2.2: Njia ya Sayansi

Njia ya kisayansi ni mchakato wa utafiti na hatua zilizoelezwa ambazo zinajumuisha ukusanyaji wa data na uchunguzi wa makini.

Uchunguzi

Maendeleo ya kisayansi yanaanza na uchunguzi. Hii inahusisha kutambua mfano, ama moja kwa moja au kwa moja kwa moja kutoka kwa maandiko. Mfano wa uchunguzi wa moja kwa moja ni kutambua kwamba kumekuwa na vyura vingi katika yadi yako tangu uligeuka kwenye sprinklers, ambapo kama uchunguzi wa moja kwa moja utakuwa kusoma utafiti wa kisayansi unaoripoti msongamano mkubwa wa vichwa katika maeneo ya miji na lawn ya maji.

Wakati wa Vita vya Vietnam (takwimu\(\PageIndex{a}\)), ripoti za vyombo vya habari kutoka Vietnam Kaskazini zilionyesha kiwango cha kuongezeka kwa kasoro za kuzaliwa. Wakati uaminifu huu wa habari hii uliulizwa awali na Marekani, ilisababisha maswali kuhusu nini kinachoweza kusababisha kasoro hizi za kuzaliwa. Zaidi ya hayo, kuongezeka kwa matukio ya saratani fulani na magonjwa mengine baadaye uliojitokeza katika Veterans Vietnam ambao walirudi Marekani Hii inasababisha sisi hatua ya pili ya njia ya kisayansi, swali.

Kielelezo\(\PageIndex{a}\): Ramani ya Vietnam 1954-1975. Picha kutoka Ofisi ya Uchapishaji wa Serikali ya Marekani (uwanja wa umma).

Swali

Hatua ya swali la njia ya kisayansi ni kuuliza tu, ni nini kinachoelezea mfano uliozingatiwa? Maswali mengi yanaweza kutokea kwa uchunguzi mmoja. Wanasayansi na umma walianza kuuliza, ni nini kinachosababisha kasoro za kuzaliwa nchini Vietnam na magonjwa ya veterans ya Vietnam? Inaweza kuhusishwa na matumizi ya kijeshi yaliyoenea ya Orange ya Orange ya Orange ili kufuta misitu (takwimu\(\PageIndex{b-c}\)), ambayo ilisaidia kutambua maadui kwa urahisi zaidi?

Kielelezo\(\PageIndex{b}\): Agent Orange ngoma Vietnam. Picha na Serikali ya Marekani (uwanja wa umma).

Kielelezo\(\PageIndex{c}\): Msitu wa mikoko yenye afya (juu), na msitu mwingine baada ya matumizi ya Agent Orange. Picha na mwandishi asiyejulikana (uwanja wa umma).

Nadharia na Utabiri

Hypothesis ni jibu linalotarajiwa kwa swali. Hadithi bora zinasema mwelekeo uliopendekezwa wa athari (ongezeko, hupungua, nk) na kuelezea kwa nini hypothesis inaweza kuwa kweli.

• OK hypothesis: Agent Orange huathiri viwango vya kasoro za kuzaliwa na magonjwa.

• Bora hypothesis: Agent Orange huongeza matukio ya kasoro za kuzaliwa na magonjwa.

• Best hypothesis: Agent Orange huongeza matukio ya kasoro za kuzaliwa na ugonjwa kwa sababu matatizo haya ya afya yamekuwa mara kwa mara taarifa na watu binafsi wazi kwa dawa hii ya dawa.

Ikiwa mawazo mawili au zaidi yanakidhi kiwango hiki, moja rahisi hupendekezwa.

Utabiri hutokana na hypothesis. Utabiri unaelezea matokeo gani yangeunga mkono hypothesis. Utabiri ni maalum zaidi kuliko hypothesis kwa sababu unarejelea maelezo ya jaribio. Kwa mfano, “Kama Agent Orange husababisha matatizo ya afya, basi panya majaribio wazi kwa TCDD, mchafuzi wa Agent Orange, wakati wa maendeleo itakuwa na kasoro za kuzaliwa mara kwa mara kuliko kudhibiti panya” (takwimu\(\PageIndex{d}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{d}\): Muundo wa kemikali wa TCDD (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin), ambayo huzalishwa wakati wa kuunganisha kemikali katika Agent Orange. Inachafua Agent Orange katika viwango vya chini lakini hatari. Picha na Emeldir (uwanja wa umma).

Hadithi na utabiri lazima zihakikishwe ili kuhakikisha kuwa halali. Kwa mfano, hypothesis ambayo inategemea kile kubeba anadhani haipatikani, kwa sababu haiwezi kujulikana nini kubeba inadhani. Inapaswa pia kuwa falsifiable, maana kwamba wana uwezo wa kupimwa na kuonyeshwa kuwa si kweli. Mfano wa hypothesis isiyoweza kushindwa ni “Kuzaliwa kwa Botticelli kwa Venus ni nzuri.” Hakuna jaribio ambalo linaweza kuonyesha kauli hii kuwa ya uongo. Ili kupima hypothesis, mtafiti atafanya majaribio moja au zaidi iliyoundwa ili kuondoa moja au zaidi ya nadharia. Hii ni muhimu. Hypothesis inaweza kufutwa, au kuondolewa, lakini haiwezi kamwe kuthibitishwa. Sayansi haina kushughulikia katika ushahidi kama hisabati. Ikiwa jaribio linashindwa kupinga nadharia tete, basi tunapata msaada kwa maelezo hayo, lakini hii si kusema kwamba chini ya barabara maelezo bora hayatapatikana, au jaribio la makini zaidi litapatikana ili kudanganya nadharia.

Hadithi ni maelezo ya tentative na ni tofauti na nadharia za kisayansi. Nadharia ya kisayansi ni maelezo yaliyokubaliwa sana, yaliyojaribiwa na kuthibitishwa kwa seti ya uchunguzi au matukio. Nadharia ya kisayansi ni msingi wa ujuzi wa kisayansi. Aidha, katika taaluma nyingi za kisayansi (chini ya biolojia) kuna sheria za kisayansi, mara nyingi walionyesha katika formula za hisabati, ambazo zinaelezea jinsi mambo ya asili yatakavyoishi chini ya hali fulani maalum, lakini haitoi maelezo kwa nini hutokea.

Kubuni majaribio

Kisha, utafiti wa kisayansi (majaribio) umepangwa kupima hypothesis na kuamua kama matokeo yanafanana na utabiri. Kila jaribio litakuwa na vigezo moja au zaidi. Variable huru ni nini wanasayansi nadharia inaweza kuwa na kusababisha kitu kingine. Katika jaribio la manipulative (angalia hapa chini), kutofautiana kwa kujitegemea hutumiwa na mwanasayansi. Variable d tegemezi ni majibu, variable hatimaye kipimo katika utafiti. vigezo kudhibitiwa (confounding sababu) inaweza kuathiri variable tegemezi, lakini wao si lengo la utafiti. Mwanasayansi anajaribu kusanifisha vigezo kudhibitiwa ili wasiathiri matokeo. Katika mfano wetu uliopita, yatokanayo na Agent Orange ni tofauti ya kujitegemea. Inadhaniwa kusababisha mabadiliko katika afya (uwezekano wa kuwa na watoto wenye kasoro za kuzaliwa au kuendeleza ugonjwa), kutofautiana kwa tegemezi. Mambo mengine mengi yanaweza kuathiri afya, ikiwa ni pamoja na chakula, zoezi, na historia ya familia. Hizi ni vigezo kudhibitiwa.

Kuna aina mbili kuu za masomo ya kisayansi: masomo ya majaribio (majaribio ya manipulative) na masomo ya uchunguzi.

Katika jaribio la manipulative, kutofautiana kwa kujitegemea hubadilishwa na wanasayansi, ambao huangalia majibu. Kwa maneno mengine, wanasayansi hutumia matibabu. Mfano itakuwa kuwasababishia panya zinazoendelea kwa TCDD na kulinganisha kiwango cha kasoro za kuzaliwa kwa kundi la kudhibiti. Kundi la kudhibiti ni kundi la masomo ya mtihani ambayo yanafanana iwezekanavyo kwa masomo mengine yote ya mtihani, isipokuwa kwamba hawapati matibabu ya majaribio (wale wanaoipokea wanajulikana kama kundi la majaribio, matibabu, au mtihani). Madhumuni ya kikundi cha kudhibiti ni kuanzisha nini variable tegemezi itakuwa chini ya hali ya kawaida, bila kutokuwepo kwa matibabu ya majaribio. Inatumika kama msingi ambao kundi la mtihani linaweza kulinganishwa. Katika mfano huu, kundi kudhibiti ingekuwa na panya kwamba walikuwa si wazi kwa TCDD lakini walikuwa vinginevyo kubebwa njia sawa na panya wengine (takwimu\(\PageIndex{e}\))

Kielelezo\(\PageIndex{e}\): Panya za maabara. Katika utafiti sahihi wa kisayansi, matibabu ingekuwa kutumika kwa panya nyingi. Kundi jingine la panya lisingepata matibabu (kikundi cha kudhibiti). Picha na Aaron Logan (CC-BY).

Katika utafiti wa uchunguzi, wanasayansi kuchunguza sampuli nyingi na bila sababu ya kudhaniwa. Mfano itakuwa ufuatiliaji afya ya maveterani ambao walikuwa na viwango tofauti ya yatokanayo na Agent Orange.

Masomo ya kisayansi yana replicates nyingi. Sampuli nyingi zinahakikisha kwamba muundo wowote ulioonekana unatokana na matibabu badala ya tofauti za kawaida zinazotokea kati ya watu binafsi. Utafiti wa kisayansi unapaswa pia kurudiwa, maana yake ni kwamba ikiwa unafanywa tena, kufuatia utaratibu huo, unapaswa kuzaliana na matokeo sawa ya jumla. Zaidi ya hayo, tafiti nyingi hatimaye mtihani hypothesis sawa.

Matokeo

Hatimaye, data zinakusanywa na matokeo yanachambuliwa. Kama ilivyoelezwa katika sura ya Math Blast, takwimu zinaweza kutumika kuelezea data na muhtasari wa data. Pia hutoa kigezo cha kuamua kama muundo katika data ni nguvu ya kutosha kusaidia hypothesis.

majaribio manipulative katika mfano wetu iligundua kwamba panya wazi kwa viwango vya juu ya 2,4,5-T (sehemu ya Agent Orange) au TCDD (uchafuzi kupatikana katika Agent Orange) wakati wa maendeleo alikuwa cleft kaakaa kuzaliwa kasoro mara nyingi zaidi kuliko kudhibiti panya (takwimu\(\PageIndex{f}\)). Majusi ya panya pia yalikuwa na uwezekano mkubwa wa kufa wakati wa wazi kwa TCDD ikilinganishwa na udhibiti.

Kielelezo\(\PageIndex{f}\): Mdomo wa mdomo na palate, kasoro ya kuzaliwa ambayo miundo hii imegawanyika. Picha na James Heilman, MD (CC-BY-SA).

Utafiti wa uchunguzi uligundua kuwa binafsi taarifa yatokanayo na Agent Orange ilikuwa chanya uhusiano na matukio ya magonjwa mbalimbali katika Veterans Kikorea wa Vita vya Vietnam, ikiwa ni pamoja na saratani mbalimbali, magonjwa ya mifumo ya moyo na mishipa, magonjwa ya ngozi, na matatizo ya kisaikolojia. Kumbuka kuwa uwiano chanya tu ina maana kwamba kujitegemea na tegemezi vigezo wote kuongeza au kupungua kwa pamoja, lakini data zaidi, kama vile ushahidi zinazotolewa na majaribio manipulative zinahitajika hati kusababisha-na-athari uhusiano. (Uwiano hasi hutokea wakati variable moja huongezeka kama nyingine itapungua.)

Hitimisho

Mwishowe, wanasayansi kufanya hitimisho kuhusu kama data msaada hypothesis. Katika kesi ya Agent Orange, data, kwamba panya wazi kwa TCDD na 2,4,5-T alikuwa masafa ya juu ya kaakaa cleft, mechi utabiri. Zaidi ya hayo, wastaafu waliojulikana kwa Agent Orange walikuwa na viwango vya juu vya magonjwa fulani, zaidi kusaidia hypothesis. Tunaweza hivyo kukubali hypothesis kwamba Agent Orange huongeza matukio ya kasoro za kuzaliwa na magonjwa.

Katika mazoezi, mbinu ya kisayansi sio ngumu na imeundwa kama inaweza kuonekana kwanza. Wakati mwingine jaribio linasababisha hitimisho ambazo zinapendeza mabadiliko katika mbinu; mara nyingi, jaribio huleta maswali mapya ya kisayansi kwa puzzle. Mara nyingi, sayansi haifanyi kazi kwa mtindo wa mstari; badala yake, wanasayansi wanaendelea kuteka maelekezo na kufanya generalizations, kutafuta mwelekeo kama utafiti wao unaendelea (takwimu\(\PageIndex{g}\)). Hata kama hypothesis iliungwa mkono, wanasayansi wanaweza bado kuendelea kuijaribu kwa njia tofauti. Kwa mfano, wanasayansi kuchunguza athari za Agent Orange, kuchunguza madhara ya muda mrefu ya afya kama Vietnam veterans umri.

Kielelezo\(\PageIndex{g}\): Njia ya kisayansi ni mfululizo wa hatua zilizoelezwa ambazo zinajumuisha majaribio na uchunguzi wa makini. Hatua ni kama ifuatavyo: fanya uchunguzi; kuuliza swali; fanya nadharia tete inayojibu swali; fanya utabiri kulingana na nadharia tete; fanya jaribio la kupima utabiri; kuchambua matokeo; na ripoti matokeo. Ikiwa hypothesis inasaidiwa au haijasaidiwa, matokeo bado yanaripotiwa. Ikiwa hypothesis haijaungwa mkono na data, hypothesis mpya inaweza kupendekezwa.

Matokeo ya kisayansi yanaweza kuathiri maamuzi. Kwa kukabiliana na ushahidi kuhusu athari za Agent Orange juu ya afya ya binadamu, fidia sasa inapatikana kwa wastaafu wa Vietnam ambao walikuwa wazi kwa Agent Orange na kuendeleza magonjwa fulani. Matumizi ya Agent Orange pia ni marufuku nchini Marekani Hatimaye, Marekani imeanza kusafisha maeneo nchini Vietnam ambayo bado yanachafuliwa na TCDD.

Kujenga juu ya Kazi ya Wengine

Mara chache tu haina ugunduzi wa kisayansi spring full-barugumu katika eneo la tukio. Unapofanya, inawezekana kuunda mapinduzi kwa njia ya wanasayansi wanavyoona ulimwengu unaowazunguka na kufungua maeneo mapya ya uchunguzi wa kisayansi. Nadharia ya Darwin ya mageuzi na sheria za Mendel za urithi ni mifano ya maendeleo hayo ya mapinduzi. Sayansi nyingi, hata hivyo, lina kuongeza matofali mengine kwenye jengo ambalo limejengwa polepole na kwa uchungu na kazi ya awali.

Maendeleo ya mbinu mpya mara nyingi huweka msingi wa maendeleo ya haraka pamoja na njia nyingi za kisayansi. Fikiria tu maendeleo katika biolojia kwamba ugunduzi wa darubini mwanga na, baadaye, microscope elektroni imefanya iwezekanavyo. Katika kurasa hizi, kuna mifano mingi ya taratibu za majaribio. Kila mmoja ilitengenezwa ili kutatua tatizo fulani. Hata hivyo, kila mmoja alikuwa kisha kuchukuliwa na wafanyakazi katika maabara mengine na kutumika kwa matatizo yao.

Kwa namna hiyo, kuundwa kwa maelezo mapya (hypothesis) katika uwanja wa kisayansi mara nyingi huchochea wafanyakazi katika nyanja zinazohusiana ili kutafakari tena uwanja wao wenyewe kwa mwanga wa mawazo mapya. Nadharia ya Darwin ya mageuzi, kwa mfano, imekuwa na athari kubwa kwa karibu kila subspecialty katika biolojia pamoja na sayansi ya mazingira. Hadi leo hii, wanasayansi katika maalum kama tofauti kama biochemistry na biolojia ya uhifadhi huongozwa katika kazi zao na nadharia ya mabadiliko (takwimu\(\PageIndex{g}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{h}\): Kuelewa hatarini mlima njano-leggged chura kupitia lens ya mageuzi na genetics imesaidia uhifadhi wake. Picha na Iasaac Chellman/NPS (CC-BY).

Marejeo

Taasisi ya Tiba (Marekani) Kamati ya Kupitia Athari za Afya katika Vietnam Veterans ya Mfiduo kwa madawa ya kulevya. Veterans na Agent Orange: Athari za Afya za dawa za wadudu Kutumika katika Vi Washington (DC): National Academies Press (Marekani); 1994. 2, Historia ya Utata Juu ya Matumizi ya madawa ya kulevya.

Neubert, D., Dillmann, I. madhara ya kiinitete katika panya kutibiwa na asidi 2,4,5-trichlorophenoxyacetic na 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. Arch Naunyn-Schmiedeberg ya. Pharmacol. 272, 243—264 (1972).

Stellman, J. M., & Stellman, S. D. (2018). Agent Orange Wakati wa Vita vya Vietnam: Suala Longering ya Athari yake ya Raia na Jeshi Afya Jarida la Marekani la afya ya umma, 108 (6), 726—728.

Yi, S. W., Ohrr, H., Hong, J. S., & Yi, J. J. (2013). Agent Orange yatokanayo na maambukizi ya magonjwa binafsi taarifa katika Korea Vietnam veter Journal ya dawa za kuzuia na afya ya umma = Yebang Uihakhoe chi, 46 (5), 213—225.

Attributions

Ilibadilishwa na Melissa Ha kutoka vyanzo vifuatavyo:

• Mchakato wa Sayansi kutoka Biolojia ya Mazingira na Mathayo R. Fisher (leseni chini ya CC-BY)
• Mbinu za kisayansi kutoka Biolojia na John W. Kimball (leseni chini ya CC-BY)