השיטה המדעית

השיטה המדעית (באנגלית: The scientific method) היא אוסף של טכניקות לשם מחקר של תופעות, השגת ידע חדש או תיקון ואינטגרציה של ידע קודם. כדי להיחשב מדעית, שיטת מחקר צריכה להתבסס על ראיות אמפיריות או בנות מדידה, במסגרת מספר עקרונות והבנות. מילון אוקספורד מגדיר את השיטה המדעית כ"שיטה או פרוצדורה שמאפיינת את מדעי-הטבע מאז המאה ה-17, שמורכבת מתצפית מדידה וניסוי באופן שיטתי, וניסוח, בדיקה ושינוי של השערות".

השיטה המדעית היא תהליך מתמשך, שבדרך כלל מתחיל בתצפיות על העולם הטבעי. בני אדם הם יצור סקרן מטבעו ולכן הם שואלים שאלות הנוגעות לתצפיות שהם מבצעים. לעיתים קרובות שאלות אלו מובילות לרעיונות או תאוריות בנוגע לשאלה מדוע דברים מתנהגים בצורה מסויימת (בהנחה שהם אכן מתנהגים באופן זה). התאוריות הטובות ביותר מובילות לתחזיות שניתן לבחון אותן במספר דרכים, כולל באמצעות הבחנות נוספות על הטבע. באופן כללי, המבחנים החזקים ביותר של תאוריה נובעים מניסויים שמבוצעים בצורה מדוקדקת ומבוקרת ואשר אחרים יכולים לשחזר אותם, ואשר מניבים מידע אמפירי. בהתאם להתאמה בין המבדקים לבין התחזיות, ייתכן כי יש צורך לבצע עידון, שינוי, הרחבה או דחייה של התאוריה הראשונית. אם תאוריות מסויימות מקבלת אישושים רבים ניתן לפתח מתוכן תאוריה כללית יותר.

בספר קיצור תולדות האנושות, טוען יובל נוח הררי כי המיוחד בתפיסה המדעית המודרנית הוא השילוב בין נכונות להודות בבורות, הסתמכות על תצפיות אמפיריות ועל מתמטיקה כדי לחקור את העולם. בעוד ש-3 המרכיבים האלה היו קיימים גם בתרבויות קודמות, הם לא התקיימו ביחד ולא התקיימו בעוצמה כמו שהם קיימים בתרבות המדע המודרני.

יש הבדלים בין שיטות מחקר בין תחומי מחקר שונים, אבל יש מאפיינים משותפים לתחומי מחקר שונים. התהליך הכולל של השיטה המדעית עוסק בייצור השערות (תאוריה), פיתוח תחזיות על בסיס השערות אלה כתוצאה לוגית, ולאחר מכן ביצוע של ניסויים כדי לנסות לאשש או לסתור תחזיות אלה. התאוריה היא השערה המבוססת ידע שקיים בזמן ניסוח השאלה. התאוריה יכולה להיות ספציפית או רחבה. מדענים בודקים את ההשערות באמצעות ניסויים. בראייה מודרנית, תאוריה מדעית חייבת להיות ברת הפרכה, כלומר שניתן יהיה לזהות תוצאה אפשרית של ניסוי, שמתנגשת עם תחזיות שהסקנו מהתאוריה. אחרת לא ניתן לבדוק את ההשערה בצורה שיש לה משמעות.

קיים ויכוח של מדענים ושל היסטוריונים של המדע בשאלה מהי השיטה המדעית והאם זו קיימת בכלל או שמדובר בהכללה גסה, מיתוס שמספרים מדענים לעצמם ולציבור כדי לבצר את מעמדו של המדע. יש הטוענים גם כי יש מרחק רב בין תיאור השיטה עצמה לבין הדרך בה מדענים ומוסדות מדעיים מתנהגים באמת.

למרות ויכוח זה ניתן להבחין כי יש הסכמה כללית בקרב מדענים רבים לגבי קווים לדמותה של השיטה המדעית, ומה נחשב יותר מדעי ומה פחות. כמו כן ניתן להבחין בצורה ברורה בין השיטה המדעית לבין שיטות אחרות של צבירה, שמירה והפצה של ידע - ובעיקר בין מדע לבין שיטות אחרות של השגה ושימור של ידע כמו מסורת, דעות קדומות, פילוסופיה טהורה, או ניסיון לקבוע את האמת על ידי כסף, כוח פוליטי או צבאי, תפוצה רחבה של רעיונות ועוד.

כמו כן למרות הביקורת על השיטה המדעית, כנוטה לפעמים לשימור של דעות קדומות, קיפאון מחשבתי, צביעות וכו', היא הצליחה להגיע להישגים כבירים בתחומים מדע רבים, לקשר בין תופעות לא קשורות לכאורה, לאפשר פיתוח טכנולוגי אדיר ב-300 השנים האחרונות ולהגיע להישגים אובייקטיביים שונים כמו הבנת תנועת גרמי השמיים וכדור הארץ, השליטה בחשמל, הרפואה והארכת תוחלת חיי האדם, חקלאות תעשייתית והגדלת הפריון חקלאי, תעופה, מחשוב, טיסה לחלל ועוד.

דוגמהות לחשיבות השיטה המדעית

ערך מורחב – ציר זמן של המהפכה המדעית

להלן מספר דוגמהות להבנת החשיבות של השיטה המדעית, הפרכה של הסברים או תאוריות שהיו קיימות בעבר והשפעת הידע על חיי היום יום שלנו. וכן ציוני דרך בהתפתחותה.

• שימור המהירות של גוף בתנועה הפיזיקה של אריסטו הכילה מספר אי דיוקים חשובים אך שלטה בכיפה במשך כ-1200 שנה. אחד האי דיוקים האלה היתה האמונה כי חפץ שלא פועלת עליו אנרגיה או כוח לא יזוז ממקומו. את הרעיון לכך ניתן לראות בצורה אינטואטיבית בכך שכדור שמתגלגל בגלל שזורקים אותו נעצר בסופו של דבר. לעומת זאת בפיזיקה של אייזיק ניוטון נתגלה עקרון הפוך - עקרון שימור התנע - גוף שלא מופעלים עליו כוח ישמור על אותה מהירות שהיתה לו - אם זורקים חפץ בריק - אין חיכוך. הסיבה לכך שגופים נעצרים היא חיכוך. ניוטון ואחרים מדדו את החיכוך של חומרים שונים והגדירו את עוצמת החיכוך. דבר זה משמש אחד הבסיסים לפיזיקה מודרנית ולהנדסה ומשתמשים בו ביישומים רבים החל בתכנון בטוח של רכבים וכבישים וכלה בתכנון של מסלולי חלליות.
• עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע, הנקרא לעיתים קרובות בקיצור "פרינקיפיה", הוא ספר בעל שלושה כרכים שנכתב על ידי אייזק ניוטון ויצא לאור ב־5 ביולי 1687. הוא מכיל את ניסוח חוקי התנועה של ניוטון שמהווים את היסודית של המכניקה הקלאסית, וכמו כן את חוק הכבידה האוניברסלי שהגה ואת גזירת חוקי קפלר על תנועת כוכבי לכת (שהתגלו לראשונה בצורה אמפירית). "פרינקיפיה" נחשבת לאחת היצירות המדעיות החשובות בכל הזמנים. הערכה מאוחרת יותר של השפעת הספר קבעה שעל אף שקבלת התאוריות של ניוטון לא הייתה מיידית, בחלוף מאה שנים לפרסום הספר, ב-1687, "איש לא יכול היה להכחיש, כי מתוך הפרינקיפיה צמח מדע חדש אשר, לפחות במובנים מסוימים, כה התעלה על כל מה שקדם לו, שהוא ניצב לבדו כמדגים האולטימטיבי של המדע בכללותו." ייתכן שהייתה זו אולי העוצמה של ה"פרינקיפיה", שהסבירה דברים רבים כל כך על טבע העולם בסגנון מופתי, שלם, קוהרנטי והרמוני, שגרמה לשיטה המדעית הזאת להיות מזוהה עם מדע הפיזיקה מאות שנים אחר ראשיתה. ה"פרינקיפיה" נחשבה בתקופתה ליצירה המהווה תפארת של המחשבה, והיא נחשבת, גם לאחר כמה מאות שנים, למונומנט ליכולת ההבנה הכבירה של האדם.
• האם כדור הארץ במרכז היקום - אחת הדעות הנפוצות בעבר היתה כי השמש והכוכבים כולם סובבים סביב השמש. רעיון זה נראה הגיוני שכן השמש נראית כאילו היא מקיפה את כדור הארץ היו פילוסופים יוונים עתיקים שכפרו בדבר זה, קופרניקוס, קפלר, גלילאו וניוטון הביאו ראיות ונימוקים לכך שרעיון זה אינו נכון. כדור הארץ והכוכבים האחרים מקיפים את השמש והם מבצעים זאת במסלולים אליפטיים. מאוחר יותר התגלה כי גם השמש אינה "מרכז היקום" וכי היא רק כוכב אחד מתוך מאות מיליארדי כוכבים שסובבים חלק מגלקסיית שביל החלב, שהיא גלקסיה אחת מתוך מאות מיליארדי גלקסיות ביקום שקשה לנו לתפוס את גודלו.
• הקזת דם הייתה נוהג רפואי נפוץ מאד במשך כמעט 2000 שנה בנסיון לרפא מגוון גדול של מחלות ואף כשיטה למניעת מחלות. ברוב עצום של המקרים השיטה גרמה לאדם יותר נזק מתועלת עקב אובדן דם ולפעמים גם מחלה או מוות מזיהום. השימוש בשיטה נתמך על ידי "תאוריה" של 4 ליחות (שאחת מהן היא הדם) וכי המחלות השונות נוצרו עקב חוסר איזון בליחות אלה. השיטה יצאה משימוש במהלך המאה ה-19 לאחר שרופאים שונים הצביעו על חוסר היעילות שלה. במאה התשע עשרה פיתח פייר לואי שיטת מחקר רפואית כמותית, שבאמצעותה הדגים כי הקזת דם הייתה חסרת כל השפעה על הטיפול בדלקת ריאות ובמיני קדחת שונים. למרות זאת התוקף לואי על ידי רופאים שונים. היבט נוסף שדחק את הקזת הדם הייתה ההבנה הגוברת על חשיבותם של חיידקים כמחוללי מחלות (במסגרת המהפכה המיקרוביולוגית).

התפלגות גיל המוות באזורים שונים בעולם בשנת 2004. באפריקה 45% מהאנשים מתו לפני גיל 15, ורק 20% מהתושבים שרדו עד גיל 60. לעומת זאת באירופה (כולל מזרח אירופה) פחות מ-5% מהילדים מתים לפני גיל 15, ומעל 60% מגיעים לגיל 60 או יותר. במדינות העשירות מעל 80% מהאנשים הגיעו לגיל 60.

• מניעת מוות בילדים. במשך אלפי שנים חלק גדול מתוך הילדים מתו בלידה או בשנותיהם הראשונות. עבור משפחות רבות מוות של חצי עד שני שליש מהילדים היה דבר נפוץ. גם תמותה של נשים במהלך הלידה (עם או בלי מוות של התינוק) היה דבר נפוץ. אף שבראייה היסטורית הדבר נראה כיום כשיעור אובדן גבוה מאוד, למעשה בעולם החי מקובלת רמה גבוהה יותר של אובדן ילדים עקב רעב, טורפים, מחלות, רצח צאצאים על ידי זכרים או אחים, ועוד. התפתחות הרפואה, ההיגיינה, המחקר המדעי הביולוגי במהלך המאה ה-19 וה-20 הובילו לכך שאובדן תינוק או ילד נחשב דבר נדיר למדי והוא הופך להיות נדיר יותר ויותר. דבר זה השתנה ראשית במדינות מערביות ולאחר מכן במדינות לא מערביות. בשנת 2004 במדינות העשירות (אירופה, ארה"ב, יפן ישראל) מעל 95% מהאנשים חיו יותר מ-15 שנה ומעל 80% מהאנשים הגיעו לגיל 60. לעומת זאת באפריקה (בשל מגוון סיבות כמו עוני, מחלות מדבקות, מלחמות ועוד) הסיכוי לשרוד מעבר לגיל 15 היה רק 55%. לעומת זאת אפילו במדינות עניות כמו אלו של דרום מזרח אסיה (הודו, סין , ויאטנם וכו') הסיכוי להגיע בשלום עד גיל 15 היה 80% בשנת 2004 ומאז הוא השתפר.
• גלולה למניעת הריון - גלולות למניעת היריון (לרוב מכונות בקיצור "גלולות") הן אמצעי מניעה המיועד לנשים ונחשב לבעל יעילות גבוהה. הגלולות נכנסו לשוק התרופות בשנות ה-60 המוקדמות של המאה ה-20 ומשמשות כיום מיליוני נשים ברחבי העולם. הגלולה נחשבת אחת הטכנולוגית בעלות ההשפעה הגדולה ביותר על חיי האנושות - שכן לראשונה היא סיפקה לנשים את היכולת להימנע מהריון לא רצוי. פיתוח הגלולות נחשב אחד השינויים הטכנולוגיים המהפכניים ביותר והוא בעל השלכות רבות וכבדות משקל על חברה האנושית והכלכלה האנושית מאז המחצית השנייה של המאה ה-20 כמו פמיניזם ומעמד האשה, שילוב נשים בשוק העבודה, היבטים דמוגרפיים כמו מעבר דמוגרפי, גידול אוכלוסין, חינוך והתמחות כלכלית , מבנה התא המשפחתי והיחסים בין המגדרים, היחס ליחסי מין ולמיניות, היחס לגוף, תפיסת המשפחה, היחס למסורת, היחס להומוסקסואליות ועוד. השימוש בגלולות שינה בצורה מהותית היבטים רבים של כלל החברה בתוך זמן קצר יחסית. לדוגמה הגלולה אפשרה חיים משותפים ללא נישואין שהיו טאבו בקרב רוב החברות במשך אלפי שנים. המחקר של הגלולה למניעת הריון קודם במידה רבה תודות לפמיניסטיות. לפי העיתונאי Jonathan Eig ארבע דמויות מפתח אפשרו את פיתוח הגלולה - מרגרט סנגר שהייתה פעילה לזכויות נשים, גרגורי פינקוס, ביולוג עצמאי שפוטר מאוניברסיטת הארווארד בגלל המחקר השנוי במחלוקת שלו על הפריה חוץ-גופית, ג'ון רוק (John Rock) רופא קתולי שניהל את המחקרים הקליניים של הגלולה ושימש מתווך מול הכנסייה הקתולית, וקתרין מקורמיק (Katharine McCormick) יורשת עשירה שמימנה כמעט לבדה את המחקר.

מדע, פלורליזם ודמוקרטיה

יש מספר הוגים המקשרים בין השיטה המדעית והחשיבה המדעית לבין ערכים של סקרנות, פלורליזם, ספקנות וחופש הביטוי שקיימים גם בדמוקרטיה ובליברליזם. הפיזיקאי עקיבא אור ואחרים הצביעו על כך שאין זה מקרי שהתפתחות המדע, הטכנולוגיה והאומנות התרחשה בקצב מהיר מאד באתונה העתיקה בזמן שזו הייתה בעלת שלטון דמוקרטיה. אור טוען כי השלטון הדמוקרטי עודד אנשים לחשוב, לערער על מוסכמות ולתהות לפשרם של דברים, לעומת זאת באומות עתיקות אחרות כמו הבבלים, הפרסים, המצרים וכו', אף שהם הגיעו להישגים גדולים בתחומי מחקר, אדריכלות, קצב ההתקדמות היה איטי הרבה יותר ונפל בהרבה מזה של היוונים הקדמונים. בחברה האתונאית (לפחות בחלקים ממנה בחלק מהזמן) שאלת שאלות חדשות היתה דבר חשוב, לעומת זאת במשטר מלוכני מעדיפים את הכניעות של העם הנשלט ומעדיף שהציבור יחשוב כי האלים הם אלו אשר שולטים בעולם והם אלו שאחראים לכך שהשליט הנוכחי, השושלת שלו שולטים וכי קיומה של השיטה הפוליטית, החברתית, הכלכלית, המוסרית הנהוגה באותו מקום וזמן היא שיטה נצחית שבה האלים חושקים, ומי שמערער עליה הוא כופר, רשע, טיפש וכו'.

קרל סייגן (קוסמוס, עולם רדוף שדים) וז'ק פרסקו מתייחסים שניהם אל מדע ואל הכרת השיטה המדעית כחלק מהותי בתרבות ובחיי היומיום. הם טוענים כי הכרות יומיומית עם השיטה המדעית תאפשר לזנוח דעות קדומות ואמונות הבל שיוצרות סבל, מדנים ומשברים בין אומות. שניהם מודעים גם להיבטים מסוכנים שיש במדע ובניצול אפשרי שלו מצד משטרים אפלים.

הוגים נוספים כמו יובל נוח הררי מדברים על הקשר בין התפתחות המדע לבין תמורות חברתיות. ההרי טוען כי המהפכה המדעית היא תהליך מתמשך שבו מדע קשור לגידול כלכלי ולעוצמה פוליטית. המדע מסייע למדינות וחברות גדולות על ידי הטכנולוגיה שהוא מעניק והתעצמות הצבאית, המדינית והכלכלית של השליטים שתמכו בכך בכך שהם רתמו את המדע לשם התפתחות טכנולוגית, צמיחה כלכלית, גידול אוכלוסין וכן כיבוש או שעבוד של עמים אחרים.

ראו גם

• יום דרווין
• הכחשת מדע
• קונצנזוס מדעי
• הטיית מחקרים על ידי חברות
• עולם רדוף שדים
• המהפכה המדעית
• שתי התרבויות

קישורים חיצוניים

• השיטה המדעית בוויקיפדיה האנגלית
• "עמוד השדרה של הלילה" - פרק 7 של הסידרה הטלוויזיונית קוסמוס, מאת קרל סייגן, שעוסק במאבק הראשון בין מדע המגובה בניסויים ומדידות של הפילוסופים האיונים לבין הגישה המשלבת לוגיקה טהורה ומיסטיקה מבית מדרשם של קופרניקוס ואריסטו.