Phần 5
Khoa học là một cuộc theo đuổi trí tuệ. Thực hiện các quan sát và thu thập dữ liệu không phải là mục tiêu cuối cùng. Dữ liệu phải được phân tích và sử dụng để hiểu thế giới xung quanh chúng ta. Điều này đòi hỏi khả năng suy luận quy nạp hoặc khả năng rút ra các khái quát dựa trên các quan sát cụ thể. Có rất nhiều ví dụ kinh điển về lập luận quy nạp trong suốt lịch sử khoa học, nhưng chúng ta hãy xem xét một ví dụ để hiểu cách thức hoạt động của bài tập trí tuệ này.
Năm 1919, khi Edwin Hubble (của Kính viễn vọng Không gian Hubblenổi tiếng) đã đến Núi Wilson của California để sử dụng Kính viễn vọng Hooker 100 inch, khi đó là Kính thiên văn lớn nhất thế giới, các nhà thiên văn học thường tin rằng toàn bộ vũ trụ bao gồm một thiên hà duy nhất - Dải Ngân hà. Nhưng khi Hubble bắt đầu quan sát bằng Kính viễn vọng Hooker, ông nhận thấy rằng các vật thể được gọi là "tinh vân", được cho là thành phần của Dải Ngân hà, nằm xa hơn ranh giới của nó. Đồng thời, ông cũng quan sát thấy những "tinh vân" này đang di chuyển nhanh chóng ra khỏi Dải Ngân hà. Hubble đã sử dụng những quan sát này để đưa ra một khái quát đột phá vào năm 1925: Vũ trụ không được tạo thành từ một thiên hà mà là hàng triệu thiên hà. Không chỉ vậy, Hubble lập luận, nhưng tất cả các thiên hà đang di chuyển ra xa nhau do sự giãn nở đồng đều của vũ trụ.
Phần 6
Khoa học đưa ra những dự đoán và kiểm tra những dự đoán đó bằng các thí nghiệm . Khái quát hóa là công cụ mạnh mẽ vì chúng cho phép các nhà khoa học đưa ra dự đoán. Ví dụ, một khi Hubble khẳng định rằng vũ trụ mở rộng ra ngoài Dải Ngân hà, thì theo đó các nhà thiên văn có thể quan sát các thiên hà khác. Và khi kính thiên văn được cải tiến, họ đã khám phá ra các thiên hà - hàng nghìn hàng vạn trong số chúng, với đủ các hình dạng và kích thước khác nhau. Ngày nay, các nhà thiên văn học tin rằng có khoảng 125 tỷ thiên hà trong vũ trụ. Họ cũng đã có thể tiến hành nhiều thí nghiệm trong nhiều năm để ủng hộ quan điểm của Hubble rằng vũ trụ đang giãn nở.
Một thí nghiệm cổ điển dựa trên hiệu ứng Doppler . Hầu hết mọi người đều biết đến hiệu ứng Doppler như một hiện tượng xảy ra với âm thanh. Ví dụ, khi xe cấp cứu đi ngang qua chúng ta trên đường phố, âm thanh của còi xe dường như thay đổi cao độ. Khi xe cứu thương đến gần, cao độ tăng lên; khi nó đi qua, cao độ giảm. Điều này xảy ra do xe cứu thương đang di chuyển gần hơn với sóng âm mà nó đang tạo ra (làm giảm khoảng cách giữa các đỉnh sóng và tăng cường độ) hoặc di chuyển ra xa chúng (làm tăng khoảng cách giữa các đỉnh sóng và giảm cao độ).
Các nhà thiên văn đưa ra giả thuyết rằng sóng ánh sáng do các thiên thể tạo ra cũng sẽ hoạt động theo cách tương tự. Họ đã đưa ra những phỏng đoán mang tính giáo dục sau đây: Nếu một thiên hà ở xa đang lao về phía thiên hà của chúng ta, nó sẽ di chuyển đến gần hơn các sóng ánh sáng mà nó đang tạo ra (làm giảm khoảng cách giữa các đỉnh sóng và chuyển màu của nó đến cuối màu xanh lam của quang phổ). Nếu một thiên hà ở xa đang lao ra khỏi thiên hà của chúng ta, nó sẽ di chuyển ra khỏi các sóng ánh sáng mà nó đang tạo ra (làm tăng khoảng cách giữa các đỉnh sóng và chuyển màu của nó đến đầu màu đỏ của quang phổ).
Để kiểm tra giả thuyết , các nhà thiên văn học đã sử dụng một công cụ được gọi là máy quang phổ để xem quang phổ , hoặc các dải ánh sáng màu, được tạo ra bởi các thiên thể khác nhau. Họ ghi lại bước sóng của các vạch quang phổ và cường độ của chúng, thu thập dữ liệu cuối cùng chứng minh giả thuyết là đúng.
Phần 7
Khoa học là có hệ thống . Nó nghiêm ngặt và bài bản, đòi hỏi các thử nghiệm phải được lặp lại để có thể xác minh kết quả. Dịch chuyển đỏ giả thuyết được mô tả ở trên đã được chứng minh trong các thí nghiệm lặp lại. Trên thực tế, nó đã được ghi chép rõ ràng rằng nó đã trở thành một phần không thể thiếu của Vụ nổ lớn, một lý thuyết mô tả cách vũ trụ giãn nở từ trạng thái cực kỳ đặc và nóng.
Vì vậy, khoa học có thể được coi là một cách suy nghĩ, nhưng cũng là một cách làm việc - một quá trình yêu cầu các nhà khoa học đặt câu hỏi, đưa ra giả thuyết và kiểm tra giả thuyết của họ thông qua thực nghiệm. Quá trình này ngày nay được gọi là phương pháp khoa học, và các nguyên tắc cơ bản của nó được các nhà nghiên cứu trong mọi ngành, mọi nơi trên thế giới sử dụng.
Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng như vậy - bước chuyển sang nghiên cứu khoa học phát triển chậm theo thời gian. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn lịch sử của phương pháp khoa học để hiểu rõ hơn về cách nó phát triển.
