Bilim ve Bilimin Doğası

1. Bilimin Doğası: Temel İlkeler

Bilim, evreni ve içindeki olguları anlama çabasında sistematik bilgi edinme süreci olarak tanımlanabilir. Ancak tek bir tanımdan ziyade, bilimin niteliğini, amacını ve işleyişini kapsayan "bilimin doğası" kavramını anlamak daha önemlidir. Bilimin doğası, bilimsel bilginin nasıl elde edildiğini, değerlendirildiğini ve toplumsal etkileşimini açıklayan bir çerçeve sunar. Bu çerçevenin temel özellikleri şunlardır:
  1. Bilimsel Bilginin Değişebilir Olması: Bilimsel bilgiler, mutlak ve kesin doğrular değildir. Zamanla yeni kanıtların, teknolojilerin ve bulguların ortaya çıkmasıyla değişebilir, gelişebilir veya yanlışlanabilir. DNA'nın genetik bilgiyi taşıyan molekül olarak kabul edilmesi süreci, başlangıçtaki belirsizliklerin yeni deneysel verilerle nasıl aşıldığını gösteren bir örnektir.
  2. Bilimsel Bilginin Sosyal ve Kültürel Yapısı: Bilim, içinde geliştiği toplumun kültürel değerlerinden, yaşam tarzından ve kabullerinden bağımsız değildir. Toplumsal yapı, bilimsel araştırmaların yönünü ve üretilen bilginin yorumlanmasını etkileyebilir.
  3. Bilimsel Bilginin Özgünlüğü: Bilimsel bilgi, daha önce bilinmeyen bir gerçeği ortaya çıkarmayı veya mevcut bilgilere yeni bir bakış açısı getirerek yeniden değerlendirmeyi hedefler.
  4. Öznellik (Subjektiflik): Bilim insanlarının kişisel deneyimleri, eğitimleri, değer yargıları ve bakış açıları, yaptıkları çalışmalara ve yorumlarına etki edebilir. Bu nedenle bilimsel bilginin tamamen nesnel olduğu söylenemez. Farklı bilim insanlarının aynı verilere farklı yorumlar getirebilmesi bu durumun bir göstergesidir. DNA yapısının aydınlatılmasında Watson ve Crick'in teorik yaklaşımları ile Rosalind Franklin'in deneysel verilerinin birleşimi, farklı bakış açılarının önemini ortaya koyar.
  5. Bilimsel Teoriler ve Kanunların Farklı Yapıları: Genel kanının aksine, teoriler ve kanunlar arasında hiyerarşik bir ilişki yoktur; yani teoriler zamanla kanuna dönüşmez. Bu iki kavram, bilginin farklı yönlerini ifade eder:
    ◦ Kanunlar: Doğal olayların "nasıl" gerçekleştiğini matematiksel veya sözel olarak tanımlar.
    ◦ Teoriler: Bu kanunları ve gözlemleri açıklayarak olayların "neden" gerçekleştiğine dair kapsamlı ve kanıta dayalı açıklamalar sunar.
  6. Gözlemlere ve Çıkarımlara Dayalı Olması: Bilimsel bilgi, duyu organları veya teknolojik araçlarla yapılan sistematik gözlemlerden elde edilen verilerin yorumlanması, yani çıkarım yapılması sonucu oluşur.
  7. Tek Bir Bilimsel Yöntemin Olmaması: Bilimde tüm disiplinler için geçerli, evrensel ve tek bir bilimsel yöntem yoktur. Bilimsel süreçler, araştırılan konunun doğasına, bilim dalına ve araştırmacının yaklaşımına göre farklılık gösterir. Örneğin fizikte matematiksel modelleme sıkça kullanılırken, sosyal bilimlerde anket ve gözlem ön plana çıkabilir.

2. Bilimsel Süreç: Yaygın Olarak İzlenen Adımlar

Bilimin doğası tek bir yöntemi dayatmasa da, özellikle biyoloji, fizik ve kimya gibi temel bilimlerde problemleri çözmek ve bilgi üretmek için genellikle takip edilen sistematik bir yol mevcuttur. Bu süreç, günlük hayattaki basit problem çözme adımlarına (örneğin, yanmayan bir ampulün nedenini araştırmak) benzer bir analitik düşünme mantığına dayanır. Bu adımlar, bir güve örneği üzerinden aşağıdaki gibi açıklanmaktadır:

Örnek Durum: Ormanda bir ağaç gövdesinde dinlenen ve kanatlarında baykuş gözüne benzer desenler olan bir güve gözlemlenmesi. Resim: Güve kanatlarındaki desenler

  1. Gözlem Yapma: Bilimsel araştırmanın ilk adımıdır. Duyu organları ve çeşitli araçlar kullanılarak olaylar hakkında sistemli bir şekilde bilgi toplanır.

    ◦ Örnek: Güvenin kanatlarındaki desenlerin baykuş yüzünü andırdığının fark edilmesi.

  2. Problemi veya Durumu Belirleme: Gözlemlerden yola çıkarak "Neden?" ve "Nasıl?" gibi sorularla çözülmesi hedeflenen durumun net bir şekilde ifade edilmesidir.

    ◦ Örnek: "Güvenin kanatlarında neden baykuş yüzüne benzeyen göz desenleri var?" sorusunun sorulması.

  3. Veri Toplama: Problemle ilgili mevcut bilimsel literatürün taranması, daha önce yapılmış çalışmaların incelenmesi ve konu hakkında bilgi toplanmasıdır. Bu adım, araştırmanın güvenilirliği için kritik öneme sahiptir.

    ◦ Örnek: Güveler, göz desenleri ve avcı davranışları üzerine yapılmış araştırmaların incelenmesi.

  4. Hipotez Oluşturma: Gözlemlere ve toplanan verilere dayanarak, problemin nedeni hakkında sunulan geçici ve test edilebilir bir açıklamadır. İyi bir hipotez, doğruluğu ya da yanlışlığı ispatlanabilir nitelikte olmalıdır.

    ◦ Örnek: "Göz desenleri, güveyi yiyebilecek avcı kuşları uzaklaştırır."

  5. Hipoteze Dayalı Tahminler: Hipotezden mantıksal bir akıl yürütme ile çıkarılan ve deneylerle sınanabilecek öngörülerdir.

    ◦ Örnek: "Eğer bir güvenin kanatlarında göz desenleri varsa, avcı kuşlar o güveyi yemekten kaçınacaktır."

  6. Deney Tasarlama: Hipoteze dayalı tahminleri test etmek için kontrollü bir deney ortamı oluşturulmasıdır. Bu süreçte değişkenler dikkatle kontrol edilir:

    ◦ Bağımsız Değişken: Araştırmacı tarafından değiştirilen ve etkisi incelenen faktördür. (Örnek: Güvelerin göz deseni bulundurma durumu - benekli/beneksiz olma.)
    ◦ Bağımlı Değişken: Bağımsız değişkene bağlı olarak değişen ve ölçülen sonuçtur. (Örnek: Hayatta kalan güve sayısı.)

  7. Analiz ve Sonuç Çıkarma: Deneylerden elde edilen verilerin yorumlanmasıdır (çıkarım).

    ◦ Eğer veriler hipotezi destekliyorsa, sonuçlar raporlanır ve bilim camiasıyla paylaşılır.

    ◦ Eğer veriler hipotezi desteklemiyorsa, hipotez değiştirilir veya reddedilir ve süreç yeniden başlayabilir.

    ◦ Örnek: Kontrollü deney sonucunda göz desenli güvelerin avcılar tarafından daha az avlandığı tespit edilirse, hipotezin desteklendiği sonucuna varılır.

Sıralama:

  1. Gözlem Yapma
  2. Problemi Belirleme
  3. Veri Toplama
  4. Hipotez Oluşturma
  5. Hipoteze Dayalı Tahminler
  6. Deney Tasarlama
  7. Analiz ve Sonuç Çıkarma

3. Bilimin Doğasının Pratik Önemi ve Disiplinlerarası Farklılıklar

Bilimin doğasını ve işleyişini anlamak, yalnızca akademik bir merak değildir; aynı zamanda modern toplumda karşılaşılan karmaşık sorunları değerlendirmek için kritik bir araçtır. Aşıların güvenliği, küresel iklim değişikliğinin nedenleri veya beslenme rejimleri gibi konularda medyada yer alan çelişkili iddiaları değerlendirirken, bu bilgilerin bilimsel yöntemlere dayanıp dayanmadığını sorgulama yetisi kazandırır.

DNA'nın moleküler yapısının keşfedilme süreci, bilimin doğasının pek çok özelliğini bünyesinde barındıran önemli bir örnektir. Bu süreç, bilimsel bilginin zamanla nasıl değiştiğini, Watson ve Crick gibi araştırmacıların mevcut verilerden yaptıkları çıkarımların rolünü ve Rosalind Franklin'in farklı bir yaklaşımla elde ettiği verilerin nihai sonuca ne denli kilit bir katkı sunduğunu göstermektedir. Bu durum, bilimde farklı bakış açılarının ve iş birliğinin önemini vurgular.

Sonuç olarak, bilimsel süreç farklı disiplinlerde benzer temel adımları izlese de (gözlem, hipotez, analiz), kullanılan yöntemler disiplinin doğasına göre büyük farklılıklar gösterebilir. Bilimde tek bir doğru ve evrensel yöntemin olmadığını kabul etmek, bilimin esnek ve dinamik yapısını anlamanın temel bir parçasıdır.

Video: Bilimsel Yöntem
Ses: Bilimin Doğası ve Yöntemi

Örnek Bir Bilimsel Çalışma Basamağı-1

Resim: Bir odadaki lambanın ışık yaymadığını fark etme
  1. Gözlem Yapma

    2. Bir odadaki lambanın ışık yaymadığını fark etme (Gözlem).

  2. Problemi veya Durumu Belirleme

    3. "Lamba neden yanmıyor?" sorusunun sorulması.

  3. Veri Toplama

    4. Öncelikle elektriklerin kesilip kesilmediği kontrol edilir. Odadaki veya evdeki diğer elektrikli cihazların (örneğin prizdeki bir cihaz) çalışıp çalışmadığına bakılır.

  4. Hipotez Oluşturma

    5. Veri toplama aşamasında elektriğin kesik olmadığı anlaşıldıysa, bir hipotez oluşturulur: "Lambanın ampulü patlamıştır (yanmıştır)". (Veya: "Anahtarı bozuktur" ya da "İletkenlerinden birinde sorun vardır").

  5. Hipoteze Dayalı Tahminler

    6. "Eğer ampul patladıysa (hipotez), ampul değiştirildiğinde lamba yanacaktır (tahmin)".

  6. Deney Tasarlama

    7. Sorunun elektrikte olmadığı kontrol edildikten sonra, ampul değiştirilir.

    ◦ Bağımsız değişken: Lambanın ampulünün değiştirilip değiştirilmemesi.

    ◦ Bağımlı değişken: Lambanın yanıp yanmaması (ışık vermesi).

  7. Analiz ve Sonuç Çıkarma

    8. Ampul değiştirildiğinde lamba yanarsa, "Ampul patlamıştı" hipotezi desteklenmiş olur. Eğer lamba hala yanmıyorsa, hipotez gözden geçirilerek (örneğin "Anahtar bozuktur" hipotezi) yeni bir test (anahtarın kontrol edilmesi) yapılır.

Örnek Bir Bilimsel Çalışma Basamağı-2

Resim: Evdeki saksı bitkisinin yapraklarının solması
  1. Gözlem Yapma

    2. Evdeki saksı bitkisinin yapraklarının sarkmaya ve solmaya başladığını fark etme (Gözlem).

  2. Problemi veya Durumu Belirleme

    3. "Bu bitki neden soluyor?" sorusunun sorulması.

  3. Veri Toplama

    4. Bitkinin türünün ne olduğunu, ne kadar suya ihtiyacı olduğunu, en son ne zaman sulandığını, bulunduğu yerin sıcaklığını ve ışık miktarını kontrol etme.

  4. Hipotez Oluşturma

    5. Verilerinizi topladınız ve uzun süredir sulanmadığını gördünüz. Hipoteziniz: "Bitki, su eksikliği nedeniyle solmuştur."

  5. Hipoteze Dayalı Tahminler

    6. "Eğer bitki su eksikliği nedeniyle solduysa (hipotez), bitkiye yeterli miktarda su verdiğimizde, kısa süre içinde canlanacaktır (tahmin)."

  6. Deney Tasarlama

    7. Bitkiye kontrollü bir şekilde su verme.

    ◦ Bu süreçte, bitkiye su verme durumu bağımsız değişken (araştırmacı tarafından değiştirilen) olarak kabul edilir.

    ◦ Bitkinin tekrar canlanıp canlanmaması ise bağımlı değişken (bağımsız değişkene bağlı olarak değişen) olarak kabul edilir.

  7. Analiz ve Sonuç Çıkarma

    8. Sulamadan kısa bir süre sonra bitkinin yaprakları tekrar dikleşir ve canlanmaya başlarsa, "su eksikliği" hipotezi desteklenmiş olur. Eğer bitki canlanmazsa, hipotez gözden geçirilir ve yeni bir hipotez (örneğin "Bitkinin yeterli ışığı yok" veya "Toprağı mineral eksikliği çekiyor") test edilmek üzere belirlenir.

Örnek Bir Bilimsel Çalışma Basamağı-3

Resim: İnternet bağlantısının yavaşlama sorunu
  1. Gözlem Yapma

    2. Normalde hızlı olan internet bağlantısının, bir video izlerken veya bir dosya indirirken aniden yavaşladığını fark etme (Gözlem).

  2. Problemi veya Durumu Belirleme

    3. "İnternet bağlantım neden bu kadar yavaş?" sorusunun sorulması.

  3. Veri Toplama

    4. Sadece kullandığınız cihazın mı yavaş olduğunu, yoksa evdeki diğer cihazların (telefon, tablet) internet hızının da mı düştüğünü kontrol etme. Modem ışıklarının normal yanıp yanmadığını kontrol etme.

  4. Hipotez Oluşturma

    5. Verilerinizi kontrol ettiniz ve evdeki tüm cihazların yavaş olduğunu gördünüz. Oluşturulan hipotez: "Modem/Yönlendirici aşırı ısınıyor veya arızalanmış olabilir." (Alternatif hipotez: "İnternet Servis Sağlayıcı (ISS) kaynaklı genel bir sorun var.")

  5. Hipoteze Dayalı Tahminler

    6. "Eğer sorun aşırı ısınan modemden kaynaklanıyorsa (hipotez), modemi kapatıp birkaç dakika bekledikten sonra yeniden başlattığımızda hız normale dönecektir (tahmin)."

  6. Deney Tasarlama

    7. Tahmini test etmek için modemi tamamen kapatıp 5 dakika bekledikten sonra yeniden açma.

    ◦ Bağımsız değişken: Modemin yeniden başlatılması.

    ◦ Bağımlı değişken: İnternet hızının (performansının) değişip değişmemesi.

  7. Analiz ve Sonuç Çıkarma

    8. Modemi yeniden başlattıktan sonra hız testi yaptınız ve hızın normale döndüğünü gördünüz. Bu durumda, "Modemin aşırı ısınması veya geçici bir hata yaşaması" hipotezi desteklenmiş olur ve bu sonuç bir bilimsel kanıt olarak kabul edilir. Eğer hız düzelmezse, hipotez gözden geçirilir ve bir sonraki hipotez (örneğin "ISS'yi arayıp teknik destek almak gerekiyor" veya "Modem kalıcı olarak arızalandı") test edilmek üzere belirlenir.

Kısa Cevaplı Sorular

  1. Bilimin doğasını tanımlayan ve metinde bahsedilen yedi temel özellikten üç tanesini yazınız.

    Metinde bahsedilen bilimin doğasına ait üç temel özellik şunlardır:
    ◦ Bilimsel bilginin değişebilir olması: Bilimsel bilgiler kesin ve mutlak değildir; yeni bulgularla zaman içinde değişebilir.
    ◦ Bilimsel bilginin sosyal ve kültürel yapısı: Bilim, toplumun kültürel ve sosyal özelliklerinden etkilenir.
    ◦ Öznellik (subjektiflik): Bilim insanlarının kişisel bakış açıları, eğitimleri ve değerleri çalışmalarını etkileyebilir.

  2. Bilimsel kanun ve teoriler arasındaki ilişki nedir? Aralarında hiyerarşik bir geçiş var mıdır?

    3. Teori ve kanun arasında hiyerarşik bir ilişki yoktur; biri diğerine dönüşmez. Kanunlar doğal olayların "nasıl" gerçekleştiğini açıklarken, teoriler bu kanunları açıklayarak "neden" sorusuna cevap vermeye çalışır. Bu iki kavram birbirinden bağımsız ifadelerdir.

  3. DNA yapısının keşfedilme süreci, bilimin doğasının hangi özelliklerine önemli bir örnek teşkil etmektedir?

    4. DNA yapısının keşfi, bilimin doğasının birkaç özelliğine örnek olur. Genetik bilgiyi hangi molekülün taşıdığının zamanla anlaşılması, bilginin "değişebilir" doğasını gösterir. Watson ve Crick'in, Rosalind Franklin'in verilerinden de yararlanarak çıkarım yapması, bilginin "çıkarımlara dayalı" olduğunu ve bilim insanlarının "farklı bakış açılarına" sahip olabileceğini gösterir.

  4. Bilimde evrensel olarak kabul edilen tek bir bilimsel yöntem olduğu düşüncesi neden bir yanılgı olarak kabul edilir?

    5. Bu düşünce bir yanılgıdır çünkü bilimde tek bir doğru yöntem yoktur; farklı bilimsel disiplinler ve farklı araştırma soruları, farklı yöntemlerin kullanılmasını gerektirir. Örneğin fizikte deneysel modeller sıkça kullanılırken, sosyal bilimlerde gözlem ve anketler daha yaygındır. Bilimsel yöntemlerdeki bu çeşitlilik ve esneklik, bilimin doğasının bir parçasıdır.

  5. Bilimsel bir araştırmanın ilk adımı olan "gözlem" nedir ve bu sürecin araştırma için önemi nedir?

    6. Gözlem, bilimsel bir araştırmanın ilk aşamasıdır ve duyu organları veya çeşitli araçlar kullanılarak olayların ve süreçlerin sistemli bir şekilde incelenmesi yoluyla bilgi toplanmasıdır. Gözlemler, problemin belirlenmesine, hipotezlerin geliştirilmesine, deneylerin tasarlanmasına ve sonuçların yorumlanmasına yardımcı olduğu için kritik bir öneme sahiptir.

  6. Hipotez kavramını tanımlayınız ve bilimsel bir hipotezin sahip olması gereken temel özellik nedir?

    7. Hipotez, belirli bir durumun, olayın veya bağlantının nedenini açıklamak için sunulan bir önermedir. Bilimsel bir hipotezin en temel özelliği, deneysel yöntemler veya gözlemler kullanılarak test edilebilir, yani doğruluğunun ya da yanlışlığının ispatlanabilir olmasıdır.

  7. Bilimsel süreçte "hipotez" ile "tahmin" arasındaki temel fark nedir?

    8. Hipotez, bir olayı açıklamak için sunulan genel bir önermedir. Tahmin ise, bu hipotezin doğru olduğu varsayılarak akıl yürütme yoluyla çıkarılan ve test edilecek olan daha spesifik sonuçtur. Örneğin, "Göz desenleri avcıları uzaklaştırır" bir hipotez iken, "Eğer göz desenleri avcıları uzaklaştırıyorsa, bu desenlere sahip güveler daha az avlanır" bir tahmindir.

  8. Kontrollü bir deneydeki bağımlı ve bağımsız değişkenleri, metindeki "göz desenli güve" örneği üzerinden açıklayınız.

    9. "Göz desenli güve" deneyinde, araştırmacının bilinçli olarak değiştirdiği ve etkisini araştırdığı değişken bağımsız değişkendir; bu da güvelerin "göz desenli olup olmama" durumudur. Bu duruma bağlı olarak değişen sonuç ise bağımlı değişkendir; yani avcı kuşlar tarafından yenilen veya hayatta kalan "güvelerin sayısıdır".

  9. Bir bilimsel çalışmada elde edilen veriler veya bulgular, oluşturulan hipotezi desteklemezse hangi adımlar izlenir?

    10. Eğer elde edilen veriler veya çıkarımlar kurulan hipotez ile çelişirse, hipotez tekrar gözden geçirilir ve gerekirse değiştirilir. Veriler hipotezi desteklemek için yetersiz kalırsa, yeni gözlemler veya deneyler yapılarak ek veriler toplanmaya çalışılır.

  10. Bilimsel bilginin oluşumunda "öznellik" (subjektiflik) faktörünü açıklayınız. Bilim mutlak olarak nesnel midir?

    11. Öznellik, bilim insanlarının kişisel yaşantılarının, bakış açılarının, eğitimlerinin ve değer yargılarının yaptıkları bilimsel çalışmaları ve yorumlarını etkileyebileceği anlamına gelir. Bu nedenle, bilimsel bilginin mutlak olarak nesnel olduğu söylenemez, çünkü bilim insanlarının yorum ve çıkarımlarına bağlı olarak şekillenebilir.