- מהו ניסוי מדעי?
- לשם מה יש ניסויים מדעיים?
- מאפיינים של ניסויים מדעיים
- סוגי ניסויים מדעיים
- דוגמאות לניסויים מדעיים
- השיטה המדעית
אנו מסבירים מהו ניסוי מדעי, לשם מה הוא מיועד והמאפיינים שלו. כמו כן, הסוגים שיש וכמה דוגמאות.
מהו ניסוי מדעי?
ניסויים מדעיים הם השיטה או השיטות בהן משתמשים חוקרים (במיוחד מה שנקרא מדעי קשה או עובדתי) כדי לבדוק את הַשׁעָרָה ביחס לתופעה או חפץ שנחקר.
זה אחד השלבים של שיטה מדעית והוא מבוסס על חקר תופעות מסוימות שנצפו בטבע או בסביבה המבוקרת של המעבדה. ניסוי מורכב מחשיפת התופעה או האובייקט הנחקר למשתנים מסוימים על מנת להסביר או לחזות תוצאות או סיבות והשלכות.
ניסויים משמשים מדענים כדי להדגים כיצד מתרחשים בטוחים תופעת טבע מהאינטרס שלך. לשם כך, יש לשכפל את התופעות הללו במעבדה, השולטת בכל המשתנים, כדי להוכיח שהשערה אינה תוצר של מקרה, אלא של חוק אוניברסלי.
ישנם ניסויים מורכבים, שלוקחים שנים של לימוד, וניסויים פשוטים יותר, המאפשרים אימות מהיר או הפרכה של ההשערה. כולם מבוצעים במדעים כגון ביולוגיה, ה מתמטיקה, ה כִּימִיָה וה גוּפָנִי. לדוגמא: הניסוי שמתבצע למציאת הפתרון לבעיה או הניסוי שמתבצע למציאת התרופה למחלה.
ניסוי מדעי יהיה תקף אם יתקיימו כל שלבי השיטה המדעית. השיטה המדעית היא הליך המשמש במדע כדי לחקור באופן אובייקטיבי ומאומת תופעה, והיא מורכבת משלבים מסוימים: תַצְפִּית והצגת בעיות, ניסוח השערות, ניסויים ו אָנָלִיזָה נתונים ו מסקנות. השיטה המדעית הופיעה במאה השבע-עשרה במהלך המהפכות המדעיות שהביאו איתה את גיל מודרני (נקרא עידן התבונה) והשתכלל במהלך המאה התשע-עשרה ועד היום.
ניסויים מדעיים משתמשים ב- טֶכנוֹלוֹגִיָה ומתחומי ידע שונים כדי להשיג את הדרגה הגבוהה ביותר של שליטה והתבוננות בתופעות שהוא משכפל, כדי שיוכל להגיע להבנה עמוקה של מה שקורה ב טֶבַע. לאחר מכן ניתן לפרסם ולחקור את התוצאה של התנסויות אלה על ידי מדענים אחרים, שאם יחזרו על הניסוי, אמורים להשיג תוצאות דומות, שכן מדובר בעובדות הניתנות לאימות ולא בצירוף מקרים.
לשם מה יש ניסויים מדעיים?
ניסוי הוא הדרך העיקרית לבחון את הידע ההיפותטי של מדענים, כלומר, היא השיטה העיקרית להבחין בין תיאוריות תקפות לבין פסולות. זה חשוב ביותר כי זה אחד ההליכים הדרושים כדי להיות מסוגל לייצר חדש יֶדַע בשדה של מַדָע.
ניסוי הוא שלב חשוב מאוד בשיטה המדעית מכיוון שהוא מאפשר לבדוק השערה ולוודא אם מה שמאמינים תקף ומתרחש בכל המקרים או אם, להיפך, נוצרות תוצאות שאינן מאפשרות להסביר תופעה בכל המקרים. . בניסוי מתבצעים מחקרי שדה ובמקרה שההשערה לא הוכחה יש לבטלה ולגבש השערה חדשה.
סוג זה של הליך התעורר עם הופעת השיטה המדעית, שפיתחה עם הפיזיקאי והפילוסוף האיטלקי גלילאו גליליי במאה ה-16/17. בימי קדם, המדע התנהל באמצעות הַנמָקָה וה חשיבה לוגית פורמלית, כך שתופעות הטבע קיבלו פרשנות על פי ה אמונות מהזמן.
האפשרות להתנסות הובילה לאימות עובדתית ואמפירית של תופעות הטבע. הפילוסוף האנגלי פרנסיס בייקון היה עוד אחד מהמדענים מהמאה ה-16 שביקשו לשים בצד את הידע שהושג באמצעות דדוקציה כדי לחפש מבחנים אמפיריים באמצעות ניסויים.
השימוש בניסויים חיוני לפיתוח עצמאי של המדע והטכנולוגיה, מכיוון שהוא מאפשר לנו להבין יותר וטובה את תפקודם של יצורים חיים והעולם הסובב אותם. ניסוי מאפשר גילוי של טכניקות ותהליכים לפיתוח מדעים שונים ו דיסציפלינותכמו רפואה, טכנולוגיה, ביולוגיה, חַקלָאוּת, מתמטיקה, אַרכֵיאוֹלוֹגִיָה, יחד עם רבים אחרים.
מאפיינים של ניסויים מדעיים
כדי להילקח בחשבון כנכון, ניסויים מדעיים חייבים להיות:
- ניתן לאימות. מדענים אחרים חייבים להיות מסוגלים לבצע את אותו ניסוי באותם תנאים ולהשיג את אותה תוצאה.
- שִׁיטָתִי אי אפשר להשאיר שום מרכיב של הניסוי ליד המקרה, ניסוי הוא הליך שחייב להתבצע בצורה מסודרת ויש לקחת בחשבון את כל המשתנים העומדים על הפרק.
- מַטָרָה לא ניתן להתחשב בדעתו או ברגשותיו של המדען או בהשקפותיו האישיות, אך חייב להיות א תיאור המטרה של מה שקרה.
- נָכוֹן. יש לקבל ולכבד את תוצאות הניסוי, בין אם הן צפויות ובין אם לאו, ובשום מקרה לא ניתן לזייף אותן.
סוגי ניסויים מדעיים
ישנם שני סוגים של ניסויים בהתאם למטרה שנשפתה עליהם:
- ניסוי דטרמיניסטי. הם אותם ניסויים שבהם מחפשים אישור של השערה, כלומר היא מבקשת להדגים או להפריך עקרון מדעי שנוסח קודם לכן.
- ניסוי אקראי. הם אותם ניסויים שבהם התוצאה שתתקבל אינה ידועה, שכן הניסוי מתבצע פשוט כדי לדעת מה קורה, כלומר להרחיב את הידוע לגבי נושא ספציפי.
דוגמאות לניסויים מדעיים
כמה מקרים שבהם נעשה שימוש בניסויים מדעיים הם:
- בדיקת חיסונים. חיסונים הם תכשירים שנותנים ל בני אנוש י בעלי חיים לבנות חסינות נגד מחלות. לפני שמתחילים לחסן אנשים, יש לוודא כי החיסונים בטוחים ויעילים במניעה או הפחתת הסיכונים למחלות. לשם כך, החיסון חייב להיבדק על ידי קבוצות של אנשים או בעלי חיים (בהתאם למקרה) כדי לראות את מידת הצלחת התרופה.
- קביעת גיל גיאולוגי. כדי לגלות כמה זמן עבר מאז שנוצרו מאובנים מסוימים, מתבצע ניסוי מדעי שבו נמדדות עקבות הפחמן 14 (איזוטופ של פחמן) שנותרו בשרידי המאובנים. תהליך זה נקרא תיארוך פחמן רדיואקטיבי והוא נמצא בשימוש נרחב בארכיאולוגיה.
- גילוי של פסטור. פסטור הוא תהליך שבו אתה עובר א נוזל גָבוֹהַ טמפרטורות כדי לחסל את הפתוגנים שהוא עשוי להכיל. הליך זה התגלה על ידי הכימאי הצרפתי לואי פסטר, לאחר סדרת ניסויים בהם ביקש לייצר משקאות מותססים, כמו יין, מבלי לשנות את טעמם או תכונותיהם. הניסויים שלו כללו חשיפת משקאות לדרגות שונות של טמפרטורה ובדיקה כיצד סולק סוג אחד של כימיקלים. שמרים זה השפיע על איכות היין.
- פיתוח פניצילין. פניצילין היא אנטיביוטיקה המורכבת מעין פִּטרִיָה המאפשרת חיסול של בַּקטֶרִיָה. פניצילין התגלה על ידי המדען האנגלי אלכסנדר פלמינג, שחזר מחופשה, צפה כיצד פטרייה פעלה נגד תרבית חיידקים במעבדתו. על בסיס זה נערכו בדיקות וניסויים לבודד את החומר שהפריש עובש, שהיה זה שפעל נגד חיידקים. צוות אוניברסיטת אוקספורד עבד תחילה בבעלי חיים ולאחר מכן בבני אדם כדי לבדוק את ההשפעות של החומר הזה. פניצילין החל לשמש ב מלחמת העולם השנייה והוא אחד המרכיבים העיקריים שנלחם בזיהומים חיידקיים.
- פיתוח רדיולוגיה. רדיולוגיה היא ענף הרפואה המשתמש בקרניים כדי להתבונן בפנים הגוף ולשלוט בתפקודו הנכון. את השימוש שניתן לתת לקרני רנטגן גילה הפיזיקאי הגרמני וילהלם קונרד רונטגן כאשר ביצע ניסויים בקרניים וגילה שהן עוברות דרך מספר רב של עצמים וחומרים.
- רפלקס מותנה. הרפלקס המותנה הוא הפעולה או ההשפעה המתרחשת אצל אדם לפני גירוי ניטרלי מסוים. לצורך גילויו, הפיזיולוגים הרוסי איבן פבלוב ערך ניסויים עם כלבים ושם לב שהכלבים מריחים גם כשהמזון לא היה לפניהם, מכיוון שהם קשרו גירויים ניטרליים מסוימים לרעיון הקרבה של המזון. לפיכך, פבלוב הציג מטרונום שהוא ניגן בו לפני שהביא את האוכל ולאחר מספר ימים גילה שהכלבים מריחים ב נשמע של המטרונום ושהם יכולים להתייחס לגירוי, שהיה בהתחלה ניטרלי, עם השפעה: אוכל.
- שיבוט מלאכותי. ה שיבוט מלאכותי הוא ההליך המדעי שבו מבקשים ליצור עותק שווה מבחינה גנטית של אדם. בתהליך זה ניתן לשבט רקמות, אורגניזמים חד-תאיים, גנים, תאים ועד יונקים גדול מדי, כאילו סוסים. לאחר שנים של ניסויים, היונק הראשון שובט ב-1997, שהיה כבשה בשם דולי, אשר שובטה מתא בוגר. מכאן ואילך, אורגניזמים רבים שובטו באמצעות פרוצדורות שונות.
- השערת פואנקרה. אנרי פואנקרה היה פיזיקאי ומתמטיקאי צרפתי שהעלה את אחת ההשערות המוכרות ביותר בטופולוגיה, ענף במתמטיקה, שנקרא השערה או השערת פואנקרה. השערה זו הועלתה בתחילת המאה ה-20 והיא עסקה בספירה התלת מימדית. במשך מאה שנים חוקרים לא יכלו לאמת או לדחות את ההשערה, עד שנת 2003, אז נפתרה הבעיה על ידי המתמטיקאי הרוסי גריגורי פרלמן.
- התפתחות של הרדמה. הרדמה היא החומר המשמש לעיכוב אי נוחות או כאב אצל אדם שעלול להיגרם על ידי התערבות כירורגית או הליך אחר. לאורך ההיסטוריה נעשה שימוש בחומרים רבים כדי לגרום להרדמה בגוף ולהפחתת רגישות, כגון כּוֹהֶל, אופיום, כלורופורם ואתר. הניסויים הראשונים שבהם שימשו גזים כחומרי הרדמה בוצעו על ידי חוקרים במאה ה-19. סוג זה של הרדמה התפתח עד היום וכיום נעשה שימוש בתרופות שונות כמו פרופופול, הלוטן וקטמין, בין היתר בדרך הורידית או הנשימה.
- פיתוח לוויינים מלאכותיים. ה לוויינים מלאכותיים הם עצמים המשוגרים למסלול כדור הארץ או למסלולם של גופים שמימיים אחרים. ללוויינים יש פונקציות שונות, כגון תקשורת, ה מחקר, ה מֵטֵאוֹרוֹלוֹגִיָה, בין השאר. פיתוח לוויינים החל בתחילת המאה ה-20 והלוויין הראשון שנשלח בהצלחה היה ספוטניק, ששוגר על ידי ברית המועצות בשנת 1957. מכאן ואילך, מדינות רבות שיגרו בהצלחה לוויינים בעלי תפקידים שונים.
השיטה המדעית
ניסוי הוא אחד השלבים של השיטה המדעית, הליך המשמש להפקה ולבדיקה של ידע ותאוריות מדעיות חדשות.
ה שלבי השיטה המדעית הם:
- תַצְפִּית. נצפית תופעה או סיטואציה מסוימת ונשלפים נתונים ומידע.
- הצבת בעיה. ישנה בעיה או שאלה אפשרית לפתור בזו שנצפתה. בשלב זה עולות שאלות.
- הצעת השערות. ניתנת תשובה אפשרית לאותן שאלות שהתקבלו מהתצפית.
- ניסוי. ההשערה נבדקת על ידי ביצוע ניסוי.
- מאגר נתונים. הנתונים המתקבלים לאחר בדיקת ההשערה מנותחים ונרשמים.
- מסקנות. ה מסקנות שבו נלקח בחשבון אם ההשערה הוכחה או לא. במקרה שההשערה לא אומתה, ניתן לחזור על ההליך ולהעלות השערה חדשה. במקרה שההשערה הוכחה, ניתן לשתף את התוצאות ולהציע תיאוריה.