כוח ניבוי
כוח ניבוי, או יכולת חיזוי, הוא כוחה של תאוריה מדעית, או חוק מדעי, ליצור תחזיות שניתנות לבדיקה. יכולת זו שונה מכוח ההסבר וכוח התיאור (כאשר תופעות שכבר ידועות מוסברות בדיעבד או מתוארות על ידי תיאוריה נתונה) בכך שהיא מאפשרת מבחן עתידי (פרוספקטיבי) של הבנות תאורטיות.
דוגמאות
[עריכת קוד מקור | עריכה]דוגמה קלאסית לכוח הניבוי של תיאוריה היא גילויו של נפטון כתוצאה מתחזיות שנעשו על ידי המתמטיקאים ג'ון קוץ' אדמס ואורבן לה-ורייה, בהתבסס על תורת הכבידה של אייזק ניוטון.
דוגמה נוספת לכוח הניבוי של תיאוריות או מודלים היא השימוש של דמיטרי מנדלייב בטבלה המחזורית שלו כדי לחזות יסודות כימיים שטרם התגלו ואת ותכונותיהם. למרות שהחיזוי היה נכון במידה רבה, הוא העריך לא נכון את המסות האטומיות היחסיות של טלוריום ויוד.
צ'ארלס דרווין השתמש בידע שלו על אבולוציה על ידי ברירה טבעית כדי לנבא קיום של מין של בעל חיים בעל מבנה פזיולוגי משונה. בשנת 1862, בספרו האבקה של סחלבים (Fertilisation of Orchids) הוא חזה שמכיוון שקיים צמח (Angraecum sesquipedale) עם שלוחה ארוכה בפרחיו, חייבת להתקיים גם חיה משלימה עם חדק באורך 30 ס"מ, שתשתמש בחדק כדי לאכול ותוך כדי כך תאביק אותו. עשרים שנה לאחר מותו, נמצאה צורה של עש נץ (Xanthopan morganii) שיש לו חדק ארוך כזה.[1]
דרוויין פרסם את הספר מוצא המינים ב-1859. בספר הוצגה התאוריה לפיה כל המינים החיים על כדור הארץ התפתחו ממוצא משותף באמצעות מנגנון של שונות וברירה טבעית. ניבוי שעלה מן התאוריה הוא קיום מאובני מעבר - מאובנים של "צורות מעבר" בין מאובנים מתקופות שונות, או בין מאובנים של יצורים עתיקים לבין בעלי חיים קיימים. דרווין כתב כי העדר מאובנים כאלו הוא לכאורה ההתנגדות החזקה ביותר לתאוריה, אך הסביר את מחסורם בנדירותם של מאובנים, וחזה כי מיני ביניים כאלו יתגלו בעתיד. תחזית זו החלה להתאמת שנתיים בלבד לאחר כתיבת הספר, כאשר התגלה המאובן הראשון של הארכאופטריקס, צורת ביניים בין זוחלים (למעשה דינוזאורים) לעופות.[2] מאז התגלו מאובני מעבר רבים נוספים, למשל בין דגים ודו-חיים, בין זוחלים ליונקים, בין קופי-אדם לבני-אדם, בין יונקים יבשתיים ללווייתנאים, בין סוסיים קדמונים לסוסים מודרניים (ראו אבולוציה של הסוס), ועוד.[3][4]
דוגמה נוספת לכוח ניבוי היא התחזית של תורת היחסות הכללית של איינשטיין לפיה נתיב האור יתכופף בנוכחות שדה כבידה חזק. תחזית זו אומתה בניסוי על ידי משלחת לסוברל בברזיל ולאי פרינסיפה באוקיינוס האטלנטי כדי למדוד את מיקומי הכוכבים במהלך ליקוי החמה ב-29 במאי 1919, כאשר נראה היה שהתצפיות שערך האסטרופיזיקאי ארתור אדינגטון מאשרות את תחזיותיו של איינשטיין.[5] אף על פי שהיו שביקרו את המדידות כמשתמשות במתודולוגיה פגומה, ניתוח מודרני של הנתונים[6] מצביע על כך שניתוח הנתונים שביצע אדינגטון היה מדויק. מאוחר יותר, מדידות מדויקות יותר שנלקחו על ידי אינטרפרומטריית רדיו אישרו את התחזיות ברמה גבוהה של דיוק.[7]
כוח ניבוי ביחס לאירועים בעבר
[עריכת קוד מקור | עריכה]טיעון מדעי עובד הן לגבי הסבר של תופעות מתמשכות (כמו כבידה) והן לגבי העבר הרחוק (כמו מוצא החיים). במקרה של תאוריה שנוגת לאירוע בעבר - מה נצפה למצוא היום אם אירוע מסוים התרחש בעבר. לדוגמה קיימת תאוריה, או השערת ההתנגשות הענקית, כי הירח נוצר כתוצאה מהתנגשות של גוף גדול בכדור הארץ לפני כ-4.5 מיליארד שנים, שהעיף ממנו חתיכה גדולה שהפכה להיות הירח.[8]
הנמקות וידע בתחומים של גאולוגיה וגאופיזיקה מאפשרים למדעים ליצור תחזיות כדי לבדוק את הרעיון הזה. לדוגמה, אם תיאוריה זו נכונה, לירח אמור להיות הרכב דומה לזה של קרום כדור הארץ לפני 4.5 מיליארד שנים. רעיונות מבוססים בגאולוגיה ובמדעי כדור הארץ גורסים שעד לזמן ההתנגשות, ברזל ואלמנטים כבדים בקרום כדור הארץ כבר שקעו עד הליבה שלו. ולכן הם ציפו כי לירח יהיה מחסור בברזל, בדומה לקרום כדור הארץ. משימות של תוכנית אפולו האחרונות הוכיחו את התחזית הזו. סלעי הירח דלים בברזל, מה שנותן תמיכה לתאוריית "ההתנגשות הענקית".[8]
יישומים
[עריכת קוד מקור | עריכה]במחקר מדעי
[עריכת קוד מקור | עריכה]המדע אינו רק גוף ידע המשקף את ההבנה הנוכחית של העולם, הוא גם מערך של שיטות המשמשות להקמת ידע זה, להרחיבו ולשכללו. במדע, הידע, המבוסס על ראיות שנאספו ממחקרים רבים, משולב בתוך תאוריות מפותחות ומנוסות היטב המסוגלות להסביר נתונים ולחזות את תוצאותיהם של מחקרים נוספים.[9]
כוח ניבוי של השערה מדעית משמש מדענים כדי לבע בדיקת השערות - לבחון עד כמה מדויקת אותה השערה והאם ניתן למצוא לה אישושים באמצעות ניסוי מבוקר או תצפיות. לעיתים מדענים מצליחים לייצר ניסוי שמאשש את התאוריה. לפעמים הניסוי מביא לכך שהתאוריה נפסלת. לעיתים מתברר שהיה פגם בניסוי - כישלון או הצלחה לכאורה של התאוריה נבע מתכנון לא מספיק זהיר של הניסוי.כוח ניבוי של תאוריה משמש לעיתים קרובות מדענים לשם ביצוע ניסויי המשך לשם בחינת תאוריות נוספות המתבססות על תאוריה זו.
מתמטיקה וכלים חישוביים הם מרכזיים במדע ובהנדסה, שכן הם מאפשרים ייצוג מספרי של משתנים, דגום סמלי של הקשרים בין ישויות פיזיות, וחיזוי כמותי של תוצאות ניסויים או תופעות טבע.[10] ניתוח סטטיסטי, למשל באמצעות ערך p, מאפשר לחוקרים לבצע בדיקת השערות - להעריך את אמינות התחזיות, לזהות סטיות מהתוצאה הצפויה ולהבחין אם ההבדלים נובעים מטעות בניסוי, ממקריות או מתופעה אמיתית. כך, תחזיות מדעיות מבוססות ראיות, ניתנות לבדיקה ולשחזור על ידי אנשים אחרים, ומאפשרות אישוש או דחייה של תאוריות, בניגוד לניבויים שאינם מדעיים, כמו נבואות או אסטרולוגיה שהן לרוב עמומות וניתנות לפרשניות שונות.
קיים הבדל מסוים בניסויים בהנדסה ובמדעים. מדענים ומהנדסים מבצעים ניסויים אך עם מטרות שונות: מהנדסים מנסים למצוא פתרון אופטימלי לבעיה מעשית, שבו קיימות פשרות ושיקולים אישיים, טכניים וכלכליים. לעומת זאת תאוריות במדע חייבות לעמוד בקבוצה שונה של קריטריונים, כגון חסכנות (העדפה לפתרונות פשוטים יותר) וקוהרנטיות בהסבר (עד כמה תאוריה חדשה מספקת הסברים לתופעות שמתיישבים עם תצפיות ומאפשרים חיזוי או הסקת מסקנות לגבי העבר). מטרת המדע היא למצוא תאוריה אחת קוהרנטית ומקיפה עבור מגוון תופעות קשורות. הסברים מתחרים מרובים נחשבים ללא מספקים, ואם הדבר אפשרי, הסתירות שבהם חייבות להיות פתורות באמצעות נתונים נוספים, שמאפשרים לבחור את ההסבר הטוב ביותר הזמין או לפתח תאוריה חדשה ומקיפה יותר עבור התופעות המדוברות.[10]
בהוראת המדעים
[עריכת קוד מקור | עריכה]בהוראת המדעים, כוח הניבוי מוצג באמצעות ניסויים מבוקרים במעבדות בתחומים כמו כימיה, פיזיקה, הנדסה וביולוגיה. התאוריה מתארת תוצאה חזויה כלשהי של ניסוי מבוקר. התלמידים מנסים לשחזר את הניסוי, ומתבקשים למדוד את התוצאות באמצעי מדידה ולבדוק עד כמה תוצאות הניסוי תאמו את התאוריה או לא.
סטיות בין התחזית למדידה מיוחסות לגורמים חיצוניים כמו חיכוך או רעשים ניסויים, סטיות אלה מיוחסות לגורמי הפרעה שונים הקיימים במציאות - לדוגמה קיום של חיכוך, או השפעות של רעידות כתוצאה מכביש סמוך וכן בגלל היבטים שהתאוריה הזניחה לצורך קיום של משוואה פשוטה (לדוגמה משקל של חוט או היכולת שלו להתארך בניסוי בפיזיקה). כאשר מבצעים מספר רב של ניסויים בתנאים מבוקרים, ניתן לאשש את התאוריה באופן סטטיסטי. דוגמה קלאסית לכך היא ניסוי במטוטלת פשוטה, שבו זמן המחזור של תנודות המטוטלת אינו תלוי במסת המשקולת ובזווית התנודות אלה באורך החוט של המטוטלת. לעיתים ניתן להדגים גם "ניסויים שנכשלו" - תחזיות אינטואיטיביות שאינן מתקיימות - כדי להמחיש את חשיבות הבדיקה המדעית על פני אינטואיציה בלבד.
שימוש בכוח הניבוי בהוראת המדעים מסייע לתלמידים להבין כיצד מדע יכול לפתח ידע חדש, כיצד לאשש או לפסול תאוריה, ויכול לפתח חשיבה ביקורתית ויכולת ניתוח של תצפיות וניסויים.
יישומים מעשיים
[עריכת קוד מקור | עריכה]כוח הניבוי של תיאוריה קשור קשר הדוק ליישומים שלה. יישומים נפוצים של תאוריות במדעי הטבע הם בתחומים כמו טכנולוגיה, הנדסה ופיתוח תרופות. יישומים נוספים כוללים ניסויי מעבדה לצורכי הוראת המדעים וביצוע ניסויי המשך לצורכי מחקר.
תורת היחסות הכללית לא רק מנבאת את כיפוף האור אלא גם מנבאת מספר תופעות אחרות. חישוב הזמן הנכון של לוויינים היה חיזוי שנמדד בהצלחה המשולבת כעת בשיטה המשמשת לחישוב מיקומים באמצעות GPS. ללא השימוש בתורת היחסות לוויינים GPS היו מפתחים סטייה הולכת וגדלה עד שהמערכת כולה הייתה הופכת בלתי שימושית.
הדגמה נפוצה של כוח ניבוי של מכניקה קלאסית היא בתחום הנדסה, כאשר מהנדסים מנצלים את חוקי ניוטון כדי לתכנן בטיחות של כביש שפונה, שיפור יעילות או בטיחות של מכוניות או של גשרים ונעזרים במשוואות של ניוטון לשם כך. באופן דומה כימאים משתמשים בכוח חיזוי של תאוריות כימיות כדי לייצר תגובות כימיות במפעלי תעשייה. כוח ניבוי של תאוריות בתחום הביולוגיה הוא השימוש בהן כדי לתכנן תרופות חדשות וכדי לחקור יעילות ובטיחות של תרופות אלה.
כוח ניבוי לעומת כוח הסבר
[עריכת קוד מקור | עריכה]במשך אלפי שנים לאנשים בתרבויות שונות היו הסברים מדוע תופעות טבע מסוימות התרחשו. אנשים ייחסו תופעות כמו רעידת אדמה, ליקוי חמה, בצורת, רעב המוני או מגפה לזעמו של האל. במקומות שונים התפתחו דתות מקומיות שונות וכן טקסים או מנהגים בניסיון למנוע אסונות כאלה או כדי להתמודד איתם.
דוגמה נפוצה לכך היו ניסיונות למנוע הדבקה של אנשים במחלות (במיוחד בזמן מגפה) או ניסיונות לרפא אנשים חולים. חלק מהניסיונות כללו דברים כמו צמחי מרפא או שינויים בתזונה, בחלקם הם כללו פניה להסבר על-טבעי. דוגמה לכך היא האשמה כי הומואים,[11][12] יהודים או מכשפות גורמים למחלות על ידי פגיעה ברצון האל, כישוף או הרעלת בארות. במשך כמה מאות שנים התקיים ציד מכשפות, כאשר טענה נפוצה כנגד "מכשפות" אלה הייתה שהן קיימו טקסים וגרמו לאנשים לחלות או גרמו לתופעות כמו גלי קור שסיכנו חיי אדם עקב מוות ברעב.[13]
לכל התאוריות האלה יש כוח הסבר משכנע. אנשים האמינו בכך שקמעות, תפילות לאלים, טקסים, הרג של יהודים, מכשפות או אנשים חוטאים שונים (שעיר לעזאזל) יגן על בריאותם. כוח ההסבר היה מניעת התערבות כוחות שטניים שבכוחם לגרום מחלות.
הקושי של תאוריות לא מדעיות אלה היה בתחום של כוח ניבוי. היכולת למנוע מגפות כמו המוות השחור לא השתפרה בשל שריפת יהודים (בדיעבד רוב החוקרים חושבים כי המחלה נגרמה בגלל דבר נגרם על ידי חיידק Yersinia Pestis שמועבר על ידי עקיצת פרעוש שעברו ממקום למקום באמצעות בני אדם ומכרסמים). קמעות או שריפת בדי משי לא העניקו הגנה מפני קדחת צהובה.[14] ברוב תחומי המחלות המדבקות רופאים, אנשים וכמרים היו חסרי אונים בהסבר כיצד למנוע הדבקה במחלה או כיצד למנוע החמרה בה. חקלאים וכהני דת היו חסרי אונים מול מחלות חקלאיות שפגעו בגידול מזון או בענפים כמו ייצור יין או משי.[14] דבר זה השתנה רק בעקבות תאוריית החיידקים כגורמי מחלות. לתאוריה זו לא היה רק כוח הסבר - יצורים זעירים שנכנסים לתוך הגוף החי ויכולים לגרום מחלה מידבקת, אלא גם כוח ניבוי - מניעת חשיפה לגורם המחלה תמנע הדבקות במחלה. לדוגמה בשנת 1900 גילה וולטר ריד כי כילות נגד יתושים מקטינות מאד את סיכוי הדבקה בקדחת צהובה.[14] לעיתים קרובות הדבר גם אפשר יישום של תרופות, חיסונים, או אמצעי חיטוי ומניעה שהניבו ניבויים נוספים - טיפול מסוים כמו מתן אנטיביוטיקה שפוגעת בחיידקים מסוג מסוים, ישפר את סיכוי ההחלמה של חולים לעומת אוכלוסייה דומה של בני אדם שלא קיבלה טיפול.
באופן דומה גם לתאוריות קשר רבות יש כוח הסבר משמעותי. במיוחד הדבר נכון לגבי תאוריות קשר מסוג דיפ סטייט, כדוגמת הפרוטוקולים של זקני ציון, שבהן הקונספירציה לכאורה כוללת בתוכה אנשים רבים שמרכזים כוח רב. אם משוכנעים כי יהודים עשירים ורבי השפעה נמצאים בכל צמתי השלטון, העיתונות, הבנקאות ועוד אז בכוחם לכאורה לשלוט בכל דבר ולכן גם להסתיר כל כוח שמאיים עליהם. סתירות לכאורה לתאוריית הקשר מוסברות על ידי כך שאותה קבוצת קושרים מנסה לבלבל את הציבור. נקודת התורפה של תאוריות קשר רבות, מלבד סתירות עצמיות, הוא כוח הניבוי הנמוך שלהן.
קושי דומה קיים בהסברים דמיוניים-פילוספיים כמו סדרת סרטי מטריקס שבה המציאות כולה, כולל כל החושים, המחשבות והתחושות הן פרי מציאות מדומה מתחוכמת שבה כלואים כל בני האדם. דבר דומה הוא "תאוריות" יום חמישי האחרון. שבו כל המציאות, ההיסטוריה והזכרונות נוצרו יש מאין לפני זמן קצר. כוח ההסבר של השערכות כאלה גדול מאד שכן כל תופעה שרירותית ניתנת להסבר בכך שכך רצו מי שיצרו את המציאות המדומה בה אנו כלואים. קשה לשלול הסברים כאלה במאמצעות ניסוי או ממצא של החושים. עם זאת הסברים אלה סובלים גם הם מכוח ניבוי נמוך, וניתו לפסול אותן גם באמצעות התער של אוקהם.
ראו גם
[עריכת קוד מקור | עריכה]הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ^ ARDITTI, JOSEPH; ELLIOTT, JOHN; KITCHING, IAN J.; WASSERTHAL, LUTZ T. (ביולי 2012). "'Good Heavens what insect can suck it'- Charles Darwin, Angraecum sesquipedale and Xanthopan morganii praedicta". Botanical Journal of the Linnean Society. 169 (3): 403–432. doi:10.1111/j.1095-8339.2012.01250.x.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ * Wellnhofer, Peter (2004). "The Plumage of Archaeopteryx: Feathers of a Dinosaur?". In Currie, Philip J.; Koppelhus, Eva B.; Shugar, Martin A.; et al. (eds.). Feathered Dragons: Studies on the Transition from Dinosaurs to Birds. Life of the Past. Bloomington, IN: Indiana University Press. ISBN 978-0-253-34373-4. LCCN 2003019035. OCLC 52942941. p. pp. 282–300
- ^ Wild horses: A brief history of the horse in America - Canadian Geographic Magazine: In-depth, web.archive.org, 2012-01-07
- ^ https://www.britannica.com/animal/horse/Evolution-of-the-horse
- ^ "IX. A determination of the deflection of light by the sun's gravitational field, from observations made at the total eclipse of May 29, 1919". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical or Physical Character. 220 (571–581): 291–333. 1920. doi:10.1098/rsta.1920.0009.
- ^ Daniel Kennefick, "Not Only Because of Theory: Dyson, Eddington and the Competing Myths of the 1919 Eclipse Expedition," Proceedings of the 7th Conference on the History of General Relativity, Tenerife, 2005; available online from ArXiv
- ^ Muhleman, D. O.; Ekers, R. D.; Fomalont, E. B. (15 ביוני 1970). "Radio Interferometric Test of the General Relativistic Light Bending Near the Sun". Physical Review Letters. 24 (24): 1377–1380. doi:10.1103/PhysRevLett.24.1377.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ 1 2 Predicting the past, Understanding Science 101, אוניברסיטת קליפורניה בברקלי
- ^ A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas (2012), פרק 2, האקדמיה למדעים הנדסה ורפואה בארצות הברית
- ^ 1 2 A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas (2012), Chapter: 3 Dimension 1: Scientific and Engineering Practices. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2012. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/72.
- ^ התיקונים של יוסטיניאנוס הראשון, קיסר האימפריה הביזנטית קבע במאה ה-5, כי קיום יחסי מין בין גברים היא "מעשה סדום", היא גורמת לרעב המוני, לרעידות אדמה ולמגפות ולכן הטיל עליה עונש מוות שהתקיים במשך מאות שנים ברחבי אירופה.
- ^ Justinian I: Novel 77 (538) and Novel 141 (544 CE), Archived 2019-03-31 at the Wayback Machine (Fordham Internet History Sourcebooks Project)
- ^ Callow, John, Embracing the Darkness: A Cultural History of Witchcraft, Storbritannien: Bloomsbury Publishing, 2017, ISBN 978-1-78673-261-3
- ^ 1 2 3 פאול דה קריף, ציידי החיידקים, 1926
קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- The core of science: Relating evidence and ideas, אוניברסיטת קליפורניה בברקלי אתר הסבר על יסודות המדע