2.4: العلوم الأساسية والتطبيقية

Last updated
Save as PDF

Page ID: 169313

Melissa Ha and Rachel Schleiger
Yuba College & Butte College via ASCCC Open Educational Resources Initiative

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

هل من المفيد متابعة العلم من أجل اكتساب المعرفة ببساطة، أم أن المعرفة العلمية لها قيمة فقط إذا تمكنا من تطبيقها على حل مشكلة معينة أو تحسين حياتنا؟ يركز هذا السؤال على الاختلافات بين نوعين من العلوم: العلوم الأساسية والعلوم التطبيقية.

تسعى العلوم الأساسية أو العلوم «النقية» إلى توسيع المعرفة بغض النظر عن التطبيق قصير المدى لتلك المعرفة. لا تركز على تطوير منتج أو خدمة ذات قيمة عامة أو تجارية فورية. الهدف المباشر للعلوم الأساسية هو المعرفة من أجل المعرفة، على الرغم من أن هذا لا يعني أنها في النهاية قد لا تؤدي إلى تطبيق. أسئلة مثل «كيف تطورت النباتات لجذب الملقحات؟» و «ما هي العوامل التي تحدد الأنواع التي ستتزامن مع بعضها البعض؟» تندرج تحت نطاق العلوم الأساسية (الشكل\(\PageIndex{a}\)).

بحيرة محاطة بمجموعة متنوعة من النباتات، بما في ذلك الأعشاب والشجيرات والأشجار. — الشكل\(\PageIndex{a}\): تتعايش العديد من الأنواع النباتية المختلفة (تنمو معًا) في حدائق بريسبان النباتية. يقع استكشاف النباتات التي تتواجد بشكل طبيعي ضمن نطاق العلوم الأساسية. الصورة من قبل مجلس مدينة بريسبان (CC-BY).

في المقابل، تهدف العلوم التطبيقية إلى استخدام العلوم لحل مشاكل العالم الحقيقي، مثل تحسين غلة المحاصيل، أو إيجاد علاج لمرض معين، أو إنقاذ الحيوانات المهددة بكارثة طبيعية. في العلوم التطبيقية، عادة ما يتم تحديد المشكلة للباحث.

قد ينظر الشخص العادي (غير العالم) إلى العلوم التطبيقية على أنها «مفيدة» والعلوم الأساسية على أنها «عديمة الفائدة»، ويطرح السؤال «من أجل ماذا؟» إلى عالم يدعو إلى اكتساب المعرفة. ومع ذلك، فإن إلقاء نظرة متأنية على تاريخ العلوم يكشف أن المعرفة الأساسية قد أسفرت عن العديد من التطبيقات الرائعة ذات القيمة الكبيرة. يعتقد العديد من العلماء أن الفهم الأساسي للعلوم ضروري قبل تطوير التطبيق؛ لذلك، تعتمد العلوم التطبيقية على النتائج الناتجة عن العلوم الأساسية. يعتقد علماء آخرون أن الوقت قد حان للانتقال من العلوم الأساسية وبدلاً من ذلك لإيجاد حلول للمشاكل الفعلية. كلا النهجين صحيحان. صحيح أن هناك مشاكل تتطلب اهتمامًا فوريًا؛ ومع ذلك، لن يتم العثور على سوى القليل من الحلول دون مساعدة المعرفة المتولدة من خلال العلوم الأساسية.

حدث أحد الأمثلة على كيفية عمل العلوم الأساسية والتطبيقية معًا لحل المشكلات العملية بعد اكتشاف بنية الحمض النووي الذي أدى إلى فهم الآليات الجزيئية التي تحكم تكرار الحمض النووي. توجد خيوط الحمض النووي، الفريدة في كل إنسان، في خلايانا، حيث توفر التعليمات اللازمة للحياة. أثناء تكرار الحمض النووي، يتم عمل نسخ جديدة من الحمض النووي، قبل وقت قصير من انقسام الخلية لتشكيل خلايا جديدة. مكّن فهم آليات تكرار الحمض النووي (من خلال العلوم الأساسية) العلماء من تطوير تقنيات مختبرية تُستخدم الآن لتحديد الأمراض الوراثية، وتحديد الأفراد الذين كانوا في مسرح الجريمة، وتحديد الأبوة (جميع أمثلة العلوم التطبيقية). بدون العلوم الأساسية، من غير المحتمل أن تكون العلوم التطبيقية موجودة.

مثال آخر على الارتباط بين البحث الأساسي والتطبيقي هو مشروع الجينوم البشري، وهو دراسة تم فيها تحليل كل كروموسوم بشري ورسم خرائط له لتحديد التسلسل الدقيق لرمز الحمض النووي والموقع الدقيق لكل جين. (الجين هو الوحدة الأساسية للوراثة؛ المجموعة الكاملة من الجينات للفرد هي الجينوم الخاص به.) كما تمت دراسة الكائنات الحية الأخرى كجزء من هذا المشروع لاكتساب فهم أفضل للكروموسومات البشرية. اعتمد مشروع الجينوم البشري (الشكل\(\PageIndex{b}\)) على الأبحاث الأساسية التي أجريت مع الكائنات الحية غير البشرية، وبعد ذلك مع الجينوم البشري. أصبح الهدف النهائي المهم في النهاية استخدام البيانات للبحوث التطبيقية التي تبحث عن علاجات للأمراض الوراثية.

كما نشأ اكتشاف البنسلين، أول مضاد حيوي، في العلوم الأساسية. أدى العفن Penicillium (الشكل\(\PageIndex{c}\)) إلى تلويث أطباق بتري من البكتيريا وأعاق نموها بشكل غير متوقع. اقرأ المزيد عن القصة الحقيقية وراء البنسلين.

طبق ضحل ينمو عليه العفن — الشكل\(\PageIndex{c}\): قالب *البنسليوم* ينمو على طبق بتري. الصورة من كرولينا 98 (CC-BY-SA).

تعتبر النمذجة البيئية، التي تتشابك بشكل وثيق مع مجال العلوم البيئية، مثالاً آخر تعتمد فيه العلوم التطبيقية بشكل وثيق على العلوم الأساسية. النماذج البيئية هي معادلات معقدة يمكن لأجهزة الكمبيوتر من خلالها التنبؤ بنتيجة القرارات أو السيناريوهات المختلفة بناءً على البيانات الموجودة. على سبيل المثال، قد يستخدم مدير الغابات نموذجًا لتحديد نمط إزالة الأشجار الذي سيعزز صحة الغابات وينتج إمدادات ثابتة ومستدامة من الأخشاب. يتم جمع البيانات المستخدمة لإنشاء النموذج البيئي من خلال مجموعة من الدراسات الأساسية والتطبيقية.

الإسناد

تم تعديله بواسطة ميليسا ها من عملية العلوم من علم الأحياء البيئي بواسطة ماثيو آر فيشر (مرخص بموجب CC-BY)