الفرق بين النظرية والفرضية والقانون
مقدمة :
جميعنا أخذنا دروساً في العلوم أثناء فترة الدراسة، لكن لدى الكثير منا أفكار خاطئة حول بعض أهم المبادئ الأساسية في العلوم. سمعنا عن النظريات والفرضيات والقوانين، لكن ماذا تعني هذه المصطلحات بالفعل؟
لهذه المصطلحات معاني محددة في العلم قد لا تتوافق مع المعاني التي نستخدمها في حياتنا اليومية.
في هذا المقال سنوضح هذه المصطلحات والفرق بينها.
مفهوم القانون :
يقول بيتر كوبنجر، الأستاذ المشارك في علم الأحياء والهندسة الطبية الحيوية في معهد روز هولمان للتكنولوجيا "في العلم، القوانين هي نقطة البداية، ومن ثم يمكن للعلماء طرح الأسئلة، لماذا وكيف؟ ."
بشكل عام، القانون العلمي هو وصف لظاهرة ملحوظة، لكنه لا يفسر سبب وجود هذه الظاهرة.
تصف القوانين حدثاً، ولا تفسر سبب حدوثه لكنها تبيّن العلاقات والمواقف والشروط المحددة. يمكن كتابة القوانين العلمية كمعادلات رياضية، لذلك يطلق عليها وصف كمّي. ومع ذلك، لا يوجد الكثير من القوانين في علم الأحياء، هي أكثر شيوعاً في الرياضيات والفيزياء والكيمياء.
القوانين مرنة وقابلة للتغيير من خلال البحث العلمي، مثلاً قوانين الجاذبية وقوانين التشكيل المستقل التي تم تعديلها بعد الاختبارات والملاحظات المستمرة.
مفهوم الفرضية :
الفرضية من أكثر المصطلحات التي يمكن أن تستخدم في العلوم، قد نجد للفرضية الكثير من التعريفات اعتماداً على السياق الذي تستخدم فيه. الفرضية هي تفسير أو مقترح مؤقت ناتج عن ملاحظة لشيء ما، حتى يكون هذا التفسير أو المقترح علمياً يجب أن نكون قادرين على اختبار صحته من خلال الملاحظة والتجريب.
الفرضية تأخذ شكل (إذا....عندها)، مثلاً، إذا سقط حجر وريشة سيسقطان بنفس المعدل. إذا توفر ضوء الشمس ستعيش النباتات. إذا تناولت السكر ستحصل على الطاقة.
يتم وضع عدة فرضيات لتفسير ملاحظة ما ثم نلغي الخاطئ منها، فإن باقي الفرضيات حتى الخاطئ منها يبقى لها تفسير من المحتمل أن يقودنا إلى فرضيات جديدة. وعندما نحصل على عدة فرضيات علمية صحيحة، يمكن أن نجمعهم مع بعضها البعض لصنع نظرية.
مفهوم النظرية :
تعرّف جامعة كاليفورنيا النظرية بأنها "تفسير واسع وطبيعي لمجموعة واسعة من الظواهر. النظريات موجزة ومتماسكة ومنهجية وتنبؤيه وقابلة للتطبيق على نطاق واسع.
النظرية العلمية ليست النتيجة النهائية للمنهج العلمي، فيمكن إثبات أو رفض هذه النظريات. ويمكن تحسين النظريات أو تعديلها كلما تم جمع المزيد من المعلومات بحيث تصبح دقة التنبؤ أكبر بمرور الوقت.
النظريات هي أسس لتعزيز المعرفة العلمية ولتطبيق المعلومات المجمعة للاستخدام العملي. يستخدم العلماء النظريات لتطوير الاختراعات أو إيجاد علاج لمرض ما.
يعتقد البعض أن النظريات تصبح قوانين، لكن النظريات والقوانين لها أدوار منفصلة ومتميزة في المنهج العلمي. القانون هو وصف لظاهرة ملحوظة في العالم الطبيعي والتي تكون صحيحة في كل مرة يتم اختبارها. لا تفسر القوانين سبب صحة شيء ما، إنها تنص فقط على صحتها. ومن ناحية أخرى، تشرح النظرية الملاحظات التي تم جمعها أثناء العملية العلمية. لذلك، القانون والنظرية جزء من العملية العلمية، لكنهما جانبان مختلفان للغاية.
علاوة على ذلك، لا يمكن عادةً اختبار النظريات وقبولها على نفس أسس القوانين. في حين أن القانون يعبر عن علاقة موحدة بين مجموعة صغيرة من الأشياء التي يمكن ملاحظتها، فإن النظريات العلمية لها نطاق أكبر بكثير، وتشرح مجموعة متنوعة من هذه القوانين وتتنبأ بأخرى لم يتم اكتشافها بعد.
بعض الفرضيات العلمية :
-
العالم ماكس بلانك عندما أراد أن يفسر الإشعاع الحراري الصادر من الأجسام، قال إن هذا الإشعاع ينطلق من الأجسام على شكل حزم من الطاقة وليس على شكل أمواج و هذه فرضية يجب إثباتها، بلانك لم يثبتها لكنه استعمل هذه الفرضية لاشتقاق قانون بلانك الذي تبين فيما بعد أنه صحيح ويتوافق مع الواقع التجريبي وبالتالي تكون الفرضية صحيحة.
-
ألبرت آينشتاين عندما وضع نظريته النسبية الخاصة افترض أن سرعة الضوء في الفراغ كمية ثابتة لا تعتمد على سرعة الراصد أو المشاهد، وهذه فرضية اعتمد عليها لبناء نظريته فيما بعد.
-
من الفرضيات الخاطئة، فرضية أن الكائنات الحية تطورت من مادة غير حية، هذه الفرضة تم رفضها عام 1668 من قبل الطبيب الإيطالي فرانشيسكو ريدي ومن ثم عام 1859 من قبل عالم الأحياء الدقيقة الفرنسي لويس باستور.
بعض القوانين العلمية :
-
قانون أرخميدس، الذي ينص على أن الجسم المغمور كلياً او جزئياً في السائل يتم رفعه بقوة مساوية لوزن السائل المزاح، وتعتمد هذه القوة على كثافة السائل وحجم الجسم ولكن ليس على شكله.
-
قانون المرونة للعالم روبرت هوك، الذي ينص على أنه إذا كان جسم مثل الزنبرك ممدوداً بمقدار مسافة محددة، فإن القوة اللازمة لإعادة الزنبرك لوضعه الطبيعي تتناسب مع هذه المسافة.
-
قانون بيرنولي لديناميكيا السوائل، الذي ينص على أنه عند تدفق سائل من الأعلى إلى الأسفل ضمن أنبوب فإن ضغط السائل يتغير أثناء التدفق، هذا القانون يربط بين الضغط وسرعة التدفق وارتفاع السائل.
-
قانون دالتون للضغوط الجزئية، الذي ينص على أن إجمالي الضغط الذي يمارسه مزيج من الغازات ضمن وعاء يساوي مجموع الضغوط المنفصلة التي قد يمارسه كل غاز على حدى عندما يشغل الحجم الكامل لهذا الوعاء.
-
قانون فورييه للتوصيل الحراري، الذي ينص على أن تدفق الحرارة ضمن وحدة المساحة والزمن يتناسب مع تدرج فرق درجة الحرارة.
بعض النظريات العلمية :
-
نظرية المعلومات عام 1948 للعالم كلود شانون، التي قدمت الأساس الرياضي لعلوم الاتصالات والإلكترونيات والكمبيوتر.
-
نظرية الألعاب في الخمسينيات للعلماء ناش ونيومان ومورجنسترن، في مجال علم الاقتصاد.
-
نظرية الأكسجين للعالم لافوازييه عام 1770، التي تنص على أن الأكسجين يتحد مع المواد أثناء احتراقها، هذه النظرية مهدت الطريق للكيمياء الحديثة.
-
نظرية الصفائح التكتونية بين عامي 1912 و 1960 عن تحرك القارات للعلماء فيجنر وويلسون.
-
نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين عام 1905، التي دمجت الفضاء مع الوقت، والمادة مع الطاقة، وجعلت القنابل الذرية ممكنة، وتقول بأنك تقدمك بالعمر سيكون أبطأ في الفضاء.
-
نظرية النسبية العامة لأينشتاين عام 1915، التي أوضحت مفهوم الزمكان المنحني، واتساع الكون والثقوب السوداء.
-
نظرية الكم لأينشتاين وبلانك وبور وهايزنبرغ وشرودنغر وبورن وديراك بين عامي 1900 و 1926، التي غيرت مفهوم الفيزياء الكلاسيكية تماماً وكشفت خصوصيات الطبيعة.
-
نظرية التطور عن طريق الاصطفاء الطبيعي لداروين عام 1859، التي تنص على أن الطبيعة تبقي على الصفات القوية وتنفي الصفات الضعيفة من خلال الطفرات الوراثية.
-
نظرية مركزية الشمس لكوبرنيكوس عام 1543، التي تنص على أن الكواكب تدور حول الشمس وليس العكس.
♦ عند تعارض نظريتين يلجأ العلماء للملاحظات والاختبارات والتنبؤات لمعرفة النظرية الصحيحة، وفي النهاية إمّا أن يتم نقض إحدى النظريات تماماً، أو يتم دمج الجوانب الصحيحة لكل نظرية لتشكيل نظرية جديدة.
بعض النظريات الخاطئة :
-
نظرية تمدد الأرض، التي تنص على أن سبب تشكل سلاسل الجبال أو الانجرافات القارية هو أن الأرض تتمدد ويزداد حجمها.
-
نظرية اللاهوب الكيميائي عام 1667، التي تقول بأنه عند احتراق المواد تخرج منها مادة بلا لون أو طعم أو رائحة تسمى اللاهوب أو الفلوجستون.
-
نظرية قنوات المريخ التي كان يُعتقد أنها قنوات مياه على سطح المريخ بنتها كائنات متطورة، وتبيّن لاحقاً أنها مجرد خداع بصري تشكّل نتيجة الغبار والرياح الشديدة.
الخلاصة :
العلم لا ينتهي وهو دائم التغيير، الهدف من العلم هو وصف كيفية عمل الأشياء والتنبؤ كيف ممكن أن تكون هذه الأشياء في المستقبل، سنحتاج للفرضية والنظرية والقانون معاً لفهم الصورة كاملة. يجب أن نثق في العلم على الرغم من ضبابيته وعدم اكتماله، ولكن يجب أن نعلم أنه حتى الجدير بالثقة قد يخذلنا أحياناً.
المراجع :
-
موقع TEDEd لمشاركة المحاضرات العلمية
-
موقع ناسا بالعربي لنشر المقالات العلمية
https://nasainarabic.com/education/articles/view/truth-proof-scince
-
موقع chemistry library للكتب والمقالات العلمية
-
محاضرات علمية على اليوتيوب
-
موقع futurism
https://futurism.com/hypothesis-theory-or-law
-
موقع lifehacker مقالة لباتريك ألان
https://lifehacker.com/the-difference-between-a-fact-hypothesis-theory-and-1732904200
-
الباحثون المصريون، مقالة لتوفيق عاطف، "ما الفرق بين النظرية والفرضية والقانون"
-
موقع siliconrepublic
https://www.siliconrepublic.com/innovation/scientific-theories-proven-wrong
-
موقع livescience
https://www.livescience.com/21457-what-is-a-law-in-science-definition-of-scientific-law.html
-
موقع expii مقالة للكاتبة غابي سليزويسكا
https://www.expii.com/t/scientific-law-definition-examples-10308
-
موقع Britannica مقالة بعنوان "النظرية العلمية" لمجموعة من الكتّاب
https://www.britannica.com/science/scientific-theory
-
موقع neotorama للمقالات العلمية
https://www.neatorama.com/2008/05/12/5-scientific-laws-and-the-scientists-behind-them/
-
موقع sciencenews مقالة للكاتب توم سيغفريد
https://www.sciencenews.org/blog/context/top-10-revolutionary-scientific-theories
يقدم موقع مبتعث للدراسات والاستشارات الاكاديمية العديد من الخدمات في رسائل الماجستير والدكتوراة لطلبة الدراسات العليا .. لطلب اي من هذه الخدمات
