ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์ เป็นความรู้ที่ได้จากการศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ ซึ่งความรู้ต่างๆ เหล่านี้มีอยู่อย่างมากมาย ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้แบ่งออกอย่างกว้างๆ เป็น 2 ประเภท ตามจุดประสงค์ของการแสวงหาความรู้ คือ
1) วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ (Pure Science) หรือวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (Natural Science) คือ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่บรรยายถึงความเป็นไปของปรากฏการณ์ต่างๆ ในธรรมชาติ อันประกอบไปด้วย ข้อเท็จจริง หลักการ ทฤษฏี กฎ และสูตรต่างๆ เป็นความรู้พื้นฐานของนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งได้มาเพื่อสนองความต้องการอยากรู้อยากเห็น โดยไม่คำนึงถึงประโยชน์ของการค้นหา สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยได้อีก 3 แขนง คือ
(1) วิทยาศาสตร์กายภาพ (Physical Science) คือ วิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องราวต่างๆ ของสิ่งไม่มีชีวิต เช่น เคมี ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ ดาราศาสตร์ (ราชบัณฑิตยสถาน, 2542) รวมถึงอุตุนิยมวิทยา และธรณีวิทยา เป็นต้น
(2) วิทยาศาสตร์ชีวภาพ (Biological Science) คือ วิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องราวต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต เช่น สัตววิทยา พฤกษศาสตร์ (ราชบัณฑิตยสถาน, 2542) จุลชีววิทยา เป็นต้น
(3) วิทยาศาสตร์สังคม (Social Science) เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาหาความรู้ เพื่อจัดระบบให้มนุษย์มีการดำรงชีวิตอยู่ด้วยกัน อย่างมีแบบแผน เพื่อความสงบสุขของสังคม ประกอบด้วย วิชาจิตวิทยา วิชาการศึกษา วิชารัฐศาสตร์ เศรษฐศาสตร์ เป็นต้น
2) วิทยาศาสตร์ประยุกต์ (Applied Science) วิทยาศาสตร์ประยุกต์ คือ วิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องราวต่างๆที่มุ่งประโยชน์ในทางปฏิบัติยิ่งกว่าทฤษฏี เช่นแพทย์ศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เกษตรศาสตร์ (ราชบัณฑิตยสถาน, 2542)
วิทยาศาสตร์ประยุกต์เป็นวิทยาศาสตร์ที่นำเอาความรู้จากวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ มาประยุกต์เพื่อให้เกิดประโยชน์ต่อสังคมสนองความต้องการของมนุษย์ในด้านต่างๆ เช่น การแพทย์ การเกษตร การอุตสาหกรรม ทำให้เกิดสาขาวิชาวิทยาศาสตร์สาขาใหม่ เช่น แพทย์ศาสตร์ สัตวแพทย์ศาสตร์ เกษตรศาสตร์ วิศวกรรม และโภชนาการ เป็นต้น ร่างกายมนุษย์ และ การบำบัดรักษาโรคภัยไข้เจ็บจากสาขาวิชาวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์หลายๆแขนงมาประยุกต์รวมกันเพื่อประโยชน์ทางด้านใดด้านหนึ่งเท่านั้น โดยสรุป คือ วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์เป็นความรู้ในเรื่องต่างๆ ซึ่งมักเป็นสาขาวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ที่มีลักษณะเป็นทฤษฏี หลักการ กฎ หรือสูตรต่างๆ เช่น ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา เป็นต้น ส่วนวิทยาศาสตร์ประยุกต์เป็นการใช้ความรู้เพื่อให้เกิดประโยชน์ โดยเน้นในทางปฏิบัติมากกว่าทฤษฎี และมักเป็นสาขาวิชาเฉพาะทาง เช่น แพทย์ศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เกษตรศาสตร์ วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม เป็นต้น ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Type of Scientific Knowledge) ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ได้ถูกจัดแบ่งออกเป็นลำดับขั้นไว้ 6 ประเภท คือ ข้อเท็จจริง มโนมติ หลักการ สมมติฐาน กฎ และทฤษฎี
1) ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Fact) ข้อเท็จจริง เป็นความรู้พื้นฐานเบื้องต้นทางวิทยาศาสตร์ ที่เกิดจากการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติและสิ่งต่างๆโดยตรง โดยใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น และผิวกาย หรือจากการตรวจวัดโดยวิธีการอย่างง่ายๆ โดยผลที่ได้จากการสังเกตและการวัดต้องเหมือนเดิมไม่ว่าจะกระทำกี่ครั้งก็ตาม และเป็นข้อมูลที่เป็นจริงเสมอไม่เปลี่ยนแปลงตามกาลเวลา
2) มโนมติ (Concept) คำว่ามโนมตินั้น บางคนใช้คำว่า ความคิดรวบยอด มโนทัศน์ มโนภาพ หรือสังกัป ซึ่งเป็นคำที่มีความหมายเดียวกัน มโนมติ หมายถึง ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์ต่างๆ ซึ่งแต่ละคนจะมีมโนมติเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งแตกต่างกัน การที่บุคคลหนึ่งบุคคลใดสังเกตวัตถุหรือปรากฏการณ์ต่างๆ และเกิดการรับรู้ บุคคลนั้นจะนำการรับรู้นี้มาสัมพันธ์กับประสบการณ์เดิมของเขา ทำให้เกิดมโนมติซึ่งเป็นความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์นั้นและทำให้เขามีความรู้ขึ้น (ภพ เลาหไพบูลย์ , 2540 : 3)
3) หลักการ (Principle) หลักการ จัดเป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่งที่เป็นความจริงสามารถทดสอบได้ และได้ผลเหมือนเดิม เป็นที่เข้าใจตรงกันไม่ว่าจะทดสอบกี่ครั้ง เป็นหลักที่ใช้ในการอ้างอิงได้ ด้วยเหตุนี้หลักการมีลักษณะแตกต่างจากมโนมติตรงที่หลักการเป็นสิ่งที่ทุกคนเข้าใจตรงกัน สามารถใช้อ้างอิงได้ แต่มโนมติเกี่ยวกับสิ่งเดียวกันของแต่ละคนอาจไม่เหมือนกัน ทั้งนี้ขึ้นกับประสบการณ์ของแต่ละบุคคล (สุโขทัยธรรมาธิราช, 2541 : 26) หลักการอาจผสมผสานจากมโนมติ ตั้งแต่ 2 มโนมติที่สัมพันธ์กันเข้าด้วยกัน
4) สมมติฐาน (Hypothesis) สมมติฐาน คือ ข้อคิดเห็นหรือถ้อยแถลงที่เป็นมูลฐานแห่งการหาเหตุผล การทดลอง หรือการวิจัย (ราชบัณฑิตยสถาน, 2542) สมมติฐานจัดเป็นการลงความคิดเห็นประเภทหนึ่ง เป็นข้อความที่คาดคะเนคำตอบของปัญหาล่วงหน้า ก่อนจะดำเนินการทดลอง เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเป็นจริงของเรื่องนั้นๆ ต่อไป สมมติฐานอาจเป็นข้อความหรือแนวความคิด ที่แสดงการคาดคะเนในสิ่งที่ไม่สามารถตรวจสอบได้โดยการสังเกตโดยตรง หรือเป็นสิ่งที่แสดงความสัมพันธ์ที่เชื่อว่าจะเกิดขึ้น ระหว่างตัวแปรที่เป็นเหตุ (ตัวแปรอิสระ) และตัวแปรที่เป็นผล (ตัวแปรตาม) (เพียร ซ้ายขวัญ, 2536:17-19)
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
6) ทฤษฏี (Theories) ทฤษฎี คือ ความเห็น ลักษณะที่คิด คาดเอาตามหลักวิชาการเพื่อเสริมเหตุผล และรากฐานให้แก่ปรากฏการณ์หรือข้อมูลในภาคปฏิบัติ ซึ่งเกิดขึ้นมาอย่างมีระเบียบ (ราชบัณฑิตยสถาน, 2542) ทฤษฎี เป็นความรู้วิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่ง มีลักษณะเป็นข้อความที่ใช้ในการอธิบายข้อเท็จจริง หลักการ และกฎต่างๆ หรือกล่าวได้ว่า ทฤษฏีเป็นข้อความที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์ทั้งหลาย (สุโขทัยธรรมาธิราช, 2541 : 30)
ความสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีกับกฎ กฎนั้นอธิบายโดยใช้ความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผลเป็นหลัก คือบอกได้แต่เพียงว่าผลที่ปรากฏให้เห็นนี้มีสาเหตุอะไร หรือเหตุกับผลสัมพันธ์กันอย่างไร แต่ไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น ส่วนทฤษฎีนั้นสามารถอธิบายความสัมพันธ์ในกฎได้ เช่น “ถ้าเอาขั้วแม่เหล็กที่เหมือนกันมาวางใกล้กันมันจะผลักกันแต่ถ้าขั้วต่างกันมันจะดูดกัน” นี่คือความสัมพันธ์ที่อยู่ในรูปของกฎ ถ้าจะถามว่าทำไมขั้วแม่เหล็กเหมือนกันจึงผลักกัน การอธิบายความสัมพันธ์นี้ต้องใช้ทฤษฏีโมเลกุลแม่เหล็กมาอธิบายจึงจะเข้าใจ (เพียร ซ้ายขวัญ, 2536 : 15)