2007/Aug/22

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์

เป็นความรู้ที่ได้จากธรรมชาติ โดยใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์แสวงหาความรู้ จำแนกได้เป็น 6 ประเภท

1. สมมติฐาน (Hypothesis) เป็นข้อความซึ่งนักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้น เพื่อความคาดคะเนคำตอบของปัญหาล่วงหน้า ก่อนที่จะทำการทดลอง สมมติฐานใดจะเป็นที่ยอมรับหรือไม่ ขึ้นอยู่กับหลักฐานเหตุผลที่จะสนับสนุนหรือคัดค้าน ทั้งทางตรง และทางอ้อม ตัวอย่างเช่น

ถ้าเพิ่มตัวทำละลาย จุดเดือดของสารละลายจะเพิ่มขึ้น

ถ้าเพิ่มปริมาณปุ๋ยให้กับพืชมากเกินไป พืชจะเฉาตาย

การศึกษาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในระยะเริ่มต้นจากการสังเกตเป็นส่วนใหญ่ จึงยกให้เป็นความศักดิ์สิทธิ์ โชคลาง เมื่อไม่สามารถหาข้อมูลได้เพียงพอ ต่อมาได้มีเครื่องมือช่วยในการค้นคว้า เช่น กล้องโทรทัศน์ กล้องจุลทรรศน์ จึงทำให้มีความรู้ทางวิทยาศาสตร์ถูกต้อง เช่น ปรากฏการณ์น้ำขึ้น น้ำลง การแบ่งเซลล์ ฯลฯ

2.ข้อเท็จจริง ( Fact )หมายถึง ความรู้ที่ได้จากการสังเกตโดยตรง หรือโดยอ้อม และจะต้องเป็นความจริงเสมอเมื่ออยู่ในสถานการณ์นั้น แต่การสังเกตข้อเท็จจริงอาจผิดพลาดได้ ข้อเท็จจริงถือว่าเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของความรู้เป็นอนุภาคที่สามารถสังเกตได้ ทดลองได้ เป็นอนุภาคที่สังเกตหรือทดลองได้ผลเหมือนเดิมทุกครั้ง ข้อเท็จจริงเพียงอย่างเดียวจะไม่มีความหมายแต่อย่างใดในวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างข้อเท็จจริง เช่น

- เงาจะเกิดด้านหลังวัตถุที่มากั้นทางเดินของแสง

- น้ำไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ

-ตั๊กแตนจะเปลี่ยนสีไปตามสีของสิ่งแวดล้อม

- น้ำแข็งจะจมในแอลกอฮอล์

3.มโนมติ ( Concept ) หมายถึง ความคิดหลัก ( Mainidia) ของคนที่มีต่อวัตถุ เหตุการณ์ หรือปรากฏการณ์ธรรมชาติ แต่ละบุคคลนั้นอาจไม่เหมือนกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประสบการณ์ ความรู้เดิม วุฒิภาวะของบุคคลนั้น เกิดจากการนำข้อเท็จจริงมาศึกษาหรือเปรียบเทียบความเหมือน ความแตกต่างสรุปรวมลักษณะที่สำคัญ มองเห็นความสัมพันธ์ของสิ่งนั้น ๆ สร้างเป็นความคิดหลักในรูปที่แสดงถึงความเข้าใจ ทำให้นำไปใช้ในการบรรยาย อธิบาย หรือพยากรณ์เหตุการณ์ วัตถุหรือ ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องได้ ภาษาไทยอาจใช้คำศัพท์ต่างกันออกไปเช่น ความคิดรวบยอด สังกัป มโนทัศน์ มโนภาพ มโนมติในวิชาวิทยาศาสตร์จำแนก ได้ดังนี้

3.1 มโนมติเกี่ยวกับการจัดแบ่งประเภท เป็นมโนมติที่บ่งถึงคำจำกัดความ คำอธิบาย หรือชี้แจงคุณสมบัติของสิ่งของ ปรากฏการณ์ หรือเหตุการณ์ ตัวอย่างเช่น

- กล้องจุลทรรศน์ คือ เครื่องมือที่ใช้ส่องขยายดูวัตถุที่มีขนาดเล็กที่ยากต่อการดูด้วยตาเปล่า

- รถยนต์เป็นยานพาหนะที่มี 4 ล้อ มีเกียร์ มีพวงมาลัย มีคลัตช์ มีเบรค มีเครื่องยนต์ และใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิงในการขับเคลื่อน

- แมลงคือสัตว์ที่มี6 ขาและลำตัวแบ่งออกเป็น 3 ส่วน

3.2 มโนมติเกี่ยวกับความสัมพันธ์ เป็นมโนมติที่บ่งถึงความสัมพันธ์ของเหตุการณ์ หรือสิ่งของ ทั้งในเชิงเปรียบเทียบและในเชิงเป็นเหตุเป็นผลต่อกัน ตัวอย่างเช่น

- วัตถุจะเปลี่ยนสถานะถ้าได้รับความร้อน

- แรงเป็นความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับความเร่ง

- คนในเขตหนาวต้องการอาหารประเภทไขมันมากว่าคนในเขตร้อน

3.3 มโนมติเกี่ยวกับสิ่งที่มองไม่เห็น เป็นมโนมติที่เกิดจากจินตนาการของนักวิทยาศาสตร์ในการพยายามอธิบายคุณลักษณะของสิ่งบางสิ่งที่ไม่อาจจะสังเกตได้โดยตรง แต่มีหลักฐานหรือสังเกตจากปรากฏการณ์สนับสนุนว่าเป็นไปได้ เช่น

- แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

- อะตอมประกอบด้วยอนุภาคโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน

4. หลักการ ( Principle )เป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่เกิดจากกลุ่มของมโนคติที่สังเกตและทดลองซ้ำได้ผลเหมือนเดิม ทุกคนเข้าใจตรงกัน สามารถนำไปใช้อ้างอิง พยากรณ์ และแก้ปัญหาเหตุการณ์ หรือปรากฏการณ์ ที่เกี่ยวข้องได้ หลักการเกิดจากการนำเกิดจากการนำมโนมติที่สัมพันธ์กันหลาย ๆ ข้อเท็จจริงมาผสมผสานกัน

5. ทฤษฎี (Theory ) คือ คำอธิบาย หรือความคิดที่ได้จากสมมติฐานที่ผ่านการตรวจสอบหลาย ๆ

ครั้ง และใช้อ้างอิง ทฤษฎีเป็นความคิดของนักวิทยาศาสตร์ อาจจะถูกหรือผิดก็ได้ ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงได้ เมื่อได้รับข้อเท็จจริงเพิ่มขึ้นการสร้างทฤษฎี ต้องอาศัยข้อมูลที่รวบรวมได้ โดยการสังเกต การวัด การทดลอง หรือจากแหล่งข้อมูลอื่น ๆ แล้วจึงใช้วิธีอนุมานร่วมกับการสร้างจินตนาการ เพื่อกำหนดข้อความที่จะนำไปอธิบายถึงความสัมพันธ์ของเหตุและผลที่เกี่ยวข้อง บางครั้งก็ต้องอาศัยจินตนาการ ความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ทฤษฎีขึ้นมา ตัวอย่างเช่น

ทฤษฎีโมเลกุลของแม่เหล็ก กล่าวว่า สารแม่เหล็กทุกชนิดจะมีโมเลกุล ซึ่งมีอำนาจแม่เหล็กอยู่ แต่ละโมเลกุลจะประกอบด้วยขั้วเหนือและใต้ หากโมเลกุลแม่เหล็กเหล่านี้ เรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบขั้วเหนือจะชี้ไปทางปลายหนึ่งของแท่งแม่เหล็ก ส่วนทางขั้วใต้จะชี้ไปอีกปลายด้านด้านหนึ่งจึงเกิดมีขั้วอิสระที่ปลายทั้งสองข้าง

ทฤษฎีนี้เป็นที่ยอมรับกันทั่วไป เพราะ

- สามารถนำไปอธิบายข้อเท็จจริงที่ว่า แม่เหล็กดูดเหล็กได้ แม่เหล็กขั้วเหมือนกัน จะผลักกัน ขั้วต่างกัน จะดูดกัน

- สามารถอนุมานไปเป็นกฎที่เกี่ยวข้องกับการดึงดูด และการผลักกันระหว่างขั้วแม่เหล็กได้

- สามารถพยากรณ์ได้ว่า ถ้านำเหล็กไปตัดออกเป็นท่อน แต่ละท่อนยังคงสภาพเป็นแม่เหล็กอยู่ เพราะแต่ละท่อนมีโมเลกุลที่เป็นแม่เหล้กเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบอยู่แล้ว

6. กฎ ( Law )คือ หลักการที่มีความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผล สามารถเขียนแทนด้วยสมการได้ กฎสามารถสังเกตหรือทดสอบได้ผลเหมือนเดิมทุกครั้ง แต่ถ้าผลจากการสังเกตหรือจากการทดสอบใดขัดแย้งกับกฎ กฎนั้นจะต้องยกเลิกไป ตัวอย่างกฎทางวิทยาศาสตร์

- ถ้าเอาขั้วแม่เหล็กเหมือนกันมาไว้ใกล้กัน มันจะผลักกัน แต่ถ้าขั้วต่างกันมันจะดูดกัน

- น้ำเมื่อเย็นลงจนเป็นน้ำแข็งปริมาตรของมันจะมากขึ้น

- เมื่อปราศจากการโค้งงอของชั้นหิน ชั้นหินที่อยู่ลึกกว่าจะมีอายุมากกว่า

- กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎข้อที่ 1 วัตถุจะเคลื่อนที่ หรือจะหยุดนิ่ง หรือจะเปลี่ยนแปลงความเร็วจะต้องมีแรงภายนอกไปกระทำ

กฎข้อที่ 2 แรงภายนอกแปรเปลี่ยนตามอัตราการเปลี่ยนแปลงของโมเมนต์

กฎข้อที่ 3 แรงกริยา เท่ากับ แรงปฏิกริยา

- โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยไฮโดรเจน 2 อะตอม และออกซิเจน 1 อะตอม

- โครโมโซมสร้างขึ้นใหม่โดยจำลองตัวมันเองได้

- กฎของโอห์ม (Ohm S law ) คือ ถ้าอุณหภูมิของวัตถุตัวนำคงที่ อัตราส่วนระหว่างความต่างศักย์กับกระแสไฟฟ้าย่อมมีค่าคงที่ เขียนเป็นสมการได้ดังนี้

V = IR ;V คือ ความต่างศักย์

I คือ กระแส

R คือ ค่าคงที่ หรือ ความต้านทานไฟฟ้า

หลักการและกฎมีความคล้ายคลึงกัน ใช้แทนกันได้เพราะต่างเป็นข้อสรุปจากข้อเท็จจริงและมโนมติ ความรู้ที่เป็นหลักการและกฎเป็นความรู้ที่มีอยู่ในธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้สร้างขึ้นมา เพียงแต่นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความจริงเท่านั้น


edit @ 2007/08/22 22:46:52