مذكرة تعليمية المنهج التجريبي في البيولوجيا

الإشكالية 3: فلسفة العلوم
المشكلة2: العلوم التجريبية والبيولوجيا
طبيعة المشكلة 3: ما الفرق بين المادة الحية والمادة الجامدة؟كيف يمكن اعتبار التجربة هي مقياس المعرفة العلمية؟ هل تطبيق المنهج التجريبي واحد وصارم في جميع العلوم؟ ما هي أصناف العلوم؟ ما هي العوائق الابيستيمولوجية المعرفية التي أعاقت الدراسة العلمية للظواهر الحية؟
التجربة مقياس العلم وشرط العلمية:
المنهج التجريبي لم يظهر فجأة بل له جذور تاريخية قديمة، حيث كان العلم مرتبطا بالفلسفة،وكان تفسير الظواهر الطبيعية تفسيرا فلسفيا ميتافيزيقيا وسيطرة خاصة للفلسفة الطبيعية الأرسطية ومنهجه،وبالتالي لم تكن الدراسة موضوعية. لكن في العصر الحديث تطلع بعض العلماء إلى فصل الفلسفة عن العلم والابتعاد عن التفسيرات الميتافيزيقية خاصة بعد نقد المنهج الأرسطي من بينهم نجد نيقولا كوبرنيك 1473-1543، ففي كتابه في ﴿الحركات السماوية﴾ قام بإبدال صورة العالم المتوارثة عن بطليموس ،التي تجعل الأرض محور الكون بصورة أخرى تجعل الشمس مركزا وحول هذا المركز تدور الأرض،ويعتبر هذا خطوة في اختراق صورة العالم المقفل وصولا إلى صورة عالم مفتوح وديناميكي، وقام يوحنا كبلر 1571-1630 بدفع منهجية المعرفة الطبيعة كميا خطوة أخرى إلى الأمام، حيث قدم دراسات فلكية مبنية على أساس المشاهدة ﴿الملاحظة﴾ وقام بتصحيح فرضية كوبرنيك فرضية المدار الدائري لسير السيارات وقانون حركتها،وكذلك نجد محاولات العالم الفلكي غليلي غاليليو 1564-1642 ،ثم جاء الانجليزي فرانسيس بيكون ﴿1561- 1626﴾ أسس المنهج التجريبي الخاص بالعلم ﴿الاستقراء﴾،موضوعه دراسة الظواهر الطبيعية وتفسيرها تفسيرا موضوعي قائم على أساس الملاحظة والتجربة ،وحدد هذا الأخير خطوات منهجية حيث يبدأ العالم بالملاحظة ،ويقصد بها المشاهدة الحسية للظواهر قصد الكشف عن خصائصها وإدراك عللها، وبعدها ينتقل إلى الفرضية وهي تفسير عقلي مؤقت يضعه العالم حول الظاهرة المدروسة ،ويعتبرها كلود برنارد نقطة انطلاق ضرورية لكل استدلال تجريبي،ومنه ينتقل إلى التجربة وهي عملية تحقق من الفرض ،وهي بمثابة الأداة الفصل لصياغة القانون الذي يعبر عن العلاقات الثابتة بين أجزاء الظاهرة ، وعلى هذا ألأساس فقيمة التجربة تتعدى كونها خطوة من الخطوات فقط بل هي المقياس الذي يحدد علمية الدراسة والنتائج وشرط ضروري لابد منه لأنها تستوعب ما يسبقها من الخطوات ،كما تسمح بتكرار الحوادث للتأكد منها ووسيلة حاسمة لقياس الظواهر وتسجيل علاقاتها.حيث يقول كلود برنارد: « إن التجريب هو الوسيلة الوحيدة التي نملكها لنتطلع على طبيعة الأشياء. »
هل النتائج الاستقرائية نتائج دقيقة ويقينية؟ «مشكلة تبرير الاستقراء»
يرى عبد الرحمن بدوي أن النتائج الاستقرائية ليست يقينية بل ترجيحية تقريبية فقط، وهذا راجع إلى أن العلماء ينتقلون في دراستهم من بعض الظواهر إلى تعميمها على كل الظواهر،وهذا استقراء ناقص ،فعلى أي أساس ينتقلون العلماء من حقائق جزئية إلى القوانين العامة!وما يؤكد هذا عدم إمكانية الإنسان في التحكم في الظواهر تحكما مطلقا لأن إمكانية التنبؤ محدودة ،فمثلا عندما نزل رواد الفضاء على القمر أخطئوا في توقعاتهم ببضع أمتار وكذلك الحال في الأحوال الجوية وترجع الأسباب إلى مايلي:
1/ الانطلاق من مقدمات غير مؤكدة علميا: إذا كانت غاية العالم هو الوصول على قانون كلي ثابت فإن هدا القانون مبني على علاقة العلية / السببية الذي يقول : أن بين كل ظاهرتين علاقة سببية إحداهما سابقة وهي العلة والأخرى لاحقة وهي معلول/ النتيجة، وهذا ما يبرر الاستقراء تبريرا كافيا حسب الفيلسوف الانجليزي جون استوارت ميل لكن الفيلسوف الانجليزي دافيد هيوم 1711-1776 أكد أنه لا يوجد برهان عقلي أو تجريبي يدل على صدق الاستقراء أو يبرر الاعتماد عليه في الكشف عن صدق القضايا، حيث أنكر مبدأ السببية باعتبار أن الإنسان تعود على رؤية تعاقب الظواهر والربط بين ظاهرتين إحداهما سابقة والأخرى لاحقة ،مثل تعاقب الليل والنهار أوتعاقب البرق والرعد ،فالقول أن الليل يسبق النهار لا يستلزم أن علة النهار هي الليل، ومثل لنا هذه العلاقة بكرة البلياردو وبالتالي صدق القضايا في الماضي والحاضر ليس دليلا على صدقها في المستقبل. كما أن الواقع يثبت أنه ليس هنا سبب واضح وكاف لكل ظاهرة، فعندما نقول احترقت الغابة، فالسبب غير واضحة لأن الأسباب متعددة.
2/ تغير العالم وإنكار مبدأ اطراد الظواهر: إذا كان كل قانون علمي قائم على أساس مبدأ الحتمية الذي مفاده نفس الأسباب تؤدي إلى نفس النتائج ،فإن صحة هذا المبدأ قائمة عل أساس الاعتقاد بأن العالم في نظام وظواهره مطردة .لكن تطور العلم في القرن 20 بين أن مبدأ الحتمية ليس مبدأ مطلقا بل مبدأ نسبي ﴿أزمة الحتمية﴾ ،وهذا ما أثبتته الحقائق العلمية الجديدة في ميدان الفيزياء ،حيث أن هذا المبدأ ينطبق على الظواهر الماكرو فيزياء،أما عالم الميكروفيزياء ﴿الظواهر المتناهية في الصغر﴾أو الكوانتا فهو ينفلت من قبضة الحتمية ويدخل في مجال اللاحتمية ،هذا ما أكده الفيزيائي إدنجتون 1882-1944 و الألماني هايزنبيرغ سنة1927 في تجربته ،حيث أوضح أن قياس الإلكترون في الذرة أمر صعب للغاية: فكلما قام بضبط موقع الجسيم غير حركته وكلما حاول ضبط حركته التبس موقعه بالتالي لا يمكن ضبط سرعة الجسيم وحركته بدقة نظرا لصعوبة تعيين الموقع والنقطة الابتدائية.وهكذا أثبت أن الظواهر المتناهية في الصغر وفق مبدأ الإمكان والحرية اللاحتمية ،ولا يمكن التنبؤ بظواهرها في المستقبل.وقد سبق للفيلسوف اليوناني هيراقليطس أن قال أن العالم في تغير وحركة دائمة وبالتالي ظواهره ليست مطّردة ،حيث شبه العالم بالنهر الذي نعتقد أنه هادئ والحقيقة أن مياهه دائمة الجريان.
3- مشكلة الوسائل القياسية والتجريبية: إن العلم قد يصل إلى نتائج غير دقيقة بسبب عدم دقة وسائل القياس أونقصها .
4- الثقة الكاملة في المنهج التجريبي: اعتقد بعض العلماء أن المنهج التجريبي منهج كامل نتائجه يقينية باعتبار التجربة معيار الصدق ، لكن تبين أن هذا المنهج لا يمكن الثقة فيه ثقة تامة لنسبية نتائجه ،وعدم صرامة خطواته حيث يختلف هذا الأخير باختلاف الموضوع المدروس وخصائصه فتطبيق المنهج في العلوم الطبيعية ليس نفسه في العلوم البيولوجية وليس كذلك في العلوم الإنسانية بل يختلف تطبيقه داخل الزمرة الواحدة من العلوم ،مثلا التجريب في الدراسات الفلكية ليس نفسه التجريب في الدراسات الجيولوجية.
النقد: يرى بعض الفلاسفة أن عملية الاستقراء تقوم على مبدأ السببية الذي لا يمكن أن يتطرق إليه أدنى شك،فلا معرفة بدون أسباب وهذا ما ذهب إليه الفيلسوف الألماني كانط 1724-1804 ،لأنه مبدأ عقلي يدل أنّ لكل حادثة سبب يحدثها ،وأنّ نفس السبب يؤدي دائما إلى نفس النتيجة،كما رفض الفرنسي هنري بوانكاري فكرة الطبيعة المضطربة والمعقدة ،فلو كانت الفكرة صحية لما وجد العلماء أي أساس يعتمدون عليه في تعميم أحكامهم أو التنبؤ بالظواهر في المستقبل،خاصة وأن التنبؤ عنصر أساسي في العلم،وانفلات الظواهر الميكروفيزيائية من الحتمية لا يعني بالضرورة عدم وجودها فقد يكون السبب عدم دقة وسائل القياس ،ولولا التسليم بهذا المبدأ لما تمكنت العلوم من التطور
لماذا تأخر تطبيق المنهج التجريبي في المادة الحية؟
إذا كانت البيولوجيا هي ذلك العلم الذي يهتم بدراسة الكائنات الحية من حيث هي كائنات تتغذى تنمو وتتكاثر فإن المنهج التجريبي في هذا الميدان المادة الحية لم يبدأ إلا مع بداية القرن 19م حيث شهد تأخرا، إذا ما قارناه بعلوم المادة الجامدة التي بدأ ت التجربة فيها منذ القرن17م ،فما هي أسباب هذا التأخر ؟وفيما تمثلت العوائق الابيسيمولوجية التي أعاقت تطبيق المنهج التجريبي في المادة الحية؟
1/ العوامل الاجتماعية: حيث أنّ البحوث البيولوجية كانت تتعرض للحضر الاجتماعي والتحريم الديني خصوصا إذا تعلق الأمر بالإنسان ،لأن فكرة التجريب فيها تهديد لحياة الإنسان، حتى التجريب على الجثث كان ممنوعا بل كان يتم في السر لأن محاولة تشريح جثة فيها تعد لقدسية الإنسان وحرمته.
2/ خصائص المادة الحية المعقدة واختلافها عن المادة الجامدة: حيث واجه المنهج التجريبي صعوبات والسبب راجع إلى خصائص المادة الحية المعقدة:
 صعوبة الملاحظة: الظاهرة الحية غير المادة الجامدة في نمو وتغير مستمر،حيث تتطور الوظيفة الحيوية ويتطور معها الكائن الحي عبر مراحل زمنية ،وهذا ما صعب ملاحظتها طيلة هذه المراحل ﴿الامتداد الزمني ﴾كما أنّ هناك وظائف حيوية خاضعة لشروط موسمية يتعين على الباحث رصدها بدقة لكنها تستغرق وقت طويلا. ﴿لتكاثر عند بعض الحيوانات﴾»
 صعوبة التجريب: وهذا راجع إلى وجود اعتبارات أخلاقية تمنع التشريح أولا،ونظرا إلى تشابك أعضاء المادة الحية وتداخل وظائفها ثانيا حيث قال الفيزيولوجي الفرنسي جورج كوفيي1769-1832: «كل أجزاء الكائن الحي مترابطة ،وإذا أردنا أن نفصل واحدا منها عن بقية الجسم فإن هذا يعني أننا نؤدي به إلى نظام الماهيات الميتة ويؤول هذا إلى تغييره تغييرا كليا ، وبالتالي استحالة عزل عضو عن بقية الأعضاء،وحتى في حالة عزله فإنه يفقد حقيقته ووظيفته الحيوية. »
 صعوبة التعميم: إذا كان الفيزيائي يستطيع تعميم نتائج تجاربه على أساس أنّّّّّّ الظواهر الفيزيائية متشابهة ،أما عملية تعميم التجارب انطلاقا من دراسة كائن حي واحد لم يكن سهلا متشابهة ، بل يكاد مستحيلا وهذا راجع أولا: إلى أن المادة الحية تتميز بكونها ظاهرة فردية يختلف فيها أفراد النوع الواحد، وهذا ما أكده الفيلسوف الألماني ليبتز حين اثبت لمجموعة من ضيوفه اختلاف أوراق شجرة واحدة من الأشجار الموجودة في حديقته وأكد أيضا العالم الطبيعي السويسري لويس أغاسير حين قارن بين 27 ألف قوقعة فلم يجد ولو قوقعتين متطابقتين تمام التطابق،وثانيا أشكال الكائن الحي متعددة حيث يختلف النوع الواحد في أشكاله من منطقة جغرافية إلى أخرى نظرا لتغير الشروط البيئية، وهذا ما يعرقل إمكانية تعميم النتائج بل يصعب دراستها دراسة تجريبية نظرا لصعوبة الانتقال بالبيئة التي يعيش فيها الكائن الحي إلى المخبر.فبمجرد نقله إلى المحيط الاصطناعي حتى يتغير سلوكه ويضطرب.
 تلقائية الوظائف الحيوية والتفسير الغائي: إنّّ ما يميز الكائنات الحية أن هناك قوة حيوية تحرك سائر الوظائف الحيوية ،مما يجعلها وظائف عفوية تلقائية غير خاضعة لأي قانون، وبالتالي التفسير الحتمي غير ممكن،وهكذا تم تفسير الظواهر تفسيرا فلسفيا غائيا ،والغاية تعني أن كل شيء وجد أو خلق لغاية معينة،كذلك الأعضاء الحية خلقت لغاية معينة ،مثلا العين غايتها البصر والمعدة غايتها الهضم.......وقد قسم أرسطو هذا المبدأ إلى غاية داخلية وتتمثل في أن لكل عضو أو جهاز غاية، وتكامل هذه الوظائف يهدف إلى تحقيق غاية أعم وهي حفظ توازن الكائن الحي وضمان بقائه،وغاية خارجية فتظهر في علاقة الكائنات الحية بعضها مع بعض،كما يقول كانط :كل كائن يعتبر غاية ووسيلة في نفس الوقت ،فمثلا العشب وجد من أجل الحيوان والحيوان وجد من أجل الإنسان.
إمكانية تطبيق المنهج التجريبي في المادة الحية
1/ يعتبر الطبيب الفيزيولوجي الفرنسي كلود برنارد1813-1873 من أبرز العلماء الذين حاولوا تطبيق الدراسة التجريبية على المادة الحية ،حيث يقول في كتابة مدخل لدراسة الطب التجريبي: «لا فرق بين المادة الحية والمادة الجامدة إلا في درجة التعقيد »،و بيّّن إمكانية إجراء التجريب من خلال تجربته على الأرانب :
-الملاحظة: لاحظ أن بول بعض الأرانب التي اشتراها صاف وحامض مع علمه أن بول الحيوانات الآكلة للعشب بولها عكر قلوي.وبول الحيوانات الأكلة للحوم صاف,
-الفرضية: افترض أن هذه الأرانب هي في نفس الشروط الغذائية مع الحيوانات الآكلة للحوم.
- التجربة: أعطى لهذه الأرانب العشب فتحول بولها إلى عكر، ثم منع عنها العشب لساعات طويلة فتحول لون بولها إلى صاف. وقام بتكرار هذه التجربة على الأحصنة
- النتيجة:إن جميع الحيوانات الآكلة للعشب عندما تفرغ بطونها فإنها تتغذى من لحمها مدخراتها.
وفي هذا يقول أيضا: «غاية المنهج التجريبي في العضوية الحية هي ذاتها في الأجسام الجامدة وتكمن في الكشف عن العلاقات التي تربط ظاهرة ما بعلتها مباشرة»،فمن خلال تجربته أدرك أن الوظائف الحيوية خاضعة لشروط بيئية أو منبهات خارجية كالحرارة والضوء والكهرباء والهواء ،وبالتالي يمكن ملاحظة هذه الوظائف الحيوية بطريقة غير مباشرة بل وإجراء التجارب من خلال التغيير في الشروط البيئية وملاحظة آثاره على الوظيفة الحيوية،وهذا ما يعرف الآن بتجارب تغيير الشروط الغذائية ،وتجارب تغيير الشروط البيئية ،وهذا ما سمح من دراسة المادة الحية دراسة فيزيائية كيميائية : فكل وظيفة بيولوجية - حسب كلود برنارد - ما هي إلا تفاعلات كيميائية ،فعملية الهضم مثلا هي سلسلة من التفاعلات الكيميائية الآلية تبدأ بوظيفة الأسنان والغدد اللعابية، وتتواصل في المعدة مع وظائف الإنزيمات وخمائرا لهضم، إلى أن تتحول إلى سائل وهكذا تستمر عملية الهضم بواسطة وظائف أخرى تقوم بها مختلف الأجهزة والأعضاء، إلى أن يصل ذلك السائل في صورة أحماض أمينيه. إذن الظواهر الحية وظائفها خاضعة لمبدأ الحتمية شأنها شأن الظواهر الفيزيائية ويرى كلود برنارد أن التفسير الغائي تفسير فلسفي غامض،حيث نجده يقول أيضا: «أن المظاهر الموجودة لدى الكائن الحي مثل المظاهر التي تتجلى لدى الأجسام الجامدة ،تخضع لحتمية ضرورية تربطهما بشروط كيميائية خالصة»، فالتفسير الكيميائي للوظائف الحيوية وتحليل عناصرها أدى به إلى اكتشاف تشابه بين عناصر المادة الحية والمادة الجامدة: وجد المادة الحية تتركب كيميائيا من حولي 16 عنصر أو جسم بسيط على رأسها الماء الكربون الهيدروجين،الأملاح المعدنية،الفسفور و الآزوت...وهي نفس العناصر الموجودة في الطبيعة،وعناصر أخرى عضوية من تركيب المادة الحية كابروتينات والسكريات والد سميات...وعند تحليل هذه الأخيرة فإنها تعود إلى العناصر الطبيعية البسيطة،ومن خلال هذا التحليل الكيميائي أثبت كلود برنارد وظيفة الكبد السكرية،وبفضل التفسير الكيميائي للوظائف الحيوية أصبح بإمكان العلماء إجراء التجارب على بعض الأعضاء دون الإخلال بوظائفها من خلال تركيب مواد كيميائية تحافظ على الأعضاء دون الإخلال بوظائفها ﴿القلب﴾ خاصة بعدما اكتشف كلود برنارد مفعول مادة الكورال نوع من التخدير تقوم بشل الأعضاء المحركة للكائن الحي.. وقد فتح هذا الطبيب المجال التجريبي أمام العديد من العلماء أبرزهم العالم الكيميائي الفرنسي لويس باستور 1822-1895الذي فند الفكرة القائلة بالنشوء العفوي للجراثيم ،كما اكتشف الطبيعة الجرثومية للجمرة الخبيثة التي كانت تصيب الماشية تجربته على الماشية،وتمكن من إعداد المصل المضاد له والمضل المضاد لداء الكلب.
2/ وقد تمكن العلماء من استعمال التقدير الكمي في علم الأحياء خاصة الرياضيات الإحصائية كما فعل مندل عندما اكتشف قوانين الوراثة سنة 1865 فقد زاوج بين جلبان ذي زهر احمر وآخر ذي زهر أبيض فحصل على جيل أول كانت فيه الصفة ﴿ح﴾ هي السائدة والصفة ﴿ب﴾ كامنة ، ثم ترك هذا الجيل يلقح تلقيحا ذاتيا فأنتج جيلا ثانيا ظهرت فيه الصفة ﴿ب﴾ بنسبة الربع وترك هذا الربع يلقح ذاتيا ،فأنتج جيلا تمخضت فيه الصفة﴿ ب﴾، وترك الثلاث أرباع الأخرى تلقح ذاتيا كلا على حدة فأنتجت ثلث منها جيلا تمخضت فيه الصفة﴿ح﴾ ، أما الثلثين الباقيان لينتج كل منهما جيلا ظهرت فيه الصفة ﴿ب﴾ بنسبة الربع.واستنتج مندل قانون يقوم على 3 أسس:
- أفراد الجيل الأول متشابهون
- صفات الأجداد تظهر في الجيل الثاني
- توزيع هذه الصفات يظهر بصفة مطردة ومنتظمة.،وقد تمكن العالم الأمريكي مورغان بعده سنة1910 من أن يفسر ظاهرة الوراثة عن طريق الصبغيات.
3/ وقد ساهم التطور التكنولوجي بشكل كبير في تجاوز مشكلة الملاحظة ومشكلة القياس أيضا، خاصة بعد ظهور أجهزة الكشف الإشعاعي التي مكنت الأطباء من الاطلاع على الأعضاء الداخلة للكائن الحي وتسجيل خصائصها،وكذلك أجهزة التسجيل البياني التي مكنتهم من ملاحظة وتسجيل التغيرات المختلفة للوظيفة الحيوية خلال فترة زمنية معينة وفق منحنيات بيانية ،وتتميز هذه الأجهزة بتكبير الصوت الصادر عن العضو آلاف المرات إلى درجة سماعها ﴿جهاز الأبتوبكلان﴾ ،كما وضعت في متناول البيولوجيين أجهزة للتقرير المتحرك التي مكنتهم من التقاط صور حركية عن الوظائف الحيوية مما جعلهم يتجاوزون عائق الامتداد الزمني،بل استعملوا المجهر الالكتروني والحاسوب لقياس مختلف الوظائف الحيوية ﴿تسجيل نبضات القلب﴾
استنتاج
لولا التطور التكنولوجي ومساهمات العلماء لما تم تجاوز العوائق الابيستيمولوجية لظواهر المادة الحية،وهكذا أصبحت البيولوجيا جزء نمن العلوم الطبيعية./الأستاذة سويحي إيمان/ثانوية سيدي لعجال/
ادعوا لوالديا بالصحة والعافية