ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ (Nature of science)
ความหมายของวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์ เป็นความรู้ที่ได้จากการศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ ซึ่งความรู้ต่างๆ เหล่านี้มีอยู่อย่างมากมาย ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้แบ่งออกอย่างกว้างๆ เป็น 2 ประเภท
1. สาขาของวิทยาศาสตร์
1.1 วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ (Pure Science) หรือวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (Natural Science)
คือ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่บรรยายถึงความเป็นไปของปรากฏการณ์ต่างๆ ในธรรมชาติ อันประกอบไปด้วย ข้อเท็จจริง หลักการ ทฤษฏี กฎ และสูตรต่างๆ เป็นความรู้พื้นฐานของนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งได้มาเพื่อสนองความต้องการอยากรู้อยากเห็น แบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยได้อีก 3 กลุ่มคือ
1) วิทยาศาสตร์กายภาพ (Physical Science) คือ วิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องราวต่างๆ ของสิ่งไม่มีชีวิต เช่น เคมี ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ ดาราศาสตร์ รวมถึงอุตุนิยมวิทยา และธรณีวิทยา เป็นต้น
2) วิทยาศาสตร์ชีวภาพ (Biological Science) คือ วิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องราวต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต เช่น สัตววิทยา พฤกษศาสตร์ จุลชีววิทยา เป็นต้น
3) วิทยาศาสตร์สังคม (Social Science) เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาหาความรู้ เพื่อจัดระบบให้มนุษย์มีการดำรงชีวิตอยู่ด้วยกัน อย่างมีแบบแผน เพื่อความสงบสุขของสังคม ประกอบด้วย วิชาจิตวิทยา วิชาการศึกษา วิชารัฐศาสตร์ เศรษฐศาสตร์ เป็นต้น
1.2 วิทยาศาสตร์ประยุกต์ (Applied Science) วิทยาศาสตร์ประยุกต์ คือ วิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องราวต่างๆที่มุ่งประโยชน์ในทางปฏิบัติยิ่งกว่าทฤษฏี โดยนำเอาความรู้จากวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ มาประยุกต์เพื่อให้เกิดประโยชน์ต่อสังคมสนองความต้องการของมนุษย์ในด้านต่างๆ เช่น แพทย์ศาสตร์ สัตวแพทย์ศาสตร์ เกษตรศาสตร์ วิศวกรรม และโภชนาการ เป็นต้น
สรุป คือ วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์เป็นความรู้ในเรื่องต่างๆ ซึ่งมักเป็นสาขาวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ที่มีลักษณะเป็นทฤษฏี หลักการ กฎ หรือสูตรต่างๆ วิทยาศาสตร์ประยุกต์เป็นการใช้ความรู้เพื่อให้เกิดประโยชน์ โดยเน้นในทางปฏิบัติมากกว่าทฤษฎี
ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Knowledge)
ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ได้ถูกจัดแบ่งออกเป็นลำดับขั้นไว้ 6 ประเภท คือ ข้อเท็จจริง มโนมติ หลักการ สมมติฐาน กฎ และทฤษฎี
1. ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Fact)
ข้อเท็จจริง เป็นข้อความหรือเหตุการณ์ที่เป็นมาหรือเป็นอยู่ตามจริง ข้อเท็จจริง เป็นความรู้พื้นฐานเบื้องต้นทางวิทยาศาสตร์ ที่เกิดจากการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติและสิ่งต่างๆโดยตรง โดยใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า ผลที่ได้จากการสังเกตและการวัด เหมือนเดิมไม่ว่าจะกระทำกี่ครั้ง และเป็นข้อมูลที่เป็นจริงเสมอไม่เปลี่ยนแปลงตามกาลเวลา ข้อเท็จจริงมีลักษณะเป็นข้อความเดี่ยวๆ ที่ตรงไปตรงมา ตัวอย่างของข้อเท็จจริง เช่น น้ำแข็งลอยน้ำได้ น้ำไหลจากที่สูงไปสู่ที่ต่ำ เป็นต้น
2. มโนมติ (Concept)
มโนมติ หมายถึง ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์ต่างๆ มโนมติเป็นความคิดความเข้าใจของแต่ละบุคคล แต่ละบุคคลย่อมมีมโนมติเกี่ยวกับสิ่งใดสิ่งหนึ่งหรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งแตกต่างกัน ขึ้นกับความรู้เดิมและประสบการณ์ที่มีอยู่ และวุฒิภาวะของบุคคลนั้นๆ ซึ่งมโนมติอาจเกิดจากการนำข้อเท็จจริงหรือความรู้จากประสบการณ์อื่นๆหลายๆ อย่างมาประกอบกัน แล้วสร้างเป็นความเข้าใจของตนเอง ตัวอย่างของมโนมติ เช่น น้ำแข็งคือน้ำที่อยู่ในสถานะของแข็ง
3. หลักการ (Principle)
หลักการ จัดเป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่งที่เป็นความจริงสามารถทดสอบได้ และได้ผลเหมือนเดิม เป็นสิ่งที่ทุกคนเข้าใจตรงกัน สามารถใช้อ้างอิงได้ แต่มโนมติเกี่ยวกับสิ่งเดียวกันของแต่ละคนอาจไม่เหมือนกัน ทั้งนี้ขึ้นกับประสบการณ์ของแต่ละบุคคล (สุโขทัยธรรมาธิราช, 2541: 26) หลักการอาจผสมผสานจากมโนมติ ตั้งแต่ 2 มโนมติที่สัมพันธ์กันเข้าด้วยกัน ตัวอย่างของหลักการได้แก่ แสงจะหักเหเมื่อเดินทางจากตัวกลางชนิดหนึ่ง ไปยังตัวกลางอีกชนิดหนึ่งที่มีความหนาแน่นไม่เท่ากัน มาจากมโนมติหลายมโนมติ ได้แก่ แสงจะหักเหเมื่อเดินทางผ่านน้ำไปสู่กระจก และแสงจะหักเหเมื่อเดินทางผ่านกระจกไปสู่อากาศ
4. สมมติฐาน (Hypothesis)
สมมติฐาน คือ เป็นการลงความคิดเห็นประเภทหนึ่ง เป็นข้อความที่คาดคะเนคำตอบของปัญหาล่วงหน้า ก่อนจะดำเนินการทดลอง เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเป็นจริงของเรื่องนั้นๆ สมมติฐานอาจเป็นข้อความหรือแนวความคิด ที่แสดงการคาดคะเนในสิ่งที่ไม่สามารถตรวจสอบได้โดยการสังเกตโดยตรง หรือเป็นสิ่งที่แสดงความสัมพันธ์ที่เชื่อว่าจะเกิดขึ้น
สมมติฐานมีความจำเป็นและมีความสำคัญมากต่อวิทยาศาสตร์ เพราะการค้นหาความรู้วิทยาศาสตร์ใหม่ๆจะไม่เกิดขึ้น สมมติฐานจะเป็นที่ยอมรับก็ต่อเมื่อพิสูจน์ได้ว่าสมมติฐานนั้นถูกต้อง มีหลักฐานหรือเหตุผลมาสนับสนุน ถ้ามีหลักฐานมาสนับสนุนไม่เพียงพอหรือมีข้อคัดค้าน สมมติฐานนั้นก็ใช้ไม่ได้ต้องถูกยกเลิกไป นักวิทยาศาสตร์ก็จะเสาะหาสมมติฐานอันใหม่ต่อไป แต่สมมติฐานที่เป็นที่ยอมรับในสมัยหนึ่ง อาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงหรือยกเลิกไป เมื่อมีผู้ค้นพบหลักฐานที่คัดค้านสมมติฐานนั้น แต่บางสมมติฐานที่ตั้งขึ้นเป็นเวลานานโดยไม่มีการคัดค้านได้ สมมติฐานนั้นก็จะได้รับการยอมรับ และเปลี่ยนไปเป็นหลักการ ทฤษฎี และกฎต่อไป
5. กฎ (Law)
กฎ เป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่ง มีลักษณะคล้ายกับหลักการ คือ ต้องได้รับการพิสูจน์แล้วว่าถูกต้อง มีลักษณะที่เป็นจริงเสมอ แต่กฎเป็นหลักการที่มักจะเน้นในเรื่องของความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล เช่น กฏของบอยล์ ซึ่งกล่าวว่า “ถ้าอุณหภูมิคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะเป็นปฏิภาคผกผันกับความดัน” อยู่ในรูปสมการ คือ (ถ้า T คงที่) แม้กฎจะถูกตั้งมาจากข้อความที่ได้รับการยอมรับมานานก็ตาม แต่ เมื่อความรู้ทางวิทยาศาสตร์เจริญขึ้น ซึ่งอาจทำให้มีข้อความรู้ใหม่ๆเกิดขึ้นและขัดแย้งกับกฎเดิมๆ และหากพิสูจน์ได้ว่าความรู้ใหม่มีความถูกต้องมากกว่า กฎที่มีอยู่แล้วอาจต้องมีข้อยกเว้นหรือถูกยกเลิกไป
กฎเป็นหลักการที่มีความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผล แต่กฎไม่สามารถอธิบายให้เข้าใจได้ว่า ทำไมความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผลจึงเป็นเช่นนั้น
6. ทฤษฏี (Theories)
ทฤษฎี เป็นความรู้วิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่ง มีลักษณะเป็นข้อความที่ใช้ในการอธิบายข้อเท็จจริง หลักการ และกฎต่างๆ ในการแสวงหาความจริงของนักวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ใช้การสังเกตการสรุปรวมข้อมูล การคาดคะเนซึ่งทำให้เกิดความรู้วิทยาศาสตร์ต่างๆ ตั้งแต่ข้อเท็จจริง หลักการ สมมติฐาน และกฎ และตั้งทฤษฎี เพื่อ อธิบายข้อเท็จจริงหรือหลักการเหล่านั้นที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ
