الدليل في العلم؟ إنهم ليسوا كذلك

ماذا نعني حقًا بالبحث ، وكيف يساعد في الحصول على معلومات لفهم الأشياء؟ سيصاب بخيبة أمل شديدة الأشخاص الذين يتوقعون أدلة في كل دراسة بحثية.

بالنسبة لي ، كما هو الحال بالنسبة للفيزيائي الفلكي ، فإن العلم هو ما أعيش. يتم التعبير عن معظم المعلومات التي قرأتها وسمعتها بلغة علمية ، والتي بالنسبة للمبتدئين لا يمكن أن تبدو أكثر من المصطلحات والغموض. ولكن نادراً ما توجد كلمة معينة في المحادثات والنصوص حول العلوم - وهذه الكلمة هي "برهان". في الواقع ، لا يفعل العلم سوى القليل "لإثبات" أي شيء.

يمكن أن تتسبب هذه الكلمات في التعبير عن المفاجأة على وجهك ، خاصة لأن وسائل الإعلام تخبرنا باستمرار كيف يثبت العلم هذا أو ذاك ، وبعض الأشياء الخطيرة ذات العواقب بعيدة المدى - مثل ، على سبيل المثال ، ما يفترض أن الكركم يمكن أن يحل محله 14 عقارًا - أو أكثر من الأشياء التافهة ، مثل العلماء أثبتوا أن جبن الموزاريلا هو الجبن المثالي للبيتزا.

ومن المؤكد أن العلم نفسه أثبت هذه الأشياء وأشياء أخرى كثيرة؟ ولا!

الرياضيات المسار

يثبت علماء الرياضيات الأشياء ، وهذا يعني شيئًا محددًا للغاية. طرح علماء الرياضيات مجموعة معينة من القواعد والبديهيات الأساسية ، وحدد العبارات التي تصبح صحيحة في إطار هذه المنصة.


تمثال إقليدس مع بعض إضافة مثيرة للاهتمام إلى التمرير

واحدة من أشهر المنصات هي الهندسة القديمة لإقليدس . مع مجموعة صغيرة من القواعد التي تحدد مساحة مسطحة مثالية ، تعرق عدد لا يحصى من الأطفال على مدى بضعة آلاف من السنين الماضية على دليل نظرية فيثاغورس فيما يتعلق بعلاقة جوانب المثلثات اليمنى ، أو على حقيقة أن الخط المستقيم يتقاطع مع دائرة في ما لا يزيد عن مكانين ، أو فوق جبل من الآخرين. التصريحات التي تبين أنها صحيحة بموجب القواعد الإقليدية.

وإذا كان عالم إقليدس مثاليًا ، محددًا بخطوط مستقيمة ودوائر ، فإن الكون الذي نعيش فيه ليس كذلك على الإطلاق. الأشكال الهندسية المرسومة بالقلم الرصاص على الورق هي مجرد تقريب لعالم إقليدس ، حيث البيانات الحقيقية مطلقة.

على مدى بضع مئات من السنوات الماضية ، بدأنا نفهم أن الهندسة ليست شيئًا بسيطًا كما وصفها إقليدس ، وأن علماء الرياضيات العظماء مثل Gauss و Lobachevsky و Riemann أعطونا هندسة المنحنيات والأسطح المجعدة.

في الهندسة غير الإقليدية ، هناك مجموعة جديدة من البديهيات والقواعد الأساسية ، ومجموعة جديدة من العبارات المتعلقة بالحقيقة المطلقة ، والتي يمكننا إثباتها. تثبت هذه القواعد أنها مفيدة للغاية للتوجيه على هذا الكوكب المستدير تقريبًا. أحد الإنجازات العظيمة التي حققها آينشتاين هو أنه أظهر كيف يمكن للفساد الزماني أن يفسر الجاذبية.

ومع ذلك ، فإن العالم الرياضي للهندسة غير الإقليدية هو نقي ومثالي ، وبالتالي ، فهو مجرد تقريب لعالمنا القذر.

ما هو العلم؟

لكن هناك رياضيات في العلم - أنت تصرخ! لقد قمت للتو بإلقاء محاضرات حول المجالات المغناطيسية والتكامل الخطي وتدوين المتجهات ، وأنا متأكد من أن طلابي سيوافقون بسهولة على أن العلم مليء بالرياضيات.


ألبرت أينشتاين

والنهج هو نفسه كما في الرياضيات: تحديد البديهيات ، ودراسة العواقب.

Einstein's E = mc ² الشهير ، المستمد من الفرضيات حول كيفية رؤية قوانين الكهرومغناطيسية من قبل مختلف المراقبين ، نظريته النسبية الخاصة ، مثال ممتاز على هذا النهج. لكن مثل هذه الأدلة الرياضية ليست سوى جزء من تاريخ العلم.

الجزء المهم ، الذي يحدد العلم ، هو ما إذا كانت مثل هذه القوانين الرياضية هي وصف دقيق للكون الذي نلاحظه. وللإجابة على هذا السؤال ، نحتاج إلى جمع البيانات باستخدام الملاحظات والتجارب مع الظواهر الطبيعية ، ثم مقارنتها بالتنبؤات والقوانين الرياضية. والكلمة الرئيسية في كل هذا المشروع هي "الأدلة".

مخبر العلوم

الجزء الرياضي نظيف وواضح ، والملاحظات والتجارب محدودة بالتكنولوجيا والشكوك. يتم مقارنة مقارنة هذين المجالين في المجال الرياضي للإحصاءات والاستنتاجات.

يعتمد الكثير ، ولكن ليس جميعًا ، على نهج محدد لهذه المشكلة ، يُعرف باسم الاستنتاج البايزي ، والذي يسمح لنا بتضمين أدلة من الملاحظات والتجارب في المنطقة التي نعرفها وتحديث إيماننا بوصف معين للكون.


هناك طريقة واحدة لهذه التفاح

الاقتناع في هذه الحالة يعني مدى ثقتك في أن نموذجًا معينًا هو وصف دقيق للطبيعة ، بناءً على ما تعرفه. هذا يشبه إلى حد ما وضع رهان على نتيجة محددة.

يبدو وصفنا للجاذبية جيدًا جدًا ، لذلك هناك فرصة أن تسقط تفاحة من فرع على الأرض. لكن لدي ثقة أقل في أن الإلكترونات عبارة عن حلقات صغيرة من الأوتار تدور وتتحرك في دائرة ، كما تقترح نظرية الأوتار الفائقة ، والفرص هي أنها فقط قادرة على تقديم وصف دقيق للظواهر المستقبلية.

لذلك ، العلم أشبه بتجربة جارية تُعرض فيها هيئة المحلفين على تيار مستمر من الأدلة. ولكن لا يوجد أي مشتبه به واحد ، ويتم تزويدهم بانتظام بالمزيد والمزيد من المشتبه بهم الجدد. في ضوء الأدلة ، تعمل هيئة المحلفين باستمرار على تحديث وجهة نظرها حول المسؤول عن البيانات.

ولا يصدرون أبداً حكماً نهائياً بالذنب أو البراءة ، لأن الأدلة تُجمع باستمرار ، ويحاكم جميع المشتبه فيهم الجدد. كل ما يمكن أن تفعله هيئة المحلفين هو أن تقرر ما إذا كان المشتبه فيه مذنبا أكثر من الآخر.

ماذا أثبت العلم؟

بالمعنى الرياضي ، على الرغم من كل سنوات البحث حول كيفية عمل الكون ، لم يثبت العلم أي شيء.


في هذا المكان في 1 أبريل 1780 لم يحدث شيء.

كل نموذج نظري هو وصف جيد للكون من حولنا ، على الأقل في بعض النطاقات المفيدة.

لكن دراسة مناطق جديدة تكشف لنا أوجه قصور تقلل من إيماننا بأن وصفًا معينًا يمثل بدقة ما يحدث في تجاربنا ، ويمكن أن ينمو إيماننا بالأوصاف البديلة.

هل سنتعلم الحقيقة أخيرًا ونكتشف القوانين التي تحكم عمليات الكون حقًا؟ على الرغم من أن درجة ثقتنا في بعض النماذج الرياضية يمكن أن تصبح أكثر فأكثر ، بدون عدد لا نهائي من الفحوصات ، كيف يمكننا التأكد من أنها حقيقة؟

أعتقد أنه سيكون من الأفضل ترك الكلمة الأخيرة لواحد من أعظم علماء الفيزياء ، ريتشارد فاينمان ، موضحا معنى أن يكون عالما: "لدي إجابات تقريبية ومعتقدات محتملة بدرجات متفاوتة من اليقين بشأن أشياء مختلفة ، لكنني لست متأكدا على الإطلاق من أي شيء."