قطعی اثبات کرد زیرا همیشه احتمال وجود دارد که مشاهده یا آزمایش جدیدی نقصی را فاش کند.
توجه کنید که رویکرد علمی به دانش با مشاهده شروع می‌شود و با مشاهده پایان می‌یابد.
خلاصه رویکرد علم شیمی
یک روش برای نقشه برداری به رویکرد علمی به دانش را خلاصه می کند. قوانین علمی، فرضیه ها و تئوری ها همگی مورد آزمایش مداوم قرار دارند. اگر یک قانون، فرضیه یا تئوری توسط یک آزمایش اشتباه ثابت شود، باید بازبینی و با آزمایش های جدید آزمایش شود. در طول زمان، جامعه علمی نظریات و قوانین نادرست را حذف یا اصلاح می‌کند و نظریات و قوانین معتبر، که با نتایج آزمایشی سازگار هستند را باقی می‌گذرانند.
نظریه‌های برجسته با پشتوانه تجربی قوی، قوی‌ترین قطعات دانش علمی هستند. شاید عبارت “این فقط یک نظریه است” را شنیده باشید، این بیان نشان دهنده این است که نظریه‌ها به راحتی قابل رد شدن هستند. اینکه تمام ماده از اتم‌ها ساخته شده است “فقط یک نظریه است”، اما بیش از ۲۰۰ سال شواهد تجربی برای حمایت از آن وجود دارد و یک قطعه قدرتمند از دانش علمی است که بسیاری از ایده‌های علمی دیگر مبتنی بر آن هستند.
نتیجه گیری
در این مقاله سعی کردیم شما با مراحل دستیابی به علم آشنا شوید. به خاطر داشته باشید که علمی که ما نسبت به شیمی داریم، تنها یک ایده‌آل سازی از علم واقعی است و دستیابی به علم نیازمند کار سخت، دقت، خلاقیت و حتی کمی شانس است. امیدوارم که این مطالب برای شما مفید و کاربردی باشد. لطفا نظرات، سوالات و پیشنهادات خود را با ما در میان بگذارید.
