ماذا وكيف يعمل العلماء ليكتشفون ويخترعون ؟
العماء أناس من مختلف المشارب ومناحي الحياة رجالا ونساء ، همهم إدارك الحقيقة والمعرفة المنظمة حول مواضيع معينة ومنهجية عملية مقررة تؤدي إلى فهم أفضل لحقائق الكون وقوانينه وإيجاد طرائق وأساليب لتحسين العيش فيه . فمن تقني مخبري يفحص الدم في مستشفى إلى مستوصف إلى رياضي فيزيائي يدرس أصل الخليقة إلى عالم النبات يجمع عينات النبت النادرة إلى كيماوي يطور نوعا جديدا من منكهات الطعام كلهم علماء ينشدون بالعلم عالما أفضل .
فريق البحوث :
الاختبارات العلمية الحديثة بالغة التعقيد ، لذا تجد مجموعة الباحثين يعملون كفريق . كل عضو منهم يسهم بمعارفه وبمهاراته الخاصة لإنجاح العمل . بعض العلماء ينظمون عمل الفريق ويراقبون أجهزة الاختبارات .
أين يعمل العلماء :
نصور ونتصور عادة أن العلماء يعملون في مختبرات ، لكن الكثير من الدراسات العلمية ينبغي إجراؤها خارج المختبرات . فعلم البيئة ( دراسة النباتات والحيوانات في بيئاتها الطبيعية ) ، وعلم الأرصاد الجوية ( دراسة الطقس ) ، والبستنة ( علم تطوير وتحسين المحاصيل الزراعية ) كلها مجالات علمية تتطلب تجارب على الطبيعة خارج المختبرات .
الحواسيب :
كثيرا ما يستخدم التجارب العلمية الحواسيب لإجراء الحسابات الرياضية الطويلة المعقدة بسرعة ودقة . وبمقدور هذه الحواسيب أيضا تخزين وتنظيم مجموعات ضخمة من الحقائق والمعلومات .
الأجهزة والمعدات العلمية :
تحمل المناطيد المملوءه بالهيليوم أجهزة القياس إلى الجو لجمع المعلومات عن درجات الحرارة والضغط وسرعة الرياح على ارتفاعات مختلفة .
الاختبارات العلمية :
إجراء التجارب أساسي وضروري لازدهار العلم . فباختبارهم نتائج تغيير بسيط في العالم الطبيعي يستطيع العلماء الحصول على معلومات وأفكار عن أسرار الطبيعة . وباختبارهم النظريات المختلفة ومقارنتها ، يستطيعون اختيار أفضلها لتعليل أحداث الكون من حولهم وتطوير معدات وكيماويات وتقانات جديدة فعالة .
الملاحظة :
بعض الاكتشافات المهمة – كاختراع البطاريات الكهربائية الذي بدأ في القرن الثامن عشر بتجارب على الضفادع – هي نتيجة لملاحظات العلماء حول حدث غير عادي وإدراكهم لأهميته ودلالاته .
التجارب :
لا سبيل للتأكد من صحة الأفكار الجديدة وصدق فاعليتها إلا بالتجربة . فقط اختبرت نظرية النسبية لألبرت إينشتين خلال كسوف للشمس لرؤية ما إذا كان الضوء من نجم بعيد ينحني ، كما تقول النظرية – فكان أن انحنى فعلا . كذلك جرب لويس باستير لقاح داء الكلب على صبي كان قد عضه كلب . كما يصمم العلماء أيضا تجارب لتبيان أي من نظريتين متنافستين أفصل لتفسير ظاهرة طبيعية معينة .
تجميع المعلومات :
بعناية ودقة بالغتين ، يقوم العلماء بتجميع المعلومات التفصيلية عن كل شيء في العالم من حولهم ويتبادلونها .فالنظريات العلمية تعتمد على تفسير وتعليل هذه المجموعة الهائلة من المعطيات . وقد أسهمت المنظومات الحاسوبية في جعل تجميع هذه المعلومات وتحليلها أكثر فعالية .
التقصي والاستكشاف :
سواء أكانوا يتقصون تأثيرات عقار جديد ، أم البنية الباطنية للذرة ، أم حياة دلفين ، أم طبيعة الشمس ، فالعلماء يجرون التجارب لاستقصاء طبيعة الأشياء .
البرهنة العلمية :
قد تكون الاختبارات مفيدة في إقناع الناس بصحة إحدى النظريات العلمية . ففي تجربة خطيرة مثيرة صممت لبرهنة أن التفريغ البرقي هو شكل من الكهرباء ، طير بنجامين فرانكلين طائرة ورقية أثناء عاصفة رعدية ليجتذب الكهرباء من الجو .
التقنيات والأساليب العلمية : تنفذ جميع الأعمال العلمية بطريق منسقة ومنهجية . وقد طور العلماء أساليب متنوعة لمعالجة أنماط المعلومات المختلفة .
التصنيف :
يصنف العلماء الأشياء لإبراز عنصر النظامية في الطبيعة . فقد نظمت النباتات والحيوانات في أجناس وفصائل . وفي مجال الكيمياء ، يرتب الجدول الدوري العناصر في مجموعات دورية تبين العلاقات فيما بينها .
القياس :
للقياسات الدقيقة دور حاسم في مجالات العلم والهندسة الحديثة . لذا كان على العلماء إيجاد الوسائل والطرق لقياس المسافات الهائلة العظم ، كالتي بين النجوم ، بالعناية والدقة إياهما اللتين يقيسون بهما حجم الخلايا البيولوجية والأبعاد المتناهية الصغر للذرات والجزيئات .
المعدات :
الأجهزة المطورة تمكن العلماء من معاينة دواخل الذرات المتناهية أصغر كما المجرات المتناهية البعد ، ومن اكتشاف خفايا الطبيعة الحية وأسرارها .
النماذج والنظريات : كما تستخدم الكرات الجغرافية كنماذج مصغرة للأرض ، هكذا يطور العلماء النظريات ، ويضعون القوانين الطبيعية ، ويرسمون النماذج الرياضية لتبيان نظام الكون وتعليله .
النظريات :
يستهدف العلماء في ما يضعونه من نظريات ليس فقط تعليل المعلومات المجمعة بنجاح ، بل شرح علاقة الأحداث المختلفة بعضها مع بعض والتنبؤ بنتائج اختبارات وأحداث مستقبلية .
النماذج الرياضية :
قانون الجاذبية الشهير لاسحاق نيوتن هو نموذج رياضي يعلل تماسك الكون بعضه مع بعض .
النماذج الطبيعية :
اللولب المزدوج هو نموذج طبيعي لبنية جزئ د . ن . أ المركب الكيمياوي المسؤول عن خفايا الوراثة .