ความรู้ทางวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้หรือไม่อย่างไร

เตรียมความพร้อมม.1(วิทยาศาสตร์)

ตอนที่ 3 : ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เปลี่ยนแปลงได้

๨วามรู้๹่า๫ๆ​  ที่นั๥วิทยาศาส๹ร์๨้นพบ​ไว้​แล้ว  สามารถ​เปลี่ยน​แปล๫​ไ๸้  ​เมื่อนั๥วิทยาศาส๹ร์มีหลั๥๴านหรือ๦้อมูล​ใหม่ๆ​  ที่๸ี๥ว่า​เ๸ิม​เพิ่ม​เ๹ิม๦ึ้นมา
  ​ในสมัย๥่อน  ๨วาม​เ๮ื่อ​และ​๦้อ​เท็๬๬ริ๫​ใน​เวลานั้น  รวมทั้๫ประ​สิทธิภาพ๦อ๫​เ๨รื่อ๫มือ๹่า๫ๆ​  ​และ​วิธี๨้นหา๨วามรู้มี๬ำ​๥ั๸  ทำ​​ให้๨วามรู้๨วาม​เ๦้า​ใ๬ที่นั๥วิทยาศาส๹ร์๨้นพบ​เป็น๬ริ๫​ใน​เ๭พาะ​​ใน๮่ว๫​เวลานั้นๆ​  ​แ๹่๹่อมา​เมื่อ​เ๨รื่อ๫มือมีประ​สิทธิภาพมา๥๦ึ้น  วิธี๨้น๨ว้าหา๨วามรู้มีมา๥๦ึ้น​และ​มี๦้อมูล​ใหม่ๆ​  มา​เพิ่ม​เ๹ิม  ประ​๥อบ๥ับนั๥วิทยาศาส๹ร์​เป็นผู้๥ระ​๹ือรือร้น​ใฝ่หา๨วามรู้อยู่​เสมอ  ทำ​​ให้๨วามรู้ที่๨้นพบ​ในสมัย๹่อๆ​ มา  มี๨วามละ​​เอีย๸​และ​​แม่นยำ​ยิ่๫๦ึ้น   ​และ​ยั๫ทำ​​ให้๨วามรู้​ใหม่ๆ​​เพิ่ม๦ึ้น๸้วย

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้หรือไม่อย่างไร

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์

ระดับประถมศึกษา

6

๒. เป้าหมายของการเรียนรู้วิทยาศาสตร์

ความหมายของวิทยาศาสตร์และธรรมชาติของวิทยาศาสตร์

วิทยาศาสตร์ (Science) เป็นความรู้ที่เกิดจากสติปัญญาและความพยายาม

ของมนุษย์ในการศึกษาเพื่อทำ�ความเข้าใจสิ่งต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นบนโลกและในเอกภพ

นักวิทยาศาสตร์ศึกษาหลายคนได้อธิบายถึงธรรมชาติของวิทยาศาสตร์

ว่าเป็นลักษณะเฉพาะตัวของวิทยาศาสตร์ที่ทำ�ให้แตกต่างจากศาสตร์ความรู้แขนง

อื่น ๆ รวมถึงเป็นค่านิยม ข้อสรุป แนวคิด หรือคำ�อธิบายที่บ่งชี้เกี่ยวกับอาชีพ

นักวิทยาศาสตร์ ลักษณะและวิธีการทำ�งานของนักวิทยาศาสตร์ ความรู้และ

แนวคิดทางวิทยาศาสตร์ รวมถึงผลของวิทยาศาสตร์ที่มีต่อสังคม (กุศลิน, ๒๕๕๓;

McComas & Almazroa, 1998)

American Association for the Advancement of Science เป็น

สมาคมที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในประเทศ

สหรัฐอเมริกา ได้อธิบายเกี่ยวกับธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ โดยจำ�แนกแยกแยะ

ออกเป็น ๓ ด้าน ได้แก่ โลกในมุมมองแบบวิทยาศาสตร์ (Scientific Worldview)

การสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Inquiry) และกิจการทาง

วิทยาศาสตร์ (Scientific Enterprise) (AAAS, 1993) ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้

ด้านที่ ๑ โลกในมุมมองแบบวิทยาศาสตร์ (Scientific Worldview)

ด้วยวิทยาศาสตร์เป็นความรู้ที่เกิดจากสติปัญญาและความพยายามของ

มนุษย์ในการค้นหาคำ�ตอบเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดในธรรมชาติทั้งบนโลกและนอกโลก

นักวิทยาศาสตร์จึงมีมุมมองเฉพาะตัวเกี่ยวกับการได้มาซึ่งความรู้ของปรากฏการณ์

ต่าง ๆ ในธรรมชาติ ซึ่งอาจแตกต่างจากมุมมองของศาสตร์อื่นๆ ดังนี้

เราสามารถทำ�ความเข้าใจสิ่งต่างๆ บนโลกได้

ปรากฏการณ์ต่าง ๆ บนโลกหรือในเอกภพ ที่เกิดขึ้นอย่างเป็นแบบรูป (Pattern)

สามารถเข้าใจได้ด้วยสติปัญญา วิธีการศึกษาที่เป็นระบบ ผนวกกับการใช้ประสาท

สัมผัสและเครื่องมือต่างๆ ในการเก็บรวบรวมข้อมูล นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสิ่งต่างๆ

สามารถทำ�ความเข้าใจได้และคำ�ถามใหม่ๆ เกิดขึ้นได้เสมอ ยิ่งข้อมูลมีความถูกต้อง

แม่นยำ�มากขึ้นก็ยิ่งทำ�ให้มนุษย์เข้าใจและเข้าใกล้ความจริงของปรากฏการณ์นั้นๆ

ยิ่งขึ้น

แนวคิดทางวิทยาศาสตร์มีความไม่แน่นอน สามารถเปลี่ยนแปลงได้

แม้ว่าวิทยาศาสตร์จะเป็นกระบวนการสร้างองค์ความรู้ จากการสังเกต การทดลอง

การสร้างแบบจำ�ลองอย่างละเอียดรอบคอบและเป็นระบบ เพื่อทำ�ความเข้าใจ

เกี่ยวกับปรากฏการณ์หรือสิ่งที่สนใจ แต่ระหว่างการทำ�งานก็มักเกิดคำ�ถามใหม่ขึ้น

ตลอดเวลาไม่มีสิ้นสุด ส่งผลให้มีการปรับปรุงหรือคิดค้นวิธีการใหม่ในการค้นหา

คำ�ตอบ และอาจได้หลักฐาน (Evidence) ใหม่ที่นำ�ไปสู่การสร้างคำ�อธิบายหรือ

องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มีความคงทน และเชื่อถือได้

แม้ว่าวิทยาศาสตร์จะยอมรับเรื่องความไม่แน่นอน และความไม่มีที่สิ้นสุดของความรู้

หรือคำ�อธิบายเกี่ยวกับสิ่งต่างๆ ในธรรมชาติ แต่ด้วยความรู้ทางวิทยาศาสตร์พัฒนา

ขึ้นมาผ่านวิธีการต่าง ๆ อย่างต่อเนื่อง ซ้ำ�แล้วซ้ำ�เล่าเป็นระยะเวลาหนึ่งจนมั่นใจใน

คำ�อธิบายนั้น รวมถึงมีการตรวจสอบอย่างเข้มข้นจากสังคมนักวิทยาศาสตร์ จน

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เชื่อถือได้ และจนกว่าการค้นพบความรู้ใหม่จะลบล้างความ

รู้เดิมได้อาจใช้ระยะเวลายาวนาน

องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี  (2544) ได้จัดแบ่งออกเป็นลำดับขั้นไว้ 6 ประเภท คือ ข้อเท็จจริง มโนมติ หลักการ สมมติฐาน กฎ และทฤษฎี

1.ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Fact)

พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2542 ได้ให้ความหมายของ“ข้อเท็จจริง” ว่า เป็นข้อความหรือเหตุการณ์ที่เป็นมาหรือเป็นอยู่ตามจริง

ข้อเท็จจริง เป็นความรู้พื้นฐานเบื้องต้นทางวิทยาศาสตร์ ที่เกิดจากการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติและสิ่งต่างๆโดยตรง โดยใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น และผิวกาย หรือจากการตรวจวัดโดยวิธีการอย่างง่ายๆ โดยผลที่ได้จากการสังเกตและการวัดต้องเหมือนเดิมไม่ว่าจะกระทำกี่ครั้งก็ตาม และเป็นข้อมูลที่เป็นจริงเสมอไม่เปลี่ยนแปลงตามกาลเวลา ข้อเท็จจริงมีลักษณะเป็นข้อความเดี่ยวๆ ที่ตรงไปตรงมา ตัวอย่างของข้อเท็จจริง ได้แก่
- น้ำแข็งลอยน้ำได้ - สุนัขมี 4 ขา
- น้ำไหลจากที่สูงไปสู่ที่ต่ำ - เกลือมีรสเค็ม
- ผลสตรอเบอร์รี่มีสีแดง - ผลทุเรียนสุกมีกลิ่นฉุน
- น้ำเดือดที่อุณหภูมิ 1000เซลเซียส ที่ระดับน้ำทะเล
- พระอาทิตย์ขึ้นทิศตะวันออกและตกทางทิศตะวันตก
- เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่เกาะสุมาตราเมื่อวันที่ 26 ธันวาคม พ.ศ. 2547
- เกิดแผ่นดินไหววัดแรงสั่นสะเทือนได้ 7.0 ริกเตอร์ ใกล้เมืองหลวงของสาธารณรัฐเฮติ เมื่อเวลาประมาณ 05.00 น. วันที่ 13 มกราคม2553 ตามเวลาประเทศไทย

ข้อเท็จจริง สามารถตรวจสอบเชิงปริมาณได้โดยการ ชั่ง ตวง วัด ได้ ดังนั้นสิ่งที่จะเป็นข้อเท็จจริงได้นั้น ต้องผ่านการพิสูจน์โดยผ่านประสาทสัมผัสทั้ง 5 ของมนุษย์ ข้อเท็จจริง อาจเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาได้ หากปัจจัยที่ทำให้เกิดขึ้นมีการเปลี่ยนแปลง เป็นไปตามหลักคำสอนในศาสนาที่ว่า สรรพสิ่งย่อมเปลี่ยนแปลงอยู่เป็นนิจ เราไม่สามารถหยุดยั้งได้ สิ่งที่ปรากฏให้เห็น และเป็นไปอยู่เป็นนิจตามธรรมชาติ เคยเป็นอย่างไรก็เป็นอย่างนั้น เป็นความจริงที่เป็นสากล เราเรียกว่า ความจริง (truth) ความจริงมีความแตกต่างจากข้อเท็จจริงตรงที่ความจริงนั้น เป็นสิ่งที่ได้รับการพิสูจน์ในเชิงเหตุผลหรือประจักษ์แล้วว่าเป็นจริงไม่อาจเป็นอย่างอื่นได้ ส่วนข้อเท็จจริงนั้นอาจเปลี่ยนแปลงไปตามปัจจัย แต่อย่างไรก็ตามข้อเท็จจริงที่ผ่านการพิสูจน์หลายๆ ครั้ง ว่าเป็นจริง จนเป็นกฏที่ไม่เปลี่ยนแปลงแล้ว ก็ยอมรับเป็นความจริงได้

2. มโนมติ (Concept)

ภพ (2540: 3); ธีระชัย (2540: 1) กล่าวว่า มโนมติ หมายถึง ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์ต่างๆ ซึ่งแต่ละคนจะมีมโนมติเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งแตกต่างกัน

การที่บุคคลหนึ่งบุคคลใดสังเกตวัตถุหรือปรากฏการณ์ต่างๆ และเกิดการรับรู้ บุคคลนั้นจะนำการรับรู้นี้มาสัมพันธ์กับประสบการณ์เดิมของเขา ทำให้เกิดมโนมติซึ่งเป็นความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์นั้นและทำให้เขามีความรู้ขึ้น ซึ่ง มโนมติเป็นความคิดความเข้าใจของแต่ละบุคคล แต่ละบุคคลย่อมมีมโนมติเกี่ยวกับสิ่งใดสิ่งหนึ่งหรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งแตกต่างกัน ขึ้นกับความรู้เดิมและประสบการณ์ที่มีอยู่ และวุฒิภาวะของบุคคลนั้นๆ เช่น การเกิดแผ่นดินไหว บางคนอาจบอกว่าเป็นการกระทำของเทพยดา และสิ่งศักดิ์สิทธิ์ บางคนบอกว่าเกิดจากการพลิกตัวของปลาอานนที่แบกโลกไว้ บางคนบอกว่าเกิดจากการปลดปล่อยพลังงานของเปลือกโลกทำให้พื้นดินเกิดสั่นสะเทือน เป็นต้น หรือหากให้อธิบายลักษณะของต้นมะพร้าว สำหรับเด็กอาจอธิบายว่าเป็นต้นไม้ชนิดหนึ่งลำต้นสูงยาว ไม่มีกิ่งก้านสาขา ใบเป็นแฉกๆ ผลกลมๆ สำหรับนักวิทยาศาสตร์อาจบอกว่ามะพร้าวเป็นพืชใบเลี้ยงเดี่ยว มีระบบรากแบบรากฝอย ลำต้นเป็นข้อปล้องเห็นชัดเจน จัดอยู่ในวงศ์ปาล์ม (Family Palmaceae) มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Cocos nucifera Linn. เป็นต้น

มโนมติอาจเกิดจากการนำข้อเท็จจริงหรือความรู้จากประสบการณ์อื่นๆหลายๆ อย่างมาประกอบกัน แล้วสร้างเป็นความเข้าใจของตนเอง ยกตัวอย่างเช่น ผลทุเรียนมีสีเขียว มีหนามแหลม มีกลิ่นฉุน สามารถแบ่งออกได้เป็นพูๆ สิ่งเหล่านี้ได้จากการสังเกตข้อเท็จจริงย่อย ที่พบว่า ผลทุเรียนมีสีเขียว, ผลทุเรียนมีหนามแหลม, และผลทุเรียนมีกลิ่นฉุน ซึ่งมโนมติเกี่ยวกับทุเรียนนี้เป็นการนำคุณสมบัติที่เหมือนกันของทุเรียนมาใช้อธิบายลักษณะของผลทุเรียน และใช้ในการจำแนกทุเรียนออกจากผลไม้ชนิดอื่น

ตัวอย่างของมโนมติได้แก่
- หัวใจเป็นอวัยวะที่สำคัญที่สุด
- ความร้อนทำให้ร่างกายอบอุ่น
- น้ำแข็ง คือน้ำที่อยู่ในสถานะของแข็ง
- แมลงคือสัตว์ที่มี 6 ขา ลำตัวแบ่งเป็น 3 ส่วน
- อากาศมีความสำคัญต่อมนุษย์มากกว่าอาหาร
- ลมเกิดจากการเคลื่อนที่ของอากาศ
- สสาร คือสิ่งที่มีตัวตน มีมวล ต้องการที่อยู่ และสัมผัสได้ เป็นต้น

3) หลักการ (Principle)

หลักการ จัดเป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่งที่เป็นความจริงสามารถทดสอบได้ และได้ผลเหมือนเดิม เป็นที่เข้าใจตรงกันไม่ว่าจะทดสอบกี่ครั้ง เป็นหลักที่ใช้ในการอ้างอิงได้ ด้วยเหตุนี้หลักการมีลักษณะแตกต่างจากมโนมติตรงที่หลักการเป็นสิ่งที่ทุกคนเข้าใจตรงกัน สามารถใช้อ้างอิงได้ แต่มโนมติเกี่ยวกับสิ่งเดียวกันของแต่ละคนอาจไม่เหมือนกัน ทั้งนี้ขึ้นกับประสบการณ์ของแต่ละบุคคล หลักการอาจผสมผสานจากมโนมติ ตั้งแต่ 2 มโนมติที่สัมพันธ์กันเข้าด้วยกัน

ตัวอย่างของหลักการได้แก่

แสงจะหักเหเมื่อเดินทางจากตัวกลางชนิดหนึ่ง ไปยังตัวกลางอีกชนิดหนึ่งที่มีความหนาแน่นไม่เท่ากัน มาจากมโนมติหลายมโนมติ ได้แก่
- แสงจะหักเหเมื่อเดินทางผ่านน้ำไปสู่กระจก
- แสงจะหักเหเมื่อเดินทางผ่านกระจกไปสู่อากาศ ฯลฯ

4) สมมติฐาน (Hypothesis)

บุปผชาติ (2542) กล่าวว่า สมมติฐาน คือ ข้อคิดเห็นหรือถ้อยแถลงที่เป็นมูลฐานแห่งการหาเหตุผล การทดลอง หรือการวิจัย สมมติฐานจัดเป็นการลงความคิดเห็นประเภทหนึ่ง เป็นข้อความที่คาดคะเนคำตอบของปัญหาล่วงหน้าอย่างมีเหตุมีผล ก่อนจะดำเนินการทดลอง เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเป็นจริงของเรื่องนั้นๆ ต่อไป สมมติฐานอาจเป็นข้อความหรือแนวความคิด ที่แสดงการคาดคะเนในสิ่งที่ไม่สามารถตรวจสอบได้โดยการสังเกตโดยตรง หรือเป็นสิ่งที่แสดงความสัมพันธ์ที่เชื่อว่าจะเกิดขึ้น ระหว่างตัวแปรที่เป็นเหตุ (ตัวแปรอิสระ) และตัวแปรที่เป็นผล (ตัวแปรตาม)

สมมติฐานเกิดจากความพยายามในการตอบปัญหาของนักวิทยาศาสตร์ สมมติฐาน มักเป็นข้อความที่คาดคะเนคำตอบของปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาอยู่ โดยอาศัยข้อมูลและประสบการณ์ความรู้เดิมเป็นพื้นฐาน หรือเป็นการคาดคะเนที่เกิดจากความเชื่อหรือแรงบันดาลใจของนักวิทยาศาสตร์เอง

สมมติฐานไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงหรือพยากรณ์ได้ เพราะยังไม่ได้ผ่านการทดสอบยืนยันว่าเป็นความจริง ดังนั้นสถานภาพของมันจึงเป็นเพียงหลักการวิทยาศาสตร์ชั่วคราวที่ยกร่างขึ้นเพื่อรอการทดสอบต่อไป

ในทางวิทยาศาสตร์ สมมติฐานมีความจำเป็นและมีความสำคัญมาก เพราะสมมติฐานจะเป็นสิ่งที่ช่วยชี้แนะแนวทางว่าจะค้นหาข้อมูลอะไรและจะทำการทดลองได้อย่างไร ถ้าปราศจากสมมติฐานแล้วการค้นหาความรู้วิทยาศาสตร์จะไม่เกิดขึ้น ตัวอย่าง ยาเพนิซิลิน ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะใช้สำหรับรักษาโรคต่างๆ คงไม่เกิดขึ้น ถ้าเซอร์ อเล็กซานเดอร์ เฟลมิง ไม่ตั้งสมมติฐานว่า “สารเคมีที่ผลิตโดยเชื้อรา Penicillium Notatum มีฤทธิ์ต้านและทำลายแบคทีเรียได้” และจากที่ หลุยส์ ปาสเตอร์ ตั้งสมมติฐานว่า “ผลที่ได้จากการหมักจะเป็นเช่นไร ขึ้นอยู่กับชนิดของจุลินทรีย์ที่มีปรากฏอยู่ในระหว่างกรรมวิธีการหมัก” ทำให้แก้ปัญหาให้กับผู้ผลิตเหล้าองุ่นที่ประสบปัญหา เนื่องจากเหล้าองุ่นที่ผลิตได้มีรสเปรี้ยวแทนที่จะมีรสหวาน เป็นต้น

ตัวอย่างของสมมติฐานอื่นๆ เช่น
- ถ้าเพิ่มปริมาณปุ๋ยให้กับพืชมากเกินไป จะทำให้พืชเฉาตาย
- น้ำนมจากแม่มีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของทารกดีกว่าน้ำนมโค
- สารสกัดจากผลสะเดาจะสามารถกำจัดแมลงได้ผลดีกว่าสารสกัดจากใบสะเดา
- แสงสีแดงมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของพืชมากกว่าแสงสีเขียวและแสงสีน้ำเงิน สมมติฐานเหล่านี้ หรือสมมติฐานอื่นๆจะเป็นที่ยอมรับก็ต่อเมื่อพิสูจน์ได้ว่าสมมติฐานนั้นถูกต้องมีหลักฐานหรือเหตุผลมาสนับสนุน ในกรณีที่สมมติฐานมีหลักฐานมาสนับสนุนไม่เพียงพอหรือมีข้อคัดค้าน สมมติฐานนั้นก็ใช้ไม่ได้ต้องถูกยกเลิกไป นักวิทยาศาสตร์ก็จะเสาะหาสมมติฐานอันใหม่ต่อไป

แต่อย่างไรก็ตาม สมมติฐานที่เป็นที่ยอมรับในสมัยหนึ่ง อาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงหรือยกเลิกไป เมื่อมีผู้ค้นพบหลักฐานที่คัดค้านสมมติฐานนั้น และก็มีบางสมมติฐานที่ตั้งขึ้นเป็นเวลานานโดยไม่มีผลการสังเกตหรือผลการทดลองมาคัดค้านได้ สมมติฐานนั้นก็จะได้รับ การยอมรับ และเปลี่ยนไปเป็นหลักการ ทฤษฎี และกฎต่อไป

5) กฎ (Law)

กฎ เป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่ง มีลักษณะคล้ายกับหลักการ คือ ต้องได้รับการพิสูจน์แล้วว่าถูกต้อง ทดสอบแล้วได้ผลตรงกันทุกครั้ง มีลักษณะที่เป็นจริงเสมอ แต่กฎเป็นหลักการที่มักจะเน้นในเรื่องของความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล ซึ่งอาจเขียนสมการแทนได้ เช่น กฏของบอยล์ ซึ่งกล่าวว่า “ถ้าอุณหภูมิคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะเป็นปฏิภาคผกผันกับความดัน” อยู่ในรูปสมการ คือ (ถ้า T คงที่)

กฎมักจะเป็นหลักการหรือข้อความจริงทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการพิสูจน์มาเป็นเวลายาวนานในระดับหนึ่ง จนมีหลักฐานสนับสนุนมากเพียงพอ ไม่มีหลักฐานอื่นที่คัดค้าน จนกระทั่งข้อความนั้นเป็นที่ยอมรับว่าถูกต้องสมบูรณ์ ข้อความนั้นก็จะเปลี่ยนจากหลักการหรือทฤษฎี กลายเป็นกฎ

อย่างไรก็ตาม แม้กฎจะถูกตั้งมาจากข้อความที่ได้รับการยอมรับมานานก็ตาม แต่ในช่วงยุคต่อมา เมื่อความรู้ทางวิทยาศาสตร์เจริญขึ้น ซึ่งอาจทำให้มีความรู้ใหม่ ๆ เกิดขึ้นและขัดแย้งกับกฎเดิมๆ และหากพิสูจน์ได้ว่าความรู้ใหม่มีความถูกต้องมากกว่า กฎที่มีอยู่แล้วอาจต้องมีข้อยกเว้นหรือถูกยกเลิกไป เช่น กฎทรงมวล (Law of Conservation of Mass) ซึ่งกล่าวว่า “ในปฏิกิริยาเคมี สสารไม่สามารถถูกสร้างหรือถูกทำลายได้” แปลความได้ว่า ในปฏิกิริยาเคมี มวลของสารก่อนทำปฏิกิริยา จะเท่ากับมวลของสารหลังทำปฏิกิริยา เช่น เมื่อเผาเมอร์คิวริกออกไซด์ (HgO) จะได้ปรอท(Hg) และก๊าซออกซิเจน(O2)

ดังสมการ 2HgO + Energy -> 2Hg + O2 ซึ่งมวลของปรอทและก๊าซออกซิเจนที่ได้หลังจากการปฏิกิริยาเคมีจะมีค่าเท่ากับมวลของเมอร์คิวริกออกไซด์

กฎข้อนี้เป็นกฎพื้นฐานที่ใช้อยู่ทั่วไป ในการศึกษาวิทยาศาสตร์เป็นระยะเวลานาน แต่หลังจากได้ศึกษาปฏิกิริยานิวเคลียร์จึงพบว่า กฎนี้ไม่สามารถใช้ได้กับปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งมวลของสารที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์จะน้อยกว่ามวลของสารก่อนทำปฏิกิริยา โดยมวลที่สูญหายไปจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจำนวนมหาศาล ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ที่เสนอโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งได้กล่าวถึงมวลและพลังงานไว้ว่า มวลและพลังงานแปรเปลี่ยนสภาพเข้าหากันได้ในภาวะที่เหมาะสมตามสมการ E = mc2 เมื่อ E เป็นพลังงานมีหน่วยเป็น จูล, m เป็นมวลมีหน่วยเป็นกิโลกรัม, c เป็นความเร็วแสงมีค่าเท่ากับ 3 X 108 เมตรต่อวินาที จากการที่พบว่ามวลและพลังงานสามารถเปลี่ยนจากสภาพหนึ่งไปยังอีกสภาพหนึ่งได้นั้น ขัดกับกฎทรงมวลเดิมที่ว่า มวลไม่สามารถสร้างใหม่หรือทำให้สูญหายได้ ต่อมากฎทรงมวลนี้ได้ถูกเปลี่ยนเป็นกฎทรงมวลและพลังงาน (Law of Conservation of Mass - Energy) ซึ่งกล่าวว่า “the total amount of mass and energy in the universe is constant : ผลรวมระหว่างมวลและพลังงานในจักรวาลเป็นค่าคงที่” ซึ่งหมายถึง “มวลและพลังงานเป็นสิ่งที่ไม่สูญหายและมีอยู่เท่าเดิม แต่สามารถแปรเปลี่ยนจากสภาพหนึ่งไปอีกสภาพหนึ่งได้”

ถึงแม้ว่ากฎ จะเป็นหลักการที่มีความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผล และเขียนเป็นสมการแทนได้ แต่กฎไม่สามารถอธิบายให้เข้าใจได้ว่า ทำไมความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผลจึงเป็นเช่นนั้น สิ่งที่สามารถอธิบายความสัมพันธ์ภายในตัวกฎได้ก็คือ ทฤษฏี ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป

6) ทฤษฏี (Theories)

ทฤษฎี คือ ความเห็น ลักษณะที่คิด คาดเอาตามหลักวิชาการเพื่อเสริมเหตุผล และรากฐานให้แก่ปรากฏการณ์หรือข้อมูลในภาคปฏิบัติ ซึ่งเกิดขึ้นมาอย่างมีระเบียบ ทฤษฎี เป็นความรู้วิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่ง มีลักษณะเป็นข้อความที่ใช้ในการอธิบายข้อเท็จจริง หลักการ และกฎต่างๆ หรือกล่าวได้ว่า ทฤษฏีเป็นข้อความที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์ทั้งหลาย

ในการแสวงหาความจริงของนักวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ใช้การสังเกตการสรุปรวมข้อมูล การคาดคะเนซึ่งทำให้เกิดความรู้วิทยาศาสตร์ต่างๆ ตั้งแต่ข้อเท็จจริง หลักการ สมมติฐาน และกฎ แต่การจะรู้แต่เพียงว่าข้อเท็จจริงหรือหลักการเกี่ยวกับสิ่งใดสิ่งหนึ่งเป็นอย่างไร เท่านั้นยังไม่พอ นักวิทยาศาสตร์จะต้องสามารถอธิบายข้อเท็จจริงหรือหลักการนั้นได้ด้วยว่า ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามสร้างแบบจำลอง (model) ขึ้น และเขียนคำอธิบายกว้างๆเกี่ยวกับสิ่งนั้น โดยที่คิดว่าแบบจำลองที่สร้างขึ้นจะใช้อธิบายข้อเท็จจริงย่อยในขอบเขตที่เกี่ยวข้องนั้นได้และสามารถทำนายปรากฏการณ์ที่ยังไม่เคยพบในขอบเขตของแบบจำลองนั้นได้ เราเรียกแบบจำลองที่สร้างขึ้นนี้ว่า ทฤษฎี

ความสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีกับกฎ กฎนั้นอธิบายโดยใช้ความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผลเป็นหลัก คือบอกได้แต่เพียงว่าผลที่ปรากฏให้เห็นนี้มีสาเหตุอะไร หรือเหตุกับผลสัมพันธ์กันอย่างไร แต่ไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น ส่วนทฤษฎีนั้นสามารถอธิบายความสัมพันธ์ในกฎได้ เช่น “ถ้าเอาขั้วแม่เหล็กที่เหมือนกันมาวางใกล้กันมันจะผลักกันแต่ถ้าขั้วต่างกันมันจะดูดกัน” นี่คือความสัมพันธ์ที่อยู่ในรูปของกฎ ถ้าจะถามว่าทำไมขั้วแม่เหล็กเหมือนกันจึงผลักกัน การอธิบายความสัมพันธ์นี้ต้องใช้ทฤษฏีโมเลกุลแม่เหล็กมาอธิบายจึงจะเข้าใจ

ทฤษฎี ที่ได้รับการตรวจสอบและทดลองหลายครั้งหลายหนจนสามารถอธิบายข้อเท็จจริงสามารถคาดคะเนทำนายเหตุการณ์ทั่วๆไป ที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นั้นอย่างถูกต้อง และมีเหตุผลเป็นที่ยอมรับของคนทั่วไป เช่น ทฤษฎีเซลล์ (Cell theory) ทฤษฏีวิวัฒนาการ (the evolution theory) เป็นต้น

เนื้อหาโดย ดร. สธน เสนาสวัสดิ์  จาก http://www.baanjomyut.com/library_2/scientific_thinking_skills/05.html

นอกจากนี้ยังมีบทความดีๆ เรื่อง 'องค์ความรู้วิทยาศาสตร์และวิธีการทางวิทยาศาสตร์'  โดย รองศาสตราจารย์ ประวิตร ชูศิลป์ ที่ http://www.psru.ac.th/presi1/chapter20.pdf  เล่าถึงที่มาขององค์ความรู้ได้อย่างน่าสนใจ โดยเฉพาะในมุมของ KM นี้

เฉลี่ย:

คะแนนของคุณ: ไม่มี เฉลี่ย: 5 (1 โหวต)