نظریه

نظریه علمی

در علم مدرن، اصطلاح نظریه، به آن دسته از تئوری‌های علمی گویند که شرح و توضیحی از طبیعت را ارائه می‌دهند که از روش های علمی حاصل شده و همواره به این روش‌ها استوار و منطبق هستند . بدین معنا که معیارهای مورد نیاز و لازم برای علم مدرن را برآورده میکنند. 
این معیارها شامل 1- نقد و 2- تأیید و یا 3-رد علمی می‌باشند. بدین جهت است که چنین تئوری‌ها یا نظریه هایی، باید به گونه ای باشند که آزمون‌های علمی همواره بتوانند و قادر باشند آن‌ها را از نظر تجربی، پشتیبانی و یا نقض کنند ( رد کنند).
 نظریه‌های علمی، معتبرترین و دقیق‌ترین و جامع‌ترین بخش‌های دانسته‌های علمی می‌باشند   خصوصا در قیاس با تصور عامه مردم از معنای واژه "نظریه" که آن را امری غیرقابل اثبات و یا حدس و یا گمان می پندارند (و حتی بعضاً به اشتباه تصور میکنند که نظریه علمی همان فرضیه علمی است که پیشرفت کرده و بهتر شده و تبدیل به نظریه شده‌است)
وجه تمایز نظریه‌های علمی و فرضیه های علمی در آن است که فرضیه‌های علمی،  برآورد و تخمین حاصله از یک پدیده تجربی آزمایش پذیر و محدود هستند و اگر چه که امری علمی و قدرتمند می‌باشند اما توضیح جامع و ذهنی ارائه نمیکنند. همچنین وجه تمایز نظریه علمی با قانون علمی در آن است که قوانین علمی، توضیحی محدود و نه جامع از نحوه رفتار طبیعت در شرایط خاص ارائه میکنند.
پس باید دانست که نظریه‌های علمی، آزمایش پذیر نیستند. بلکه تنها تأیید یا رد و یا نقض خواهند شد. زیرا ماهیت ذهنی دارند. آنچه که نظریات را تأیید یا رد و یا نقض می‌کند، فرضیه‌هایی است که از پس آن نظریه تولید می‌شود و به آزمایش گذاشته می‌شود و اثبات یا ابطال آن فرضیه، به تأیید یا رد آن نظریه منجر می‌شود.
طبق گفته دانشگاه کالیفرنیا، "فرضیه ها، نظریه ها و قوانین همانند سیب، پرتقال و گلابی ها هستند. نمی توانند به یکدیگری رشد یابند و تبدیل شوند، مهم نیست که چه مقدار کود و آب به پای آنها داده شود." یک فرضیه علمی، شرح و برآورد و تخمینی محدود از یک پدیده است بدون توضیح دربارهٔ علت و چرایی آن؛ یک نظریه علمی توضیحی عمیق و ذهنی از مجموعه ای از پدیده‌های مشاهده شده و مرتبط است که به علت و چرایی آن‌ها می‌پردازد.
بنابراین یک نظریه علمی شامل یک یا چند فرضیه هستند که این فرضیه‌ها توسط آزمایش‌های مکرری پشتیبانی می‌شوند. نظریه‌ها، قله‌های علوم هستند و صحت آن‌ها به‌طور گسترده در مجامع علمی پذیرفته شده‌اند. نظریه‌ها هرگز و در هیچ شرایطی نباید خطا داشته باشند و یا نتیجه ای نادرست را نشان دهند. که اگر چنین گردد، این نظریه غلط و باطل است. نظریه‌ها همچنین می‌توانند تکامل و پیشرفت پیدا کنند. این بدان معنا نیست که نظریه قدیمی اشتباه است، بلکه فقط بدان معناست که اطلاعات و شواهد جدیدی یافت شده که نظریه جدید که کامل تر است، می‌تواند آن‌ها را پوشش داده و توضیح کاملتری ارائه کند.
با این توضیح می‌توان گفت که نظریه‌های علمی موجود، هیچگاه ابطال نمی‌شوند و این از ویژگی‌های نظریه است و تنها در آینده بهبود و یا تکامل می یابند. زیرا هر نظریه علمی، شواهد و فرضیه‌های بسیاری را ساخته که آزمایش پذیر هستند و صحت آن نظریه‌ها را تا کنون تأیید کرده‌اند. و البته باید دانست که نظریه‌های موجود اگر چه ابطال نمی‌شوند، اما ابطال پذیر هستند؛ بدان معنا که همواره راه ابطال آن‌ها باز بوده و می‌توان سعی کرد تا از درون نظریه‌ها، فرضیه‌هایی استخراج نمود، و با آزمایش آن فرضیه‌ها، آن نظریه‌ها را ابطال نمود. نظریه علمی بهترین توضیح علمی یک پدیده در زمان حال است که تمامی شواهد و فرضیه‌ها، صحت آن را تأیید میکنند و اگر شواهد جدیدی در آینده کشف شود که با نظریه علمی همخوانی ندارد، آن نظریه نیاز به تکامل یا بهبود می یابد و هیچگاه به‌طور کل، ابطال نمیشود. زیرا هم‌اکنون دایرهٔ وسیعی از شواهد را توضیح می‌دهد.

نظریه گرانش

تکامل و بهبود جاذبه نیوتن به نسبیت عام، مثال خوبی برای توضیح این مسئله است که چگونه شواهد و اطلاعات جدید موجب می‌شوند که یک نظریه، به نظریه ای کامل تر تبدیل و بهبود یابد:
هنگامی که ایزاک نیوتن نظریه گرانش را کشف کرد و قوانینی را مطرح کرد که حرکات اجسام را توضیح می‌داد، دربارهٔ چگونگی کارکرد طبیعت اشتباه نکرد، اما قانون جاذبهٔ او، کاملا صحیح و بدون اشکال هم نبود. خصوصا آنکه نیوتن توضیحی دربارهٔ علت و چرایی وجود جاذبه یا گرانش ارائه نداد. بدین جهت است که آن را بیشتر به عنوان قوانین نیوتن میشناسیم و نه نظریه‌های نیوتن.  در قرن بیستم، آلبرت انیشتین نظریه‌های نسبیت خاص و نسبیت عام را بیان کرد که نیروی گرانش را توضیح می‌داد و آن را به علت خم شدن فضا-زمان، تحت تأثیر اجرام بزرگ بیان می‌کرد. پس از ادعای انیشتین، آرتور ادینگتون نتیجه گرفت که اگر این ادعا درست باشد و فضا-زمان در اثر گرانش خم شود، پس باید نور هم در آن فضا-زمان خم شود. این فرضیه ای بود که ادینگتون از درون ادعای انیشتین استخراج کرد. ادینگتون این فرضیه را آزمایش کرد و با تصویر برداری از خورشید گرفتگی اثبات کرد که ستاره هایی که اطراف خورشید دیده می‌شوند، در زمان خورشید گرفتگی نزدیک تر به خورشید به نظر می‌رسند. او با این آزمایش، هم فرضیه خود مبنی بر خم شدن نور را تحت اثر گرانش اثبات نمود و هم ادعای نسبیت عام انیشتین را تأیید کرد و آن را تبدیل به نظریه نمود.  پس نظریه کاملتری از گرانش توسط انیشتین ارائه و تولید شد. در واقع، زمانی که شما با سرعت کمتری نسبت به سرعت نور حرکت کنید و فاصلهٔ مناسبی از آن داشته باشید، بسیاری از معادلات نسبیت خاص و نسبیت عام، به همان نتایج معادلات نیوتن می‌رسند و پاسخ‌ها در آن‌ها یکسان هستند. پس قوانین نیوتن نادرست نبود و او اشتباه نمی‌کرد، بلکه معادلات او در دایره و محدودهٔ کوچکتری از طبیعت پاسخگو بود و صدق می‌کرد.
باید در نظر داشت که تا قرن بیستم، تمامی فرضیه های علمی صحت قوانین نیوتن را تأیید می‌کردند و حتی امروزه نیز در سرعت‌های پایین تر از سرعت حدی، فرضیه‌های علمی نظریه‌های انیشتین و قوانین نیوتن را همزمان تأیید میکنند. این مثال، دقیقا نشان دهندهٔ شکل پیشرفت و تکامل و بهبود یک نظریه علمی است. همچنین نقش فرضیه های علمی در تأیید یا رد نظریه‌های علمی را نشان میدهد. این مثال تفاوت فرضیه و نظریه را نیز مشخص می‌کند و استقلال این دو مؤلفه علمی را تفهیم میسازد. در قرن بیستم با توجه به مشاهدات جدید در سرعت حدی فرضیاتی مطرح شدند که قوانین نیوتن نسبت به آن‌ها پاسخگو نبود. بنابراین نیاز به نظریهٔ کاملتری دیده شد که انیشتین آن را مطرح ساخت. باید توجه داشت که نظریه یا قوانین حرکت نیوتن در قرن هجدهم و نوزدهم و بیستم، موجب تحول جهان و تولید خودرو و هواپیما و پیدایش تمامی علوم مهندسی گردید. در واقع همچنان قوانین نیوتن هستند که در این علوم تدریس می‌شوند. پس یک نظریه که فرضیه‌های بسیاری بر اساس آن ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته، به‌طور کل ابطال نمی‌شود زیرا بخشی از عملکرد طبیعت را به درستی نشان می‌دهد. کارکرد و عملکرد تمامی محصولات مهندسی شامل خودرو ها و ساختمان ها و هواپیما ها تاییدکننده این مطلب است .

نظریه فرگشت

عامهٔ مردم در نقاط مختلف جهان، اغلب تلاش میکنند تا کشف عظیم چارلز داروین  را با این جمله که " فرگشت تنها یک نظریه است" بی اعتبار سازند.
آن‌ها با بیان اینکه فرگشت یک نظریه علمی است و نه یک قانون علمی، و ادعاهای مشابه، دچار بدفهمی از علم می‌شوند. یک نظریه علمی هیچگاه تبدیل به یک قانون علمی نمی‌شود. قانون علمی و فرضیه علمی و نظریه علمی سه مؤلفه مستقل در روش علمی هستند. قانون علمی هیچگاه دربارهٔ چرایی یک پدیده طبیعی توضیح نمی‌دهد. قانون علمی محدود به شرح یک رخداد محدود طبیعی است و نه بیان علت و چرایی آن.
همچنین تقریباً تمامی دستیافته‌های عظیم علمی، نظریه‌های علمی هستند. بشریت توانسته با این نظریه‌های علمی دقیقترین ابزارها شامل هواپیماها و خودروها و شاتل ها و ماهواره ها و کامپیوترها را بسازد.
آیا دربارهٔ هواپیماها یا کامپیوترها هم گفته می‌شود که این‌ها تنها مجموعه ای از نظریات علمی هستند؟
این گونه افراد نمی‌گویند یا شاید نمی‌دانند که اکثر کشفیات معتبر علمی، نظریه‌های علمی هستند. تمامی تولیدات بشری و علوم مهندسی و علوم پزشکی و حتی علوم انسانی، بر اساس نظریات علمی پیشرفت کرده‌اند. به‌طور مثال نظریه‌های حرکت نیوتن که اکثر دانشمندان آن را به عنوان قوانین حرکت نیوتن می‌شناسند، توسط اینشتن تکامل و بهبود یافته و به نظریه نسبیت عام یا نظریه نسبیت خاص رشد یافته‌است. یا در مثال دیگر، قانون گرانش نیوتن در اثر تلاش آلبرت اینشتین تبدیل به نظریه نسبیت عام گردید . که این مثالی است از آنکه یک قانون علمی ابطال و با یک نظریه علمی جایگزین شده‌است. (البته قوانین حرکت و گرانش نیوتن همچنان در مقیاس کوچکتر از سرعت حدی صادق است و معتبر می‌باشد)
در ۱۸۵۸، چارلز داروین و آلفرد راسل والاس، به صورت مشترک اقدام به چاپ رساله ای کردند که ادعا می‌کرد فرگشت (تکامل) یک نظریه علمی است. فرگشت به تفصیل در کتاب خاستگاه گونه‌های داروین شرح داده شده بود.  تا پیش از ارائه ادعای فرگشت توسط داروین، ادعای خلقت گرایی به علت کشف فسیل ها و کشف انقراض ها (خصوصا دایناسور ها) در جامعه علمی رنگ باخته بود. دانشمندان متوجه شده بودند که قدمت حیات بسیار بیشتر از آنچیزی است که تصور می‌شد. و موجودات امروزی، دارای مشابهاتی در گذشته هستند. اما نظریه او به آن دلیل انقلابی تلقی می‌شود که توانست سازوکاری از چگونگی پدید آمدن تفاوت‌ها در گونه‌های مختلف را توضیح دهد؛ چیزی که امروزه با مفهوم انتخاب طبیعی می‌شناسیم محصول کشف این دو دانشمند است. نظریه آن‌ها همراه بود با شواهد بی‌شماری از شاخه‌های گسترده علمی همچون دامداری، جغرافیای زیستی، زمین‌شناسی، ریخت‌شناسی، و رویان‌شناسی.
فرگشت از همان ابتدا به عنوان کفر گویی مورد حمله قرار گرفت. اما این نظریه بیان می‌کرد که موجودات امروزی، از جمله انسان، ناشی از سیر تحول جانداران گذشته تا به امروز هستند. و ما نیای مشترکی با دیگر جانداران داریم. همزمان آلفرد راسل والاس با همکاری داروین اعلام کرد که انتخاب طبیعی عامل این تحول موجودات است و این خود نظریه ای جدید بود.
بحث بر روی کار داروین موجب پذیرش سریع مفهوم کلی فرگشت توسط بخشی از جامعه علمی شد، ولی سازوکار مشخصی که تحت عنوان انتخاب طبیعی توسط چارلز داروین و آلفرد راسل والاس پیشنهاد گردید، به صورت گسترده مورد استقبال قرار نگرفت. علت آن بود که مثال‌هایی موجود بود و فرضیه‌هایی از آن‌ها تولید شد که نشان می‌داد موجودات خارج از نیاز طبیعی هم تحول یافته‌اند. و همچنین داروین نمی‌توانست توضیح دهد که سیر تحولات موجودات در کدام قسمت بدن آن‌ها شکل میگیرد و برای انتقال به نسل بعد ذخیره می‌شود.
همزمان با داروین و آلفرد راسل، دانشمند دیگری با تحقیق بر روی گیاه نخود فرنگی توانست عامل وراثت موجودات را کشف کند. نام این دانشمند گرگور مندل بود و کشف خود را ژن نامید. از آنجایی که جامعه علمی آن زمان تحت تأثیر نظریه فرگشت داروین و تصور خلقت گرایی دو قطبی شده بود، توجه چندانی به کشف گرگور مندل نشد. و نتایج کارهای مندل به دست فراموشی سپرده شد. به نظر می‌رسید، پرونده این دانش رو به بسته شدن است. در سال ۱۹۰۰ میلادی کشف مجدد قوانین ارائه شده از سوی مندل، توسط درویس، شرماک و کورنز باعث شد که نظریات او مورد توجه و قبول قرار گرفته و مندل به عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شود.
همچنین در قرن بیستم عوامل دیگری همچون شارش ژن و جهش ژنی نیز کشف شدند و به عامل انتخاب طبیعی به عنوان عوامل فرگشت اضافه گردیدند.
نظریه فرگشت ( تکامل) که داروین بنیان‌گذار آن بود، در قرن بیستم ابعاد وسیعی یافت و توانست بسیاری از شواهد را توضیح دهد و با دیگر نظریه‌ها همانند نظریه ژنتیک ترکیب شود.
در اواخر قرن بیستم و اوایل قرن بیست و یکم، بشر توانست با دستکاری ژنتیکی موجودات جدیدی خلق کند تا عملکردشان برای انسان‌ها مطلوب تر باشد. این مخلوقات که حاصل فرگشت مصنوعی به دست انسان است، شامل بسیاری از محصولات کشاورزی می‌شود. نام این محصولات، محصولات تراریخته است. همچنین شاخه ای در علوم مهندسی به وجود آمد که عملکرد آن طراحی موجودات جدید و خلق جاندارانی است که پیش از این وجود نداشتند. نام این شاخه از مهندسی، مهندسی ژنتیک است. بخش طراحی در این شاخه از علم، در واقع فرگشت مصنوعی موجودات جهت مطلوب کردن آن‌ها برای انسان است.
تولید محصولات تراریخته نشانگر قدرت این نظریه علمی است که توانسته به تکنولوژی مبدل شود. محصولات کشاورزی ای همچون روغن ذرت تراریخته و گندم و برنج تراریخته و گل های تراریخته از جملهٔ این محصولات هستند.
فرگشت، امروز به عنوان یک نظریهٔ قدرتمند که بینشی جدید به انسان داده است، از نظر مجامع علمی پذیرفته شده‌است. اکثریت گسترده‌  جامعه علمی و آکادمی، از تکامل به عنوان تنها توضیحی که می‌تواند به‌طور کامل مشاهدات گوناگون در زمینه‌های زیست‌شناسی، ژنتیک، زیست‌شناسی مولکولی، دیرین شناسی، انسان‌شناسی و... را توجیه کند، حمایت می‌کنند.
تخمینی در سال ۱۹۸۷ بیان کرد که تنها ۷۰۰ نفر از مجموع ۴۸۰۰۰۰ نفر دانشمندان علوم زیستی و زمین‌شناسی به خلقت گرایی اعتقاد دارند.".
پروفسور برایان الترز نویسنده و متخصص در زمینه مناقشه بین خلقت گرایی و تکامل بیان می‌دارد که ۹۹٫۹ درصد از دانشمندان تکامل را قبول دارند.".
نظرسنجی ای که توسط مؤسسه گالوپ در سال ۱۹۹۱ انجام شد نشان داد حدود ۵ درصد از دانشمندان آمریکایی شامل آن‌هایی که خارج از زمینه علوم زیستی آموزش دیده‌اند به خلقت گرایی اعتقاد دارند.
اما همچنان بخش بزرگی از عامهٔ مردم، به علت نداشتن درک درستی از واژه نظریه علمی، تصور میکنند که نظریه فرگشت تنها یک حدس و گمان است و ممکن است در آینده به‌طور کل ابطال شود.

قدرت نظریه علمی

قدرت یک نظریه علمی، به تنوع پدیده‌هایی که آن نظریه می‌تواند توضیح دهد مرتبط است؛ که با توانایی آن نظریه در پیش‌بینی آن پدیده‌ها سنجیده می‌شود.

اختلاف دو نظریه علمی

چه رخ می‌دهد اگر دو نظریه مطرح باشند که با یکدیگر اختلاف داشته باشند، به‌طور مثال نظریه جهان ایستا و مهبانگ ( نظریه جهان ایستا ادعا می‌کند که تراکم جهان در طول زمان ثابت است و تغییر نمی‌کند و هیچ نقطهٔ ابتدایی و انتهایی ندارد و نظریه دوم ادعا می‌کند که جهان در حال انبساط با شتاب کاهنده است و از نقطه ای در یک زمان و مکان این انبساط شروع شده‌است)
در این موارد دانشمندان مشاهدات و فرضیه ها و پیش‌بینی‌های قابل آزمایشی تولید میکنند تا تشخیص داده شود کدام نظریه مورد تأیید و کدام مردود است. برای مثال، یک دانشمند ممکن است انبساط جهان را مشاهده کند پس نقطهٔ آغازی برای جهان متصور می‌شود و آن را به عنوان یک فرضیه در نظر میگیرد و این فرضیه را با روابط ریاضی می آزماید و محاسبه می‌کند. در نتیجه یک نظریه از میان این دو نظریه، رد و باطل می‌شود. (در مثال ما، مهبانگ ثابت کرد که مورد تأیید است) یا ممکن است هر دو نظریه دارای جنبه‌های صحیح و جنبه‌های باطل باشند، پس با ترکیب جنبه‌های صحیح این دو نظریه، نظریه ای جدید تولید می‌شود.

پشتیبانی و سازگاری نظریه ها

در بسیاری از موارد، یک نظریه، اساس و پایه ای را تشکیل میدهد که موجب تولید سایر نظریه‌ها می‌شود.  نسبیت خاص و نسبیت عام انیشتین یک مثال مناسب در این زمینه است. این دو نظریه پایه و اساسی شدند برای تولید بسیاری از نظریه‌ها و معادلات دیگر (همچون قانون هابل و معادلات شعاع شوارتزیلد)  
این بدان معناست که نظریه‌ها پله‌های علم هستند و وقتی یک نظریه به خوبی طبیعت را شرح دهد، اساس و پایه ای می‌شود برای نظریه‌هایی که در پله‌های بعدی قرار دارند و نقاط تاریک جهان را در آن سطوح برای ما روشن میسازند. از طرفی نظریه‌ها همانند دانه‌های زنجیر به هم بسته می‌شوند و درک کلی علمی از طبیعت را برای ما فراهم می سازند. و این بستگی نظریه‌ها نشانگر اعتبار علمی آن‌ها و حتی اعتبار علم است که خاطر نشان می‌سازد که علم به بی راهه نرفته است.

نظریه انتقادی

از مهم‌ترین نظریه‌ها، نظریه انتقادی است که در جامعه شناسی و علوم انسانی مطرح است و به بررسی درستی و نکات مثبت و منفی دیگر نظریه‌ها می‌پردازند.