วทยาศาสตร และ กระบวนการทางวทยาศาสตร

อ.ฐตพร เจาะจง

หนวยท 1

ปรชญา และ แนวคดทางวทยาศาสตร

ปรชญา (Philosophy)

• ปรชญา เปนวชามาจากภาษาองกฤษ หมายถง ความรอนประเสรฐ

• ปรชญา ตามพจนานกรมไทยแปลวา “วชาทวาดวยหลกแหงความรและแหงความจรง”

ความรทงหลายของมนษยชาตแบงไดเปน 2 เรองใหญๆ คอ

เรองท 1 คอ เรองเกยวกบธรรมชาต เชน ฟสกส เกยวกบสสารและพลงงาน ชววทยา เกยวกบสงมชวตทงหลาย เคม เกยวกบธาตและองคประกอบของธาต

เรองท 2 คอ เรองเกยวกบสงคม เชน เศรษฐศาสตร รฐศาสตร นตศาสตร

ปรชญา (Philosophy)

แนวคดวทยาศาสตร • เปนวชาทกลาวถงสงตางๆทมอยในโลกและจกรวาล

• ศกษาสงตางๆในแงความจรง – ความถกตองสามารถพสจนใหทกคนประจกษ ในความรทไดมาจากสงนนๆ

• แสวงหาความรทเปน รปธรรม มากกวา นามธรรม

• มงทจะเรยนรความจรงของธรรมชาตมากทสด

ความหมายของวชาวทยาศาสตร เปนวชาทคนหาความจรงเกยวกบ วตถ และ ปรากฏการณของธรรมชาต โดยอาศยกระบวนการแสวงหาความร

วทยาศาสตรมความหมาย 2 สวน คอ 1. ตวความร (Body of Knowledge) 2. กระบวนการแสวงหาความร (Process of Scientific

Inquiry)

ความรทางวทยาศาสตร ตองตงอยบนเงอนไข 3 ประการ คอ 1.จะตองเปนความรเกยวกบธรรมชาต 2.จะตองไดจากการใชกระบวนการสบเสาะหาความรแบบวทยาศาสตร เขาศกษาคนควา

3.จะตองเปนความรทผานการ ทดสอบ หรอ ยนยนแลววาเปนความจรง

ประเภทของความรทางวทยาศาสตร

ขอเทจจรง (Fact)

มโนมต (Concept) หลกการ

(Principle)

กฎ (Law) ทฤษฏ

(Theory)

สมมตฐาน (Hypothesis)

ขอเทจจรง (Fact)

เปนหนวยทเลกทสดของความร เปนความรทไดจากการใชประสาทสมผสทง 5

การสงเกต เปนขอมลทไมมการเปลยนแปลง ขอเทจจรงในธรรมชาตยอมถกตองเสมอ แตการสงเกตขอเทจจรงอาจผดพลาดได

น าไหลจากทสงลงสทต า น าจะเดอดทอณหภม 100 องศาเซลเซยส เกลอมรสเคม ไอน าไดรบความเยนจะกลนตวเปนหยดน า น าแขงลอยน าได แมงมมม 8 ขา ปลาวาฬเปนสตวเลยงลกดวยนม

ตวอยางของขอเทจจรง

เปนความรทเกดจากความคดโดยสรปของบคคล ทมตอวตถ หรอปรากฏการณซงมคณลกษณะ บางอยางรวมกน

เกดจากขอเทจจรงหลายๆอยางมารวมกน

แตละคนอาจมมโนมตตอสงใดสงหนงทแตกตางกน ขนอยกบ ประสบการณ ความรเดม วยวฒ และ เหตผล ของบคคลนนๆ

มโนมต หรอความคดรวบยอด (Concept)

แมวเปนสตวทม 4 ขา มขนทวรางกาย มหนวด เลยงลก ดวยนม

พชใบเลยงเดยว เปนพชเมอเวลางอกจะมใบเลยงงอกออก มาเพยงใบเดยว ในแตละใบจะมเสนใบขนานกน

สารละลายเปนสารทเกดจากสารบรสทธ 2 ชนด สสาร คอ สงทมตวตน มมวล ตองการทอย และสมผสได มอย 3 สถานะไดแก ของแขง ของเหลว และกาซ

ตวอยางของมโนมต

เปนความรทางวทยาศาสตร ทเกดจากกลมของมโนมตหลายๆมโนมตผสมผสานเขาดวยกน ซงสรปเปนความรทสามารถใชเปนหลกการในการอางองได

คณสมบตของหลกการ คอ จะตองน ามาทดลองซ าหลายๆครง และไดผลเหมอนเดมทกประการสามารถทดสอบไดและเปนทเขาใจตรงกน

หลกการ (Principle)

ตวอยางของหลกการ มโนมต

“ ทองแดง เมอไดรบความรอนจะขยายตว ” “ อลมเนยม เมอไดรบความรอนจะขยายตว ” “ เหลกเมอไดรบความรอนจะขยายตว ”

หลกการ “ โลหะทกชนดเมอไดรบความรอนจะขยายตว ”

ตวอยางของหลกการ มโนมต

“ ขวบวกกบขวบวกจะผลกกน ” “ ขวลบกบขวลบจะผลกกน ” “ ขวลบกบขวบวกจะดดกน ”

หลกการ “ ขวแมเหลกชนดเดยวกนจะผลกกน ขวตางกนจะดดกน ”

ตวอยางของหลกการ มโนมต

“ แสงจะหกเห เมอเดนทางผานอากาศไปสน า ” “ แสงจะหกเห เมอเดนทางผานอากาศไปสแกว ” “ แสงจะหกเห เมอเดนทางผานแกวไปสน า ”

หลกการ “ แสงจะหกเหเมอเดนทางผานตวกลางหนงไปสตวกลางหนง

ซงมความหนาแนนตางกน ”

ความสมพนธระหวางขอเทจจรง มโนมต และหลกการ

ขอเทจจรง ขอเทจจรง ขอเทจจรง ขอเทจจรง

มโนมต มโนมต

หลกการ

เปนความรทางวทยาศาสตรทเกดจากหลกการทสมพนธ เปนเหตและผลซงกนและกน

สามารถเขยนแทนดวยสมการทางคณตศาสตรได ถาผลการทดลองใดกตามทขดแยงกบกฎนน กฎนนจะถกยกเลกไป

กฎไมสามารถอธบายไดวาท าไมความสมพนธระหวางเหตกบผลจงเปนเชนนน

กฎ (Law)

ถาเอาขวแมเหลกเหมอนกนไวใกลกน มนจะผลกกน ถา ขวตางกนมนจะดดกน

น าเมอเยนลงจนเปนน าแขง ปรมาณของมนจะมากขน

กฎของบอยล กลาววา “ปรมาณของกาซจะเปนปฏภาคผกผนกบความดน ถาอณหภมคงท”

ตวอยางของกฎ

เปนความรทเปนหลกอยางกวางๆ เปนขอความทนกวทยาศาสตรสรางขน

เปนค าอธบาย หรอความคดทไดจากสมมตฐานทผานการตรวจสอบหลายๆครง และใชอางองได

ใชอธบายกฎ หลกการ และการคาดคะเนขอเทจจรง ในเรองท านองเดยวกนได

ทฤษฎ (Theory)

เงอนไขการยอมรบทฤษฎ

อธบายกฎ หลกการ และขอเทจจรง ทอยในขอบเขตของทฤษฏได

ตองอนมานเปนกฎ หรอหลกการบางอยางได

ตองพยากรณปรากฏการณทอาจเกดตามมาได

การสรางทฤษฎ

ศกษาขอมลทไดจากการสงเกต หรอทดลองหลายๆครง

ใชความคดสรางสรรค สรางแบบ จ าลองทใชอธบายปรากฏการณนนๆ

ทฤษฏโมเลกลของแมเหลก อธบายปรากฏการณทพบเหนคอ แมเหลกขวเหมอน กนจะผลกกนขวตางกนจะดดกน

ทฤษฏจลนของกาซ อธบายกฎของบอยลทวา “ถาอณหภมคงท ความดนของกาซจะเปนปฏภาคอยางผกผนกบ ปรมาตรของมน”

ตวอยางของทฤษฎ

ทฤษฏอะตอมของดอลตน อธบายกฎการอนรกษมวลสารทกลาววา “มวลสารทท าปฏกรยากนจะเทากบมวลสารทได”

ทฤษฏทวาดวยโลกพระองคาร บนดาวองคารมมนษยอยอาศยเชนเดยวกบโลกของเรา

ตวอยางของทฤษฎ (ตอ)

ขอความทนกวทยาศาสตรสรางขนเพอคาดคะเนค าตอบของปญหาลวงหนากอนทจะด าเนนการทดลอง

สมมตฐานใดจะเปนทยอมรบหรอไมขนอยกบหลกฐาน เหตผลทจะสนบสนนหรอคดคาน

ขอความทเปนสมมตฐานตองเปนขอความคาดคะเนค าตอบโดยทบคคลนนยงไมเคยรหรอเรยนมากอน

หากมการทดสอบและยนยนเปนความจรง สมมตฐานนนจะเปลยนสภาพเปนความรอยางอน (หลกการ กฎ ทฤษฏ)

สมมตฐาน (Hypothesis)

เมอพชไดรบแสงมากขน พชจะเจรญเตบโตขน

ถาเพมปรมาณปยใหกบพชมากเกนไป พชจะเฉาตาย

ถาอณหภมทแวดลอมมผลตอการเจรญเตบโตของแบคทเรย ดงนน แบคทเรยทอยในอณหภมพอเหมาะจะเจรญเตบโตมากกวาแบคทเรยทอยในอณหภมไมเหมาะสม

ถาชวงขามผลตอเวลาทใชในการวง ดงนน นาย ก. ซงมชวงขายาวกวา นาย ข. จะใชเวลาในการวง 100 เมตร นอยกวา

ตวอยางของสมมตฐาน