مفهوم آزمون پذیری در فیزیک

یکی از مهم‌ترین مسائلی که در فیزیک مورد توجه قرار می‌گیرد، شناخت نظریه‌ها و تئوری‌های مختلف است. تئوری‌هایی که در طول زمان توسط دانشمندان بزرگی همچون نیوتن، انیشتین، هاوکینگ و بسیاری دیگر از افراد نام آشنا بیان شده‌اند، بعد از انجام آزمایش‌های مختلف و متعدد مورد تایید قرار گرفته یا رد شده‌اند؛ در حقیقت بیان یک تئوری ابتدای راه است و برای اثبات یا رد تئوری مورد نظر لازم است که چندین آزمایش انجام شود و از این طریق اعتبار و ارزش تئوری‌های مختلف مورد سنجش قرار خواهد گرفت. 

نیاز به انجام آزمایش برای سنجش اعتبار یک نظریه و تئوری مهم در علم فیزیک، همان ویژگی آزمون پذیری این شاخه‌ی علمی بوده و در حقیقت یکی از مهم‌ترین مفهوماتی است که در آموزش فیزیک بیان شده و تحت بررسی قرار می‌گیرد. در حقیقت یک فرضیه‌ی علمی علاوه بر این که یک اصل مهم را بیان می‌دارد، بلکه شامل یک توضیح کوتاه در رابطه با این موضوع است که به چه دلیل این اصل درست بوده و دارای اعتبار است. 

مفهوم آزمون پذیری نیز به همین موضوع برمی‌گردد که با تکیه بر توضیحات داده شده در یک فرضیه‌ی علمی، بررسی‌های لازم در رابطه با درستی یا نادرستی فرضیه‌ی مورد نظر انجام می‌پذیرد. به طور کلی برای آزمایش کردن و سنجش اعتبار یک نظریه، اصل موضوع بر این گرفته می‌شود که هیچ نتیجه‌ی از پیش تعیین شده‌ای وجود ندارد و در حقیقت آزمایشات در حال انجام، نتیجه‌ی نهایی را مشخص می‌سازد. 

به طور کلی برای بررسی درست یا غلط بودن یک نظریه در فیزیک، یک فرضیه مد نظر قرار می‌گیرد و برای بررسی علمی بودن فرضیه مورد نظر، باید امکان آزمایش روی آن وجود داشته باشد. در اینجا به مفهوم اصلی آزمون پذیری در فیزیک می‌رسیم. ایده‌ی آزمون پذیری توسط فیلسوفی بریتانیایی به نام کارل پوپر در قرن 21 بیان شد و بعدها به یک اصل اساسی در چارچوب علم فیزیک تبدیل شد. 

کاربرد آزمون پذیری در فیزیک

از کاربردهای اساسی مفهوم آزمون پذیری در فیزیک، استخراج پیش‌بینی‌ها با توجه به فرضیه‌هایی است که با تکیه بر تئوری‌های مختلف حاصل آمده و برای انجام آزمایش‌های متعدد مد نظر قرار می‌گیرند؛ در واقع می‌توان گفت که آزمون پذیری مایحتاج انجام آزمایش‌ها را فراهم می‌آورد و این شرایط را به وجود می‌آورد تا با انجام آزمایش‌های مورد نظر، از اعتبار یک نظریه و درست بودن فرضیه‌های استخراج شده اطمینان حاصل کرد. 

در حقیقت فرضیه‌ها در هر شاخه‌ی علمی نقشی بسیار مهم را ایفا می‌‌کنند و نظریه‌ها و آزمایش‌هایی که برای اثبات آن‌ها انجام می‌شود، به یک فرضیه نیاز دارند. برای مثال همه‌ی ما در ذهن خود یک تئوری می‌سازیم و مدام در این فکر هستیم که آیا تصور ذهنی ما انجام پذیر است یا نه؟ برای پاسخ به این سوال سعی می‌کنیم افکار خود را تحت آزمون قرار دهیم و فرضیه‌های مختلفی را مد نظر قرار می‌دهیم. 

در نهایت با رسیدن به یک نتیجه‌ی خاص، به این حقیقت اصلی در رابطه با نظریه‌ها و افکاری که داریم، دست پیدا خواهیم کرد. فیزیکدانان و دانشمندان بزرگ نیز به همین شکل رفتار می‌کنند و با در نظر داشتن فرضیه‌های مختلف در رابطه با نظریه‌ی خود یا نظریه‌های ارائه شده‌ی دیگر، آزمایشاتی گوناگون را انجام می‌دهند تا حقیقت را برای خود و جهان دانش مشخص سازند. 

ویژگی آزمون پذیری فیزیک این شرایط را برای افراد فراهم می‌آورد تا برای اثبات یک نظریه، چندین آزمون متعدد انجام داده و نتایج آزمایش‌ها را به طور مکرر بررسی کرده و با مقایسه‌ی هر یک از این نتایج، به یک اصل و قاعده‌ی اساسی دست پیدا کرد. دانشمندان مختلف یک فرضیه‌ی بزرگ علمی را به طور متعدد تحت بررسی قرار می‌دهند تا در نهایت صحت و درست بودن این فرضیه برای آن‌ها تعیین شود؛ این پروسه ممکن است سال‌ها به طول انجامد که همین موضوع، تاریخ علم فیزیک را رقم می‌زند.

نقش فرضیات در انجام آزمایش‌‌های فیزیک

همانطور که گفته شد یکی از ارکان مهم برای انجام آزمایش‌های متعدد در علم فیزیک یا هر یک از علوم دیگر، فرضیه‌ها هستند؛ در حقیقت فرضیات حقایق بسیاری را درباره یک تئوری بیان می‌دارند و در نظر داشتن آن‌ها سبب می‌شود تا انجام یک آزمایش برای پی بردن به صحت تئوری‌های مهم آسان‌تر شود. با تجزیه و تحلیل نتایج حاصل آمده از انجام ازمایش‌های متعدد، می‌توان یک فرضیه را رد کرده و یا آن را اصلاح نمود. 

با این حال امکان این وجود ندارد که درست یا غلط بودن یک فرضیه را در تمامی آزمایش‌ها تایید کرد؛ این گفته بیان می‌دارد که انجام آزمایش‌های متعدد در علم فیزیک ضروری بوده و آزمون پذیری را به عنوان یک نقطه قوت برای این علم نشان می‌دهد. به عنوان مثال نظریه‌ی نسبیت به دفعاتی بسیار زیاد مورد آزمایش قرار گرفته است و اکثر دانشمندان به درست بودن این نظریه تاکید دارند، اما نمی‌توان به طور قطعی به درست بودن این نظریه تاکید کرد و ممکن است در آینده با انجام آزمایشی دیگر، درست بودن این نظریه زیر سوال برود. 

یک دانشمند می‌تواند این فرضیه را ایجاد کند که نوع خاصی از گوجه فرنگی قرمز است و دانشمندان دیگر با انجام بررسی‌های لازم به این نتیجه برسند که هر گوجه فرنگی از این نوع قرمز بوده و در حقیقت فرضیه‌ی بیان شده را تایید نمایند. اما احتمال این که نوعی از این گوجه فرنگی با رنگی دیگر در گوشه‌ای از جهان در حال رشد باشد نیز وجود دارد. در حقیقت می‌خواهیم بگوییم که یک فرضیه ممکن نیست که به طور 100 درصدی درست باشد و احتمال غلط بودن آن نیز وجود دارد. 

سیر تکامل فرضیات و اهمیت آن‌ها در آزمون پذیری فیزیک

با توجه به نکات ذکر شده می‌توان از آزمون پذیری به عنوان یکی از مهم‌ترین صفات علم فیزیک یاد کرد که دست بسیاری از فیزیکدانان را برای رسیدن به نتایج و کشفیات بزرگ باز نگه می‌دارد. در کنار آن لازم است که به اهمیت فرضیه‌ها نیز اشاره کرد و دلایل پررنگ شدن نقش فرضیه در آزمون‌های مختلف را تحت بررسی قرار داد. بیشتر فرضیه‌ها دربردارنده‌ی مفاهیمی هستند که امکان اتصال آن‌ها به یکدیگر وجود دارد و در واقع می‌توان از روابط بین این فرضیات برای بررسی و سنجش نظریه‌های مختلف استفاده کرد. گروهی از فرضیه‌ها گرد هم می‌آیند و یک چارچوب مفهومی را به وجود می‌آورند؛ این یکی از دلایل مهم به وجود آمدن و اثبات بسیاری از نظریه‌ها و تئوری‌های علمی می‌باشد. می‌توان گفت که نظریه‌ها نتیجه‌ای از فرضیاتی هستند که مورد آزمایش قرار گرفته‌اند و حکم یک ایده را دارند.