جدول المحتويات
البحث العلمي
البحث العلمي هو التجربة المستخدمة لاستكشاف الملاحظات والإجابة على الأسئلة، ولا يعني هذا أن جميع العلماء يتبعون هذه العملية بالضبط؛ لأن بعض مجالات العلوم يمكن اختبارها بسهولة أكبر من غيرها، مثلًا لا يستطيع العلماء دراسة كيفية تغير النجوم عندما تتقدم في العمر؛ لأنها تعيش لملايين السنين، وعندما لا يكون التجريب ممكنًا؛ يعدل العلماء المنهج العلمي، لكن الهدف من كل التعديلات هو اكتشاف علاقات السبب والنتيجة عن طريق طرح الأسئلة، وجمع الأدلة، وفحصها بعناية، ومعرفة ما إذا كان يمكن دمج جميع المعلومات المتاحة في إجابة منطقية.
أهمية البحث العلمي
سواء كان الهدف من البحث العلمي المشاركة في مشروع لمعرض العلوم، أو نشاط علمي في الفصل الدراسي، أو بحث مستقل، أو أي استفسار علمي آخر؛ فإن فهم خطوات الطريقة العلمية في البحث يساعد على تركيز السؤال العلمي، والعمل من خلال الملاحظات والبيانات للإجابة على السؤال قدر الإمكان.
تاريخ البحث العلمي
كان أرسطو أول من اقترح فكرة المراقبة والقياس وسيلة لاكتساب المعرفة حول العالم، وفي القرون اللاحقة بدأ المفكرون يصقلون هذه الأفكار، ولا سيما العالم الإسلامي ابن الهيثم الذي طور شكلاً مبكرًا للمنهج العلمي، وجاليليو الذي شدد على أهمية اختبار المتغيرات في التجارب.
خطوات البحث العلمي
من الممكن أن تختلف الخطوات من بحث لآخر، لكن القائمة التالية هي خطوات موحدة إلى حدٍ ما من خطوات المنهج العلمي الستة، والتي من المتوقع أن تتماشى مع أي بحث علمي في أي حقل:
الموضوع أو السؤال
الخطوة الأولى من المنهج العلمي هي إجراء الملاحظات، وإذا لم توجد ملاحظات جديدة؛ فهذا يعني أن الباحث يفكر في أحد التجارب السابقة من أجل طرح سؤال أو حل مشكلة، والملاحظات هي نوع من العصف الذهني الذي يمكن أن يساعد في العثور على فكرة وتشكيل فرضية؛ إذ يجب مراقبة الموضوع وتسجيل كل شيء عنه، مهما بدا صغيرًا أو غير مهم أو مثيرًا للاهتمام، مثل: الألوان، والتوقيت، والأصوات، ودرجات الحرارة، والسلوك.
البحث
في البداية يجب إجراء بحث عن خلفية الموضوع، وكتابة المصادر للاستشهاد بها، وحاليًا يمكن إجراء الكثير من البحوث عبر الإنترنت، ومعرفة مصادرها بسهولة، ويمكن قراءة الملخصات لرؤية التجارب السابقة الأخرى، ويمكن مقابلة خبراء متخصصين في موضوع البحث، وكلما توفرت معلومات أكثر عن الموضوع؛ كان من الأسهل إجراء البحث.
الفرضية
إنها نوع من التخمين حول ما يتوقعه الباحث، وتستخدم الفرضية للتنبؤ بنتيجة التجربة، وتكتب بناءً على السبب والنتيجة، وأحد أنواع الفرضيات هو الفرضية الصفرية، أو فرضية عدم وجود فرق، وفي هذا النوع من الفرضيات يسهل الاختبار؛ لأنها تفترض أن تغيير متغير لن يكون له تأثير على النتيجة.
تصميم التجربة
التجربة لها متغير مستقل وتابع، ويمكن تغيير أو التحكم في المتغير المستقل وتسجيل تأثيره على المتغير التابع، ومن المهم تغيير متغير واحد فقط للتجربة بدلًا من محاولة دمج تأثيرات المتغيرات في التجربة؛ مثلًا عند اختبار تأثيرات كثافة الضوء وتركيز السماد على معدل نمو النبات، يكون اختبار نتيجة كثافة الضوء في تجربة منفصلة عن تجربة السماد.
تحليل البيانات
في كثير من الأحيان يكون تحليل البيانات عن طريق الجداول، أو رسم بياني، ولا يجب التخلص من نقاط البيانات التي تبدو سيئة أو لا تدعم توقعات الباحث، والدليل أن عددًا من أكثر الاكتشافات العلمية المذهلة ظهرت لأن البيانات بدت خاطئة، وبمجرد الحصول على البيانات؛ من الممكن تحليلها رياضيًا لدعم الفرضية أو دحضها.
الخاتمة
لا توجد نتيجة صحيحة أو خاطئة للتجربة؛ لذلك إما أن تكون النتيجة جيدة، وقبولها لا يعني أنها صحيحة بالضرورة؛ لأن تكرار التجربة يؤدي إلى نتائج مختلفة أحيانًا، وفي حالات أخرى تتنبأ الفرضية بنتيجة لكنها لا تكون صحيحة، ويمكن تجميع النتائج في تقرير، أو تقديمها في ورقة بحثية، سواء كانت النتيجة مقبولة أم مرفوضة من قبل الباحث.
ضوابط المعرفة
ضوابط المعرفة بشكل عام هي ما ينظم ويضبط إدراك الأشياء على ما هي عليه، أي مجموعة المبادئ والقواعد التي تيسر على الإنسان فهم الحقائق. ولضوابط المعرفة جانبين أساسيين هما: الضوابط الأخلاقية، والضوابط المعرفية. وكلا الجانبين لا ينفصلان، فالضوابط الأخلاقية وحدها لا تؤدي إلى المعرفة، والضوابط المعرفية كذلك، فيجب على الباحث يكون على دراية بالجانبين وأن يتبعهما كي يصل إلى معارف جديدة تفيد الآخرين.
أنواع ضوابط المعرفة
الضوابط الأخلاقية
- عدم التنازع: يجب أن يفرق الباحثون بين التنافس والتنازع، فالأول يعطي حافز للإنجاز العلمي وخاصة إذا كان موضوع البحث كبيراً يحتاج عملاً جماعياً تعاونياً، والثاني مرفوض، لأنّ الهدف من البحث يجب أن يكون خالصاً للمعرفة وليس لإثبات الذات وإنكار الآخر، وقد يؤدي بالنهاية إلى عرقلة الأبحاث وضياع الجهود.
- الموضوعية: أي عدم التحيز لرأي معين، وفصل وجهات النظر الشخصية والأهواء بعيداً عن الموضوع، خاصة في العلوم الإنسانية والدينية، والقضايا السياسية يجب أن يكون الباحث حيادياً.
- الأمانة العلمية: وذلك نسب الأفكار والمعارف لنفسه بعدم توثيقها أو سرقة محتواها أو استخدامها دون إذن المؤلف أو الناشر، أو مخالفة قوانين دار النشر أو حتى تزوير المعلومات وتضليل القارئ لصالح منتج أو شركة معينة، كلها مخالفات أخلاقية وعلمية، فمثلاً في البحث الأكاديمي يجب أن يكون الاقتباس بنسبةٍ معينة وإلا سيرفض البحث وتعتبر سرقة، وقد يلاحقه قانون الملكية الفكرية ويطالب بتعويض مالي كبير.
- عدم كتمان المعرفة: لا يجوز أن يتكتم الباحث على بعض النتائج لاستغلالها لصالحه أو لمؤسسة أخرى تجارية في أي مجال معرفي، وخاصة المجالات الطبية والدوائية والغذائية؛ لما فيها من خطورة كبيرة على حياة البشرية، فلابد أن يكون نزيها ويسعى إلى الحقيقة وإلى إفادة الناس والعلم.
- أن لا يكون انتقائيا: كأن يذكر جميع السلبيات ويخفي الإيجابيات أو العكس، فإن كان موضوع البحث شاملاً فيجب أن يكون كذلك دون اختيار بين نتائج البحث التي يود تدوينها أو أن يتجاهل بعض الكتب المهمة لعدم إعجابه بالمؤلف.
- اجتناب الظن: الوصول إلى معرفة حقيقة يتطلب أدلة علمية مثبتة وحقيقة، وأن لا يكون مبنياً على ظن الباحث وتوقعه للنتائج دون الدراسة الجادة والدقة لبلوغ اليقين، أو ما يكفي من أرقام لإثبات صحة النظرية وعدم خوضه في ما لا يعلم.
الضوابط المعرفية
- المصادر: الاستفادة من المعارف التراكمية السابقة، بالرجوع إلى مصادر ومراجع موثوقة ومعتمدة في المجال المعرفي.
- اتباع أساسيات البحث العلمي: وهي تحديد المشكلة، أهداف البحث، فرضيات البحث، تحديد العينة وأدوات البحث، متغيرات البحث، اختيار المنهج، تحليل البيانات، قائمة المراجع والمصادر، وكتابة النتائج والتوصيات.
- استخدام منهج علمي مناسب للمجال المعرفي: وتعني اختيار الجانب التطبيقي الذي ينظم خطوات البحث بشكل صحيح وهذه المناهج أربعة، هي: المنهج التاريخي، المنهج الاستقرائي، المنهج الوصفي، والتجريبي.
- الدقة في جمع البيانات واختيار أداة تتناسب مع المنهج العلمي وموضوع البحث: ومن هذه الأدوات: الاستبيانات، المقابلة، الملاحظة، الاختبارات، والمقابلات.
للوصول إلى معرفة جديدة يجب أن يتبع الباحث الضوابط المذكورة، كما يجب أن يكون الباحث منطقيا في تحليلاته، وقادراً على فرز المصادر وتحليل النتائج، وواقعياً في اختيار الموضوع، ومدركاً لتكاليف المشروع وإمكانياته المتاحة، وشغوفاً في إنجازه، ومتقبلاً للنقد البناء، ويملك الحجة والبرهان والقدرة على إيصال الأفكار، وصبوراً يرغب في الإتقان، وسريع البديهة وقادراً على ربط الأفكار، والإلمام بلغة المراجع الأجنبية المستخدمة، والقدرة على الترجمة الجيدة لها، وقراءة النتائج أكثر من مرة والتأكد منها واستشارة من يمتلكون القدرة على التصحيح والتصويب.
الضوء
الضوء أحد أهم الموارد، ويوفر الطاقة أثناء وصوله من الشمس، ويؤثر على الحياة اليومية، وتستشعره الكائنات الحية من البيئة بواسطة المستقبلات الضوئية. يحتوي الضوء على الطاقة بأمواج غير متساوية الطول، وهذه الطاقة يمكنها تحويل المواد الكيميائية إلى أشكال أخرى، وللضوء ألوان ودرجات عديدة، منها ما هو مرئي، ومنها ما لا تستطيع عين الإنسان رؤيته، مثل الأشعة فوق البنفسجية.
الرؤية وآليتها
يحفز الضوء الرؤية، فعندما تذهب الطاقة الضوئية إلى العين، يتحفز مستقبل الضوء في العيون عندما يدخل من الشبكية، ومن أهم الأمور التي تساعد في الحصول على رؤية سليمة، فيتامين الريتينول المعروف بفيتامين (أ)، الذي يمنع جفاف العين.
يمكن لجزيء الشبكية أن يمتص الضوء عندما يدخل إلى العين عند طول موجي محدد، وتخضع الشبكية لتغير في الترتيب الجزيئي، ولا يتناسب الشكل الجديد من الشبكية مع البروتين، بالتالي تبدأ سلسلة من التغييرات الهندسية في البروتين، عن طريق إزالة ذرة الأكسجين من شبكية العين، واثنتين من ذرات الهيدروجين من المجموعة الأمينية الحرة من الليسين، لتتشكل روابط قاعدة شيف (نسبة إلى العالم هوغو شيف).
كيف نرى
لرؤية أي شيء تحتاج العيون إلى معالجة الضوء، وتبدأ الرؤية عندما يمر الضوء عبر القرنية، التي تقوم بعمل حوالي ثلاثة أرباع التركيز، ثم يأتي دور العدسة، التي تقوم بضبط التركيز، ويتحد الاثنان لإنتاج صورة واضحة للعالم المرئي، على طبقة من مستقبلات الضوء تسمى شبكية العين، وهي جزء من الجهاز العصبي المركزي، وتقع في الجزء الخلفي من العين.
مستقبلات الرؤية
تقوم المستقبلات الضوئية بجمع المعلومات المرئية من خلال امتصاص الضوء، وإرسال الإشارات الكهربائية إلى الخلايا العصبية الشبكية للمعالجة والتكامل الأولي، بعد ذلك ترسل الإشارات عبر العصب البصري إلى أجزاء أخرى من الدماغ، التي تعالج الصورة في النهاية وتسمح برؤيتها.
كما هو الحال في الكاميرا، تنعكس الصورة الموجودة على شبكية العين، وتكون الكائنات الموجودة على يمين الصور على الجزء الأيسر من شبكية العين والعكس بالعكس، والكائنات التي في أعلى الصّورة تكون في الجزء السفلي والعكس بالعكس، والذي يقوم بتحديد حجم الصور ومقدار دخول الضوء إلى العين، هو القزحية، أما شكل العدسة فإنه يتغير بواسطة العضلات الموجودة خلف القزحية مباشرة؛ للتمكّن الشبكية من رؤية الأشياء القريبة أو البعيدة.
ما الذي يؤثر على وضوح الرؤية
يمر الجميع بحالة وضوح الرؤية في أيام أكثر من غيرها، وهناك العديد من الأشياء التي تؤثر على رؤية العين، وفيما يلي أهم 4 أشياء منها:
- إجهاد العين: عدم وضوح الرؤية هو أحد الأعراض الشائعة لمتلازمة رؤية الكمبيوتر، أو الشاشات الحديثة، لذا ينصح بأخذ فترات استراحة متكررة عن طريق النظر إلى شيء ما على مسافة بعيدة، أو إغلاق العينين قليلًا، والترميش سريعًا؛ لتليين العينين.
- أشعة الشمس: تؤثر أشعة الشمس على الرؤية كثيرًا، عند من يتحسسون من الضوء الساطع مباشرة، حتى أن الرؤية لديهم تكون أفضل في الأيام الغائمة، ومن الأفضل لهؤلاء ارتداء قبعة واسعة الحواف، ونظارات شمسية تحجب الضوء الأزرق.
- الضغط العصبي: العيون امتداد العقول؛ لذا فإن أي شيء يؤثر على الأجزاء المختلفة من الدماغ، يمكنه التداخل مع الرؤية، مثل التوتر، والإجهاد، ويمكن التقليل منها عن طريق ممارسة التمارين الرياضية، وتمارين التنفس العميق، واتباع نظام غذائي صحي.
- مشاكل النوم: قلة النوم أو التعب تسهم في إضعاف الرؤية، وتحدث هذه المشاكل عندما ينام الشخص أقل من 5 ساعات ليلًا، ومن المشاكل التي تحدث بسبب قلة النوم تقلصات العين، والجفاف، والتهيج؛ لذا يجب ضبط عادات النوم ليلًا للتخلص من هذه المشاكل.
القمر
قمر الأرض هو خامس قمر من أقمار المجموعة الشمسية، وهو المكان الوحيد الذي يمكن للإنسان الوصول إليه، والوقوف على سطحه بعد كوكب الأرض، وهو الجسم الأكبر والأكثر لمعانًا في سماء كوكب الأرض ليلًا، والقمر جسم صخري له سطح صلب مليء بالحفر والفوهات، وأطلق عليه إسم القمر لأنه القمر الوحيد المعروف بالنسبة للإنسان، إلى أن تم اكتشاف الأقمار الأربعة التي تدور حول كوكب المشتري والتي يصل عددها إلى أربعة أقمار، وتم اكتشافها من قِبل العالم جاليليو جاليلي عام 1610.
كيف تكوّن القمر
الاعتقاد السائد بين العلماء أن القمر تكوَّن نتيجة الاصطدام الكبير المعروف بالاصطدام الهائل، حيث نتج من اصطدام جسم عملاق بحجم المريخ بكوكب الأرض قبل 4.6 مليار سنة، وهذا بعد تكوُّن الشمس بوقت قصير، مما أدى إلى إطلاق مجموعة من الصخور المتبخرة المتكونة من صخور كوكب الأرض، مع صخور من الجسم الآخر الذي اصطدم به، وهذا التجمع أو السحابة من الصخور بردت وتكاثفت وتراصت من بعضها البعض مكونة القمر الذي اتخذ مدار ثابت حول الأرض.
مكونات القمر
- النواة الحديدية: هي نواة صغيرة الحجم، يبلغ سمكها 680كم، ولا تشكل سوى 1-2% من كتلة القمر، ويوجد فيها عناصر مختلفة؛ منها الحديد والكبريت.
- ستار صخري: يصل سمكه إلى ما يقارب 1330كم، وصخوره غنية بالحديد والمغنيسيوم.
- قشرة رقيقة: يبلغ عمق هذه القشرة 70كم، وهو سطح مليء بالفوهات والحفر التي نشأت نتيجة اصطدام الشهب به قبل ملايين السنين، وتعتبر فوهة حوض أيتكين الواقع في القطب الجنوبي أكبر حفرة على سطح القمر.
حقائق عن القمر
- القمر له وجه واحد، ولكن مع دوران القمر حول الأرض، فإن الأوجه تبدو مختلفة نتيجة تأثير ضوء الشمس على القمر.
- لا يحتوي على غلاف جوي مثل كواكب المجموعة الشمسية، وهذا هو السبب في عدم وجود أي ظواهر طبيعية على سطح القمر.
- يحتوي على مجموعة متنوعة ومتفاوتة في الشكل والحجم من الفوهات والكبيرة والصخور الضخمة، بسبب الاصطدام المهول الذي حصل.
- لا توجد فيه أي مظاهر جيولوجية، مثل: عوامل الحت والتعرية، والبراكين، والأمطار، وحتى الرياح.
- شكل القمر بيضاوي، على عكس ما يظن الكثيرين أنه كروي الشكل.
- يتعرض من وقت لآخر وفي فترات زمنية متباعدة للزلازل، والسبب في هذا يعود إلى باطنه المنصهر الذي يشبه في تركيبه باطن الأرض.
- حجم كوكب الأرض إلى جانب القمر أكبر بكثير من حجم كوكب بلوتو مع قمره.
- يبتعد عن الأرض ثلاثة سنتيمترات في كوكب سنة تمر على الأرض، وهو الآن يبتعد عن الأرض حوالي 45 ألف كيلو متر.
- يدور حول الأرض بسرعة تقارب 3600كم في الساعة، حيث إن المدار الذي يدور فيه القمر مدار بيضاوي الشكل.
- سطح القمر يحتوي على نسبة عالية من الأحجار المختلفة والصخور، ولكنه لا يحتوي على الماء إلا بنسبة قليلة جدًا تكاد تكون معدومة.
- المناخ على القمر أقرب إلى الجاف، والهواء فيه كثيف جدًا ومغبر.
الهزات على القمر
القمر عرضة للهزات كما ذكرنا، وهذه الهزات أقرب إلى ما تكون إلى زلازل، وهناك أربعة أنواع مختلفة من الزلازل؛ منها ثلاثة أنواع سببها آثار النيزك، وهناك الزلازل الحرارية الناتجة عن الشمس، وهناك نوع زلازل تصل قوته إلى ما يقارب 5..5 بمقياس ريختر، وهذه الزلازل حسب دراسات محطة ناسا الفضائية يمكنها أن تؤثر على شكل القمر، والأمر المخيف والمثير للتساؤلات فعلًا هو أن سبب هذه الزلازل ما زال مجهولًا، فزلالزل الأرض عادةً ما يكون سببها حركة الصفائح التكتونية، ولكن هذه الصفائح غير موجودة على سطح القمر، ولذلك يعزي بعض العلماء السبب إلى عملية المد والجزر.
