1.2: Hali ya Sayansi

Hakimu wa mwisho katika sayansi daima ni nini asili yenyewe inaonyesha kulingana na uchunguzi, majaribio, mifano, na kupima. Sayansi si tu mwili wa maarifa, lakini njia ambayo tunajaribu kuelewa asili na jinsi inavyofanya. Njia hii huanza na uchunguzi wengi kwa kipindi cha muda. Kutoka kwa mwenendo uliopatikana kupitia uchunguzi, wanasayansi wanaweza kuiga matukio fulani tunayotaka kuelewa. Mifano kama hizo daima ni makadirio ya asili, chini ya kupima zaidi.

Kama mfano halisi wa astronomia, wanaastronomia wa kale walijenga mfano (sehemu kutoka kwa uchunguzi na sehemu kutoka kwa imani za falsafa) kwamba Dunia ilikuwa katikati ya ulimwengu na kila kitu kilihamia karibu nayo katika njia za mviringo. Mara ya kwanza, uchunguzi wetu unaopatikana wa Jua, Mwezi, na sayari ulifanana na mfano huu; hata hivyo, baada ya uchunguzi zaidi, mfano ulipaswa kusasishwa kwa kuongeza mduara baada ya mduara ili kuwakilisha harakati za sayari zinazozunguka Dunia katikati. Kama karne zilizopita na vyombo vya kuboreshwa vilianzishwa kwa ajili ya kuweka wimbo wa vitu mbinguni, mfano wa zamani (hata kwa idadi kubwa ya miduara) haukuweza tena kuelezea ukweli wote ulioonekana. Kama tutakavyoona katika sura ya Kuchunguza Anga: Kuzaliwa kwa Astronomia, mfano mpya, na Sun katikati, inafaa ushahidi wa majaribio bora. Baada ya kipindi cha mapambano ya falsafa, ilikubaliwa kama mtazamo wetu wa ulimwengu.

Wakati wanapendekezwa kwanza, mifano mpya au mawazo wakati mwingine huitwa hypotheses. Unaweza kufikiri hakuna nadharia mpya katika sayansi kama vile astronomia—kwamba kila kitu muhimu tayari kimejifunza. Hakuna kitu kinachoweza kuwa zaidi kutoka kwa ukweli. Katika kitabu hiki utapata majadiliano ya hivi karibuni, na mara kwa mara bado utata, nadharia katika astronomy. Kwa mfano, umuhimu kwamba chunks kubwa za mwamba na barafu ambazo hupiga Dunia zina kwa maisha duniani yenyewe bado hujadiliwa. Na wakati ushahidi una nguvu kwamba kiasi kikubwa cha “nishati ya giza” isiyoonekana hufanya wingi wa ulimwengu, wanasayansi hawana maelezo ya kushawishi kwa nini nishati ya giza ni kweli. Kutatua masuala haya itahitaji uchunguzi mgumu uliofanywa mbele ya teknolojia yetu, na nadharia zote hizo zinahitaji kupima zaidi kabla ya kuziingiza kikamilifu katika mifano yetu ya kawaida ya astronomia.

Hatua hii ya mwisho ni muhimu: hypothesis lazima iwe maelezo yaliyopendekezwa ambayo yanaweza kupimwa. Njia ya moja kwa moja ya kupima vile katika sayansi ni kufanya jaribio. Ikiwa jaribio linafanyika vizuri, matokeo yake ama yatakubaliana na utabiri wa hypothesis au watapingana nayo. Ikiwa matokeo ya majaribio hayapatikani na hypothesis, mwanasayansi lazima aondoe hypothesis na kujaribu kuendeleza mbadala. Ikiwa matokeo ya majaribio yanakubaliana na utabiri, hii sio lazima kuthibitisha kwamba hypothesis ni sahihi kabisa; labda majaribio ya baadaye yatapingana na sehemu muhimu za hypothesis. Lakini, majaribio zaidi ambayo yanakubaliana na hypothesis, kuna uwezekano mkubwa zaidi wa kukubali hypothesis kama maelezo muhimu ya asili.

Njia moja ya kufikiri juu ya hili ni kuzingatia mwanasayansi aliyezaliwa na anaishi katika kisiwa ambako kondoo mweusi tu wanaishi. Siku baada ya siku mwanasayansi hukutana na kondoo mweusi tu, hivyo yeye anadhani kwamba kondoo wote ni mweusi. Ingawa kila kondoo aliona anaongeza ujasiri kwa hypothesis, mwanasayansi anahitaji tu kutembelea bara na kuchunguza kondoo mmoja mweupe ili kuthibitisha nadharia mbaya.

Unaposoma kuhusu majaribio, labda una picha ya akili ya mwanasayansi katika vipimo vya maabara au kuchukua vipimo vya makini. Hii ni kweli kwa mwanabiolojia au mwanakemia, lakini wanaastronomia wanaweza kufanya nini wakati maabara yetu ni ulimwengu? Haiwezekani kuweka kikundi cha nyota kwenye tube ya mtihani au kuagiza comet nyingine kutoka kampuni ya usambazaji wa kisayansi.

Matokeo yake, wakati mwingine astronomia huitwa sayansi ya uchunguzi; mara nyingi tunafanya vipimo vyetu kwa kuchunguza sampuli nyingi za aina ya kitu tunachotaka kujifunza na kubainisha kwa makini jinsi sampuli tofauti zinatofautiana. Vyombo na teknolojia mpya vinaweza kutuacha tuangalie vitu vya astronomia kutoka mitazamo mpya na kwa undani zaidi. Nadharia zetu zinahukumiwa kwa mwanga wa habari hii mpya, na hupita au kushindwa kwa njia ile ile tutaweza kutathmini matokeo ya majaribio ya maabara.

Sehemu kubwa ya astronomia pia ni sayansi ya kihistoria—maana kwamba kile tunachoona kimekwisha kutokea katika ulimwengu na hatuwezi kufanya chochote kubadili. Kwa namna hiyo, mwanajiolojia hawezi kubadilisha kile kilichotokea kwa sayari yetu, na paleontologist hawezi kuleta mnyama wa kale tena uhai. Ingawa hii inaweza kufanya astronomia kuwa changamoto, pia inatupa fursa za kuvutia za kugundua siri za zamani zetu za ulimwengu.

Unaweza kulinganisha mwanaastronomia na mpelelezi akijaribu kutatua uhalifu uliofanyika kabla ya upelelezi kufika kwenye eneo. Kuna ushahidi mwingi, lakini wote upelelezi na mwanasayansi lazima ipepete na kuandaa ushahidi wa kupima nadharia mbalimbali kuhusu kile kilichotokea. Na kuna njia nyingine ambayo mwanasayansi ni kama upelelezi: wote wawili wanapaswa kuthibitisha kesi yao. Upelelezi lazima kuwashawishi wakili wa wilaya, hakimu, na labda hatimaye jury kwamba hypothesis yake ni sahihi. Vile vile, mwanasayansi lazima kuwashawishi wenzake, wahariri wa majarida, na hatimaye sehemu pana ya wanasayansi wengine kwamba hypothesis yake ni sahihi kwa muda mfupi. Katika kesi zote mbili, mtu anaweza tu kuomba ushahidi “zaidi ya shaka nzuri.” Na wakati mwingine ushahidi mpya utasisitiza wote upelelezi na mwanasayansi kurekebisha hypothesis yao ya mwisho.

Kipengele hiki cha kusahihisha cha sayansi kinaiweka mbali na shughuli nyingi za binadamu. Wanasayansi hutumia muda mwingi wa kuhoji na changamoto za kila mmoja, ndiyo sababu maombi ya fedha za mradi - pamoja na ripoti za kuchapishwa katika magazeti ya kitaaluma-kupitia mchakato wa kina wa mapitio ya rika, ambayo ni uchunguzi wa makini na wanasayansi wengine katika uwanja huo. Katika sayansi (baada ya elimu rasmi na mafunzo), kila mtu anahimizwa kuboresha juu ya majaribio na changamoto yoyote na yote hypotheses. Wanasayansi wapya wanajua kwamba mojawapo ya njia bora za kuendeleza kazi zao ni kupata udhaifu katika ufahamu wetu wa sasa wa kitu na kusahihisha kwa hypothesis mpya au iliyobadilishwa.

Hii ni moja ya sababu sayansi imefanya maendeleo makubwa kama hayo. Shahada ya kwanza ya sayansi kuu leo anajua zaidi kuhusu sayansi na alifanya hesabu kuliko Sir Isaac Newton, mmoja wa wanasayansi wengi mashuhuri ambao milele aliishi. Hata katika kozi hii ya utangulizi wa astronomia, utajifunza kuhusu vitu na taratibu ambazo hakuna mtu vizazi vichache vilivyopita hata aliota kulikuwepo.