Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.3: Природа науки

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5329

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Чому лося мають роги?

    Ви коли-небудь замислювалися, чому лось, як той, що на малюнку\(\PageIndex{1}\), вирощує великі роги? Роги можуть рости шириною до 1,8 м (6 футів) від кінчика до кінчика! Роги використовувати до багато енергії, щоб рости і носити навколо. Вони можуть навіть попастися в кисті і дерева. Таким чином, вони, здавалося б, більше шкоди, ніж допомога, так якою метою служать роги? І чому вирощують їх тільки самці лосі? Якщо ви коли-небудь задавали такі питання про світ природи, то ви думали, як вчений.

    бик лося
    Ілюстрація\(\PageIndex{1}\): Бик лося в верхньому національному лісі

    Визначення науки

    Наука - це своєрідний спосіб отримання знань про світ природи, який починається з питання, а потім намагається відповісти на питання доказами та логікою. Наука - це захоплююче дослідження всіх чому і як будь-яка цікава людина може мати про світ. Ви можете бути частиною цієї розвідки. Крім вашої цікавості, все, що вам потрібно, - це базове розуміння того, як думають вчені і як робиться наука. У цьому розділі ви дізнаєтеся, як мислити, як вчений.

    Мислення, як вчений

    Мислення як вчений спирається на певні основні припущення. Вчені припускають, що:

    • Природа може бути зрозуміла за допомогою систематичного вивчення.
    • Наукові ідеї відкриті до перегляду.
    • Звукові наукові ідеї витримують випробування часом.
    • Наука не може дати відповіді на всі питання.

    Природа зрозуміла

    Вчені розглядають природу як про єдину систему, керовану природними законами. Відкриваючи природні закони, вчені прагнуть підвищити своє розуміння природного світу. Закони природи виражаються як наукові закони. Науковий закон - це твердження, яке описує те, що завжди відбувається при певних умовах в природі.

    Приклади наукових законів включають закони спадкування Менделя. Ці закони були виявлені австрійським монахом на ім'я Грегор Мендель (рис.\(\PageIndex{2}\)) в середині 1800-х років. Закони описують, як певні риси успадковуються від батьків їх нащадкам. Хоча Мендель відкрив свої закони спадкування, експериментуючи з рослинами гороху, тепер ми знаємо, що закони застосовуються до багатьох інших організмів, включаючи людей. Закони описують, як ми успадковуємо відносно прості генетичні риси, такі як група крові, від наших батьків. Наприклад, якщо ви знаєте групи крові своїх батьків, ви можете використовувати закони Менделя, щоб передбачити свої шанси на наявність певної групи крові.

    Барбара МакКлінток (Рисунок\(\PageIndex{2}\)) додала до нашого розуміння спадщини в 1950-х роках, виявивши, як хромосоми обмінюються інформацією під час мейозу. Мейоз - це те, як організми виробляють репродуктивні клітини (такі як яйцеклітина або сперма). Макклінток працював з кукурудзою і, використовуючи колірні риси в ядрах, продемонстрував, як кросинг-овер використовується для обміну інформацією між хромосомами. Розуміння того, як працює кросинг-овер, має важливе значення для нашого розуміння спадщини, оскільки воно пояснює, чому використання менделівських правил спадкування не завжди дає правильні співвідношення.

    Портрет Грегора Менделя
    Марбара МакКлінток
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Наука - це безперервний процес отримання знань. Грегор Мендель відкрив закони спадкування в середині 1800-х років. Барбара МакКлінток уточнила ці закони в 1950-х роках. Багато інших вчених також внесли свій вклад в наше розуміння спадщини.

    Наукові ідеї відкриті до змін

    Наука - це скоріше процес, ніж набір знань. Вчені завжди тестують і переглядають свої ідеї, і в міру проведення нових спостережень існуючі ідеї можуть бути оскаржені. Ідеї можуть бути замінені новими ідеями, які краще відповідають фактам, але частіше існуючі ідеї просто переглядаються. Наприклад, коли вчені виявили, як гени контролюють генетичні риси, вони не викинули закони спадкування Менделя. Нові відкриття допомогли пояснити, чому закони Менделя застосовуються до певних рис, але не до інших. Вони показали, що закони Менделя є частиною більшої картини. Через багато нових відкриттів з плином часу вчені поступово будують все більш точне і детальне розуміння природного світу.

    Зрідка наукові ідеї змінюються кардинально. Радикальні зміни в наукових уявленнях отримали назву зміни парадигми філософом Томасом Куном в 1962 році. Кун погодився, що наукові знання зазвичай накопичуються поступово, оскільки нові деталі додаються до усталених теорій. Однак Кун також стверджував, що час від часу відбувається наукова революція, в якій нинішні теорії відмовляються і на їх місце займають абсолютно нові ідеї.

    Хоча серед вчених ведуться суперечки щодо того, що являє собою зміну парадигми, теорія еволюції широко прийнята як хороший приклад у біології. Насправді деякі вчені стверджують, що це єдиний приклад зміни парадигми в біології. До публікації Чарльзом Дарвіном своєї теорії еволюції в 1860-х роках більшість вчених вважали, що Бог створив живі види і що види на Землі не змінилися з моменту їх створення. Спираючись на безліч доказів та логічних аргументів, Дарвін продемонстрував, що види можуть змінюватися і що нові види можуть виникнути з вже існуючих. Це була настільки радикальна зміна наукового мислення, що Дарвін неохоче публікував свої ідеї, побоюючись негативної реакції з боку інших вчених і громадськості. Дійсно, Дарвіна спочатку висміювали за свою еволюційну теорію, але з часом вона отримала широке сприйняття і стала наріжним каменем всіх наук про життя.

    Наукові знання можуть бути тривалими

    Багато наукових ідей витримали випробування часом. Наприклад, близько 200 років тому вчений Джон Далтон запропонував атомну теорію — теорію про те, що вся матерія складається з крихітних частинок, званих атомами. Ця теорія діє і сьогодні. Протягом двох століть з моменту першої пропозиції теорії було вивчено набагато більше про атоми та ще менші частинки, з яких вони складаються. Тим не менш, ідея про те, що вся матерія складається з атомів, залишається дійсною. Є багато інших прикладів основних наукових ідей, які були перевірені неодноразово і визнані здоровими. Ви дізнаєтеся про багатьох з них, вивчаючи біологію людини.

    Не на всі питання може відповісти наука

    Наука спирається на докази та логіку, а докази походять із спостережень. Тому наука займається тільки речами, які можна спостерігати. Спостереження - це все, що виявляється через людські органи чуття або за допомогою приладів та вимірювальних приладів, які розширюють почуття людини. Речі, які неможливо спостерігати або виміряти сучасними засобами - наприклад, надприродні істоти чи події - знаходяться поза межами науки. Розглянемо ці два питання про життя на Землі:

    • Чи розвивалося життя на Землі з часом?
    • Чи було життя на Землі створено надприродним божеством?

    На перше питання наука може відповісти на підставі таких наукових доказів, як скам'янілості і логічні аргументи. Друге питання може бути питанням переконання, але не може бути зібрано жодних доказів, щоб підтвердити або спростувати це. Тому вона знаходиться поза сферою науки.

    Характеристика: Біологія людини в новині

    Наукові дослідження часто повідомляються в популярних ЗМІ. Насправді, саме так більшість людей дізнаються про нові наукові висновки. Інформування громадськості про наукові дослідження є цінною медіа-послугою, але види наукових досліджень, про які повідомляються, можуть призвести до спотвореного сприйняття громадськістю того, що таке наука і наскільки достовірними є її результати. Чому? Насправді існує два типи науки, які часто називають наукою консенсусу та прикордонною наукою. Останній тип науки - це тип, який зазвичай робить новини, але ЗМІ, як правило, не розрізняють ці два типи. Тому багато людей можуть зробити висновок, що те, що вони читають про прикордонну науку, характерно для всієї науки.

    • Наука консенсусу відноситься до наукових ідей, які досліджувалися протягом тривалого періоду часу і за які накопичилася велика кількість доказів. Цей тип досліджень, як правило, добре вписується в сучасні наукові парадигми. Хорошим прикладом консенсусної науки є глобальні зміни клімату. Дані, що показують вплив підвищення рівня атмосферного вуглекислого газу внаслідок діяльності людини на глобальне потепління, накопичуються протягом багатьох десятиліть. Сьогодні практично всі кліматологи сходяться на думці, що відбувається глобальне потепління і що людські дії значною мірою відповідають за це. Однак нечисленні науковці - і багато політиків - які не згодні з консенсусною думкою, отримують більшу увагу ЗМІ, оскільки консенсусна думка є «старою» новиною. Висновки надходять протягом багатьох років, і нові дослідження в цій галузі продовжують знаходити подібні результати.
    • Прикордонна наука, навпаки, відноситься до наукових ідей, які є відносно новими і ще не підтверджені багаторічними науковими доказами. Прикордонні дослідження відбуваються на кордоні знань в певній галузі. Хорошим прикладом прикордонної науки є дослідження передбачуваного зв'язку між холестерином в раціоні і холестерином в крові. Спільна думка протягом багатьох років полягала в тому, що дієта з високим вмістом холестерину підвищує рівень холестерину в крові, що може привести, в свою чергу, до серцево-судинних захворювань. Недавні дослідження, що оскаржують цю прийняту думку, виявили, що гени відіграють більш важливу роль, ніж дієта, в крові рівня холестерину та ризику серцево-судинних захворювань.

    ЗМІ, як правило, зосереджуються на прикордонній науці, оскільки це здається суперечливим і може призвести до великих нових наукових проривів. З більшою кількістю досліджень ідеї в прикордонній науці можуть бути підтримані більшою кількістю доказів, отримати більш широке визнання і стати консенсусом науки. У деяких випадках прикордонна наука, яка суперечить сучасній парадигмі, може навіть призвести до зміни парадигми. Однак замість цього може статися навпаки. Додаткові дослідження можуть підірвати початкові висновки прикордонних досліджень, щоб нові та захоплюючі ідеї були відхилені. На жаль, коли пізніше виявляється, що прикордонна наука помиляється, люди можуть зробити висновок, що вся наука, включаючи науку консенсусу, ненадійна.

    Рецензія

    1. Визначте науку.
    2. Яка загальна мета науки?
    3. Визначте чотири основні припущення, які роблять вчені, вивчаючи світ природи.
    4. Поясніть, чому наука не може дати відповіді на всі питання.
    5. Чи повинні спостереження в науці робити неозброєним оком? Чи можете ви придумати спосіб, яким вчені могли б зробити спостереження про те, що вони не можуть безпосередньо побачити?
    6. Якщо щось не можна спостерігати, чи можна це перевірити науково?
    7. Як ви думаєте, що було б більш сприйнятливим до спростування - висновки, зроблені з прикордонної науки або консенсусної науки? Поясніть свої міркування.
    8. Наукові знання будуються на собі. Наведіть приклад наукової ідеї з читання, де початкова ідея розширилася в міру просування науки.
    9. Як називається кардинальна зміна наукового розуміння?
    10. Обговоріть це твердження: «Наукові ідеї завжди змінюються, тому їм не можна довіряти». Як ви вважаєте, це правда?
    11. Правда чи брехня: Наука - це процес.
    12. Правда чи помилково: Науковий закон описує те, що відбувається більшу частину часу за певних умов.
    13. Що є одним свідченням того, що життя на Землі еволюціонувало з часом?
    14. Чому ви вважаєте, що з розвитком технологій наукові знання розширюються?

    Дізнатися більше

    https://bio.libretexts.org/link?16713#Explore_More

    Атрибуції

    1. Moose Superior від USDA Лісова служба, публічне надбання через Вікісховище
    2. Грегор Мендель від Уго Ільтіса через бібліотеку Wellcome, Лондон, публічне надбання через Wikimedia Commons
      1. Барбара МакКлінток Мітсонівським інститутом/Науковою службою; Відновлено Адамом Куерденом, публічне надбання через Wikimedia Commons
    3. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0