Despre Ştiinţă

 

	This Project has been funded with support from the European Commission.  This communication reflects the views only of the author, and the Commission can not be held responsible for any use which may be made of the information contained therein.

 

OBIECTIVE:

La finalul acestei unităţi, veţi putea:

• Să înţelegeţi conceptul de ştiinţă
• Să înţelegeţi complexitatea ştiinţei şi importanţa ei în evoluţia fiinţelor umane

 

CONCEPTUL DE ŞTIINŢĂ

Există câteva întrebări în legătură cu conceptul de ştiinţă:

• Care este originea cuvântului ”ştiinţă”?
• Vine din  cuvântul latin “scientia” şi înseamnă “cunoaştere”.
• Ce este ştiinţa?
• O cale de cunoaştere
• O metodă de a învăţa despre natură
• Înseamnă a înţelege cum funcţionează universul
• "Cunoaştere obţinută prin studiu sau practică" (Conform Webster's New Collegiate Dictionary)

• Care este rolul ştiinţei?
• Stimulează curiozitatea oamenilor despre fenomene şi evenimente din lumea înconjurătoare
• Satisface curiozitatea prin cunoaştere
• Poate stimula pe cel care învaţă pe mai multe nivele deoarece leagă experienţa practică de idei
• Oamenii pot înţelege cum idei ştiinţifice majore contribuie la schimbări tehnologice
• Are un mare impact asupra industriei, afacerilor şi medicinei şi îmbunătăţeşte calitatea vieţii. Elevii recunosc importanţa culturală a ştiinţei şi observă dezvoltarea ei mondială.
• Ajută oamenii să discute probleme bazate pe ştiinţă care le afectează viaţa, direcţia societăţii şi viitorul lumii.

 

Domeniile ştiinţei se clasifică în:

• Ştiinţe naturale, care studiază fenomene naturale, inclusiv viaţa biologică
• Ştiinţe sociale, care studiază comportamentul uman şi societăţile.

Matematica are asemănări şi deosebiri cu ştiinţele naturale şi sociale, care sunt adeseori numite ştiinţe empirice.
Când vorbim de ştiinţe naturale, de obicei ne referim la biologie, chimie, fizică şi ştiinţele Pământului. Să vedem acum subdomeniile fiecărei categorii.

Biologie

Anatomie Astrobiologie Biochimie Bioinformatică Biofizică Botanică Biologie celulară Biologie dezvoltaţională Ecologie Entomologie Epidemiologie Biologie evolutivă Biologia apelor dulci Genetică

Imunologie Biologie marină Microbiologie Biologie moleculară Morfologie Neurologie Antropologie fizică Fiziologie Dinamica populaţională Biologie structurală Taxonomie Toxicologie Virologie Zoologie

Chimie

Chimie analitică Biochimie Chimie computatională Electrochimie Chimia anorganică Ştiinţa materialelor Chimia organică

Chimia polimerilor Chimia fizică Chimia cuantică Spectroscopie Stereochimie Termochimie

Fizică

Acustică Astrodinamică Astronomie Astrofizică Biofizică Mecanică clasică Fizică computaţională Fizica materiei condensate Criogenia Dinamică Dinamica fluidelor

Fizica energiei înalte Fizica materialelor Mecanica Fizica nucleară Optică Fizica particulelor Fizica plasmei Fizica polimerilor Mecanica quantum Fizica stării solide Termodinamica

Ştiinţele Pământului

Ştiinţa mediului ambient Geodezie Geografie Geologie Hidrologie

Meteorologie Oceanografie Paleontologie Seismologie

Exerciţiu

Încercaţi acum să explicaţi cu ce se ocupă fiecare domeniu şi subdomeniu. De exemplu:

• Seismologia se ocupă de cutremure şi este o ramură a geologiei
• Botanica se ocupă plante, de viaţa, structura, creşterea, clasificarea, împărţirea acestora si este o ramură a biologiei.

Acum e rândul vostru.

 

Scurtă istorie a ştiinţei

• Din Evul Mediu până în epoca Renaşterii, ştiinţa  sau scientia însemnau orice înregistrare scrisă a cunoaşterii
• În secolul al optsprezecelea, ştiinţa şi filosofia erau aproximativ sinonime (studiul naturii se numea filosofie naturală, în timp ce studiul minţii umane se numea filosofie morală)
• În secolul al nouăsprezecelea, exista o tendinţă în creştere de a asocia ştiinţa cu lumea naturală (cu lumea ne-umană)

Expresiile “metodă ştiinţifică” şi “cunoaştere ştiinţifică” au apărut de-abia la sfârşitul secolului al nouăsprezecelea.

• În secolul al douăzecilea, au apărut o mulţime de câmpuri bazate pe metode ştiinţifica, cum ar fi: medicina ştiinţifică, ingineria ştiinţifică, marketingul ştiinţific, publicitatea ştiinţifică etc.
• Până la sfârşitul secolului douăzeci, tehnologia începuse să eclipseze ştiinţa ca termen public de atenţie şi laudă, iar unii specialişti au început să folosească termenul de tehno-ştiinţă
• Secolul douăzeci şi unu a sosit cu noi domenii ale tehnologiei, cum ar fi biotehnologia sau nanotehnologia, care au atras specialişti mai mult decât celelalte domenii.

S-au înregistrat societăţi savante încă din timpul Renaşterii, care comunicau şi promovau gandirea ştiinţifică si experimentală, cum ar fi:

•  Accademia din Lincei  Italia (fondată în 1603, la Palatul Corsini pe Via della Lungara în Roma)
• British Royal Society- Societatea Regală Britanică (fondată în 1660)
• French Académie des Sciences- Academia Franceză de Ştiinţe (1666)

Astăzi, există numeoase instituţii care susţin cercetarea ştiinţifică. Între ele, putem menţiona:

• Fundaţia Naţională de Ştiinţe în SUA
• Centrul naţional de cercetare ştiinţifică, în Franţa
• Consiliul Superior de Investigaţii Ştiinţifice  (CSIC), în Spania
• Max Planck Society şi Deutsche Forschungsgemeinschaft, în Germania
• Academia Rusă de Ştiinţe, în Rusia

 

Exerciţiu

Puteţi numi alte instituţii care se ocupă cu experimentarea ştiinţifică în ţara voastră?

 

CUNOAŞTEREA ŞTIINŢIFICĂ

Se prezintă sub patru forme:

• Ipoteze
• Stări de fapt
• Legi
• Teorii

Ipotezele sunt declaraţii tentative despre relaţii între variabile în natură. În urmă cu mult timp, rotaţia Pământului în jurul propriei axe şi orbita lui în jurul Soarelui erau simple ipoteze. De-a lungul timpului şi prin investigare ştiinţifică, ipotezele pot deveni stări de fapt.
Stările de fapt sunt observatii ştiintifice care au fost testate şi confirmate în mod repetat. Mişcarea pendulului lui Focault pe o perioadă de 24 de ore documentează rotaţia Pământului în jurul propriei axe. Observaţiile mişcării umbrelor obiectelor fixe pe mai multe săptămâni şi schimbarea orelor de lumină şi întuneric pe mai multe luni demonstrează rotaţia Pământului în jurul Soarelui. Rotaţia Pământului şi orbita sa sunt acum stări de fapt ştiinţifice. Ipotezele pot deveni chiar legi.
Legile descriu compotamentul unor aspecte specifice din natură în anumite condiţii. Legea lui Boyle postulează că volumul (o proprietate) unui gaz ideal variază invers (comportament) faţă de presiunea sa (a doua proprietate) când temperatura (a treia proprietate) gazului este constantă (condiţie specifică). O lege fizică sau a naturii  este o generalizare bazată pe un număr suficient de mare de observaţii empirice care se consideră complet verificată. Oamenii de ştiinţă nu pretind cunoaşterea absolută a naturii sau a comportamentului subiectului câmpului de studiu.
Teoriile sunt explicaţii despre aspecte generale ale naturii care cuprind o gamă largă de ipoteze, stări de fapt, legi şi evenimente. Aceste explicaţii sunt bine testate şi sunt valoroase pentru capacitatea lor de a prezice noi cunoştinţe ştiinţifice şi de a produce noi beneficii practice. O teorie, în contextul ştiinţei, este un model logic şi auto-susţinut pentru a descrie comportamentul anumitor fenomene naturale. O teorie descrie, în mod normal, comportamentul unor serii mai mari de fenomene decât o ipoteză- un număr mai mare de ipoteze pot fi legate logic într-o singură teorie.
Spre deosebire de dovezile matematice, o teorie ştiinţifică este empirică si poate fi oricând contrazisă, dacă se prezintă noi dovezi. Chiar şi cele mai elementare sau fundamentale teorii se pot dovedi imperfecte dacă noile observatii nu se potrivesc cu ele.
De exemplu, legea gravitaţiei lui Isaac Newton este celebră ca lege stabilită care ulterior s-a dovedit a nu fi universală- nu se susţine în experimente care presupun mişcare la viteze apropiate vitezei luminii sau în apropierea unor câmpuri graviaţionale puternice. În afara acestor condiţii, legile lui Newton rămân un model excelent de mişcare şi gravitaţie. Din moment ce relativitatea generală justifică fenomene asemănătoare legilor lui Newton, relativitatea generală este acum privită ca o teorie pertinentă.
Teoria evoluţionară explică atât diversitatea extraordinară a organismelor vii, cât şi asemănările lor ascunse. Oamenii de ştiinţă din sănătate, agricultură şi industrie folosesc evoluţia pentru a dezvolta medicamente noi, recolte hibrid şi noi molecule care să mărească  performanţele sistemelor şi să aducă beneficii indivizilor şi societăţilor.
Educaţia în ştiinţă are trei scopuri:

•  Întâi, pregăteşte studenţii să studieze ştiinţa la nivele avansate de educaţie.
• În al doilea rand, pregăteşte studenţii să se alăture forţei de muncă, să aibă o ocupaţie şi să îşi construiască o carieră.
• În al treilea rând, îi pregăteşte să devină cetăţeni iniţiaţi în domeniul ştiinţelor. Prioritatea relativă şi alinierea acestor trei scopuri poate varia în funcţie de ţară sau de cultură.

METODA ŞTIINŢIFICĂ

• Încearcă să explice evenimentele din natură reproducându-le şi să folosească aceste reproduceri pentru a face predicţii utile.
• Se realizează prin observarea fenomenelor naturale sau/şi prin experimente care încearcă să simuleze evenimentele naturale în condiţii controlate.

Ştiinţa este o combinaţie de logică şi experiment/observaţie. Oamenii de ştiinţă folosesc modele pentru a descrie sau a se referi la ceva, mai exact la ceva care poate fi folosit pentru aface predicţii care să poată fi testate sau supuse observaţiei. O ipoteză este o convenţie care încă nu a fost nici bine demonstrată, dar nici respinsă prin experimentare. O teorie, în contextul ştiinţei, este un model logic şi auto-susţinut pentru a descrie comportamentul anumitor fenomene naturale. O teorie descrie, în mod normal, comportamentul unor serii mai mari de fenomene decât o ipoteză- un număr mai mare de ipoteze pot fi legate logic într-o singură teorie. O lege fizică sau a naturii  este o generalizare bazată pe un număr suficient de mare de observaţii empirice, care se consideră complet verificată. Oamenii de ştiinţă nu pretind cunoaşterea absolută a naturii sau a comportamentului subiectului câmpului de studiu. Spre deosebire de dovezile matematice, o teorie ştiinţifică este empirică şi poate fi oricând contrazisă, dacă se prezintă noi dovezi.

Matematica şi metoda ştiinţifică
Matematica este esenţială multor ştiinţe.  

• O funcţie importantă a matematicii în ştiinţă este rolul jucat de ea în exprimarea modelelor ştiinţifice. Observarea şi strângerea de măsurători, emiterea de ipoteze şi predicţii adeseori necesită modele matematice şi operaţiuni matematice.
• Ramurile matematicii cele mai ades utilizate în ştiinţe includ algebra şi statistica, deşi practic toate ramurile matematicii au aplicaţii în ştiinţe, chiar şi domeniile “pure” cum ar fi teoria şi topologia.
• Matematica este fundamentală înţelegerii ştiinţelor naturale şi sociale, care se bazează intens pe statistică. Metodele statistice, alcătuite din formule matematice acceptate pentru rezumarea datelor, permit cercetătorilor să evalueze gradul de credibilitate, dar şi gama de variaţii de la nivelul rezultatelor experimentale.

 

Ştiinţa şi religia
Conform fizicianului şi teologului Ian G. Barbour, câştigătorul  Premiului Templeton pentru Progres în Religie din 1999, există cel puţin patru relaţii distincte între ştiinţă şi religie: conflictul, independenţa, dialogul şi integrarea.

 

Ştiinţele biologice
Se concentrează pe studiul organismelor vii, cum ar fi animalele, plantele şi fiinţele umane. Ştiinţele biologice sunt menite să facă pe toată lumea să înţeleagă cât este de important să apreciem toate fiinţele şi organismele vii.
Sistemele corpului sunt interconectate. Corpul uman este o maşinărie perfectă, în care fiecare sistem cu componentele sale depinde de celelalte. Să vedem, pe scurt, cum funcţionează:
Sistemul scheletal şi nervos sunt legate deoarece oasele furnizează calciul necesar pentru funcţionare. Craniul acţionează ca protecţie pentru creier, iar vertebrele protejează măduva spinării. Între oase şi articulaţii există receptori senzoriali, care dictează creierului poziţia corpului. De asemenea, creierul controleză muşchii pentru a regla poziţia oaselor. Creierul controlează bătăile inimii şi tensiunea arterială. Informaţiile despre tensiunea arterială sunt trimise creierului prin baroreceptori. Sistemul muscular este controlat de sistemul nervos, prin receptorii din muşchi care trimit mesaje creierului despre poziţia şi mişcarea corpului şi controleză mişcările muşchilor. Sistemul de reproducere şi cel nervos relaţionează deoarece creierul controlează comportamentul de reproducere şi este afectat de aceiaşi hormoni care acţionează şi asupra sistemului reproducător. Sistemul digestiv realizează celulele de bază pentru  neuro-transmiţători, iar creierul controlează comportamentul de alimentare şi hidratare. Stomacul trimite mesaje creierului spunându-i dacă este sătul sau nu. Creierul monitorizează nivelul gazelor sanguine şi capacitatea de oxigenare, dar şi ritmul respirator. Sistemul nervos se leagă de sistemul imunitar deoarece stimulează sistemele de apărare împotriva infecţiilor.
Dar nu numai corpul uman este un model de perfecţiune naturală, ci şi cel al plantelor şi animalelor. De exemplu, şi corpul unei lăcuste are toate sistemele interconectate oferindu-i acesteia condiţiile de a duce o existenţă perfectă: 

 

Ştiinţa este motorul evoluţiei. Dacă vrem să progresăm, trebuie să dezvoltăm domeniile ştiinţei. “Civilizaţia modernă depinde de ştiinţă…Ştiinţa este demersul care, mai presus de toate, ne impresionează cu capacitatea umană de a progresa intelectual şi moral şi trezeşte intelectul uman să aspire la o condiţie mai înaltă a umanităţii.”
Inscripţie de Joseph Henry, primul secretar al Institutului Smithsonian,
la Muzeul Naţional de Istorie Americană din Washington, D.C.