Basamaklar var, tek bir merdiven yok.
Bilimde evrensel olarak kabul edilen tek bir bilimsel yöntem yoktur. Buna rağmen biyoloji, fizik ve kimya gibi temel bilimlerde genellikle tercih edilen bir yol vardır: gözlem yapma, problemi belirleme, veri toplama, hipotez oluşturma, deney tasarlama, analiz etme ve sonuç çıkarma. Bu sayfa o yolu tek bir biyolojik olay üzerinden — kanatlarında baykuş yüzüne benzeyen desenler taşıyan bir güve — baştan sona yürüyor.
Aşılar otizme yol açar mı? Kalp sağlığını korumak için yağlı yiyeceklerden mi karbonhidratlardan mı kaçınılmalıdır? Küresel ısınma iklim değişikliğine neden olur mu? Bu tür soruların cevaplarına ilişkin bilimsel kaynaklarda farklı görüşlerin olduğu bilinen bir gerçektir. Hangi cevabın daha bilimsel olduğuna karar verebilmek için bilimin nasıl geliştiğini, yani bilimin doğasını anlamak gerekir.
Bilimin doğası; bilimin daha derinlemesine anlaşılmasını, yazılı ve görsel basında çıkan yeni iddiaların doğrudan kabul edilmesi yerine bunların bilimsel olarak değerlendirilmesi gerektiğini anlatır. Bu süreçte bilgilerin bilimsel yöntemlere dayalı sunulup sunulmadığının irdelenmesini ve bilimsel süreçlerin önemli olduğunun fark edilmesini sağlar.
Bilimde evrensel olarak kabul edilen tek bir bilimsel yöntem yoktur. Bilimsel yöntem süreçlerindeki çeşitlilik ve esneklik, bilimsel araştırmaların doğasının bir parçasıdır; araştırılan konuya, alanın doğasına ve araştırmacıların tercihlerine bağlı olarak değişir. Fizikte deneysel ve matematiksel modeller sıkça kullanılırken sosyal bilimlerde gözlem ve anketler daha çok tercih edilir.
James Watson ve Francis Crick’in DNA’nın çift sarmal yapısını ortaya koymaları biyoloji ve genetik alanında yeni bir çağ başlatmıştır. Bu keşfin süreci, bilimin doğasının üç özelliğini birden gösterdiği için ders kitabında örnek durum olarak veriliyor:
Keşif sürecinde hangi tür biyomolekülün (protein, RNA, DNA) genetik bilgiyi taşıdığı bilim insanları arasında tartışmaya açık bir konuydu. Yeni teknolojiler geliştirilip daha fazla deneysel veri elde edilince genetik bilginin aktarımından sorumlu molekül DNA olarak gösterildi.
Watson ve Crick’in çalışmaları mevcut bilgilerin kullanılıp önceki araştırmacıların bulgularına dayanılarak ve deneyler yapılarak birçok çıkarım yapılmasını içerir. Bilimsel bilgi gökten inmez; var olan verinin yorumlanmasıyla kurulur.
Rosalind Franklin’in “X ışını” kırınım çalışmalarının Watson ve Crick’in çalışmalarını etkilediği ve DNA’nın yapısını anlamada kilit bir rol oynadığı bilinmektedir. Aynı konuya farklı bilim insanları farklı bakış açıları getirebilir ve bu bakış açıları bilimsel anlayışı biçimlendirir.
Aşağıda yedi basamağı sırayla göreceksin. Ama bilimsel yöntem basamaklarının her bilimsel çalışmada aynı şekilde ilerlemesi gerektiğine yönelik söylem, bilimin doğasına göre bir yanılgıdır. Basamaklar bir yol haritasıdır, bir reçete değil: bir araştırmacı hipotezini kurduktan sonra yeniden gözleme dönebilir, bir başkası hiç deney yapmadan bilimsel kaynaklardan kanıt toplayabilir. Sınavda “bilimsel yöntemin tek ve değişmez bir sırası vardır” diyen seçenek her zaman yanlıştır.
Ders kitabı basamakları tek bir biyolojik olay üzerinden anlatıyor: Ormanda bir yürüyüşe çıktığını ve ağaç gövdesinde dinlenen bir güve gördüğünü düşün. Güvenin kanatlarında baykuş yüzüne benzeyen desenler olduğunu fark ediyorsun. Aşağıdaki şeritte bir durağa bas: soldaki panoda basamağın tanımı, sağdaki kutuda ise aynı basamağın güve örneğindeki karşılığı açılır.
Kitap, bilimsel gözlemi başka bir örnekle keskinleştiriyor. Afrika’da, Demokratik Kongo Cumhuriyeti’nde bir dağın kuzey yamacındaki şempanzelerin tamamı sağlıklıyken güney yamacındakilerin bazıları cılız ve hastalıklıdır. Bölgede yaşayan biri bunu şöyle ifade edebilir:
“Dağın güney yamacında yaşayan şempanzelerin
birçoğu cılız ve hastalıklı iken kuzey yamacında yaşayan şempanzeler sağlıklıdır.”
Bu ifade bilimsel bir gözlem bulgusu olarak
değerlendirilemez. “Birçoğu” kaç bireydir, hangi yaştadır, neyle beslenmektedir —
hiçbiri belli değil.
“Ormanın kuzey yamacında 35 bireyden oluşan bir şempanze topluluğunun yaşadığı ve tamamının sağlıklı olduğu; güney yamaçta ise 32 bireyden oluşan bir topluluğun yaşadığı, bunlardan %75’inin (24 birey) hastalıklı olduğu, hastalıklı bireylerin %67’sinin (16 birey) ise gençlerden oluştuğu görülmüştür. Bu gençlerin de daha çok periyodik olarak havadan ilaçlanan tarım alanına yakın ağaç tepelerinde beslendiği ve tamamında sindirim sistemi bozuklukları olduğu tespit edilmiştir.”
Aradaki fark tek kelimeyle özetlenir: bilimsel gözlem, dikkatle izlemeyi ve incelemeyi gerektirir. Bilim insanı farklı sorular sorar, cevaplara ilişkin bulguları izler ve kaydeder. Ayrıntılı gözlemler bilim insanlarının deneyler tasarlamasına ve soruları cevaplamasına yardımcı olur.
Şempanze örneğinde bilim insanının cevap aradığı sorular, “problemi belirleme” basamağının nasıl işlediğini gösteriyor:
Bu bulgulardan sonra bilim insanı bir varsayım geliştirir: “Güney yamaçtaki genç ve tecrübesiz şempanzelerin tarım alanına yakın bölgede yer alan ve ilaca maruz kalan bitkilerle beslenmeleri nedeniyle hasta oldukları düşünülmektedir.” Bu bir hipotezdir; test edilmesi gerekir.
Bilim insanları bir soruyu cevaplamak için deneyler yaparak kanıt ararlar. Kanıt, bir bilim insanının bir deney sırasında yaptığı gözlemlerden ve elde ettiği verilerden oluşur. Şempanzelerde hastalık nedeninin ilaçlı bitkiden kaynaklanıp kaynaklanmadığını belirlemek için farklı şempanzeler ya tarım alanı yakınındaki bitkilerle ya da tarım alanına uzak veya kuzey yamaçtaki bitkilerle beslenerek test edilebilir. Ama bilim insanları bir sonuca varmak için asla tek bir kanıtla yetinmezler — şempanzeler fark edilmeyen başka bir nedenle de hastalanmış olabilir.
Hipoteze dayalı tahminleri test etmek için genellikle kontrollü bir deney tasarlanır veya bilimsel kaynaklardan kanıtlar toplanır. Deney sırasında ve kaynak araştırmasında veriler ya da bilgiler toplanır ve analiz edilmek üzere kaydedilir. Kontrollü deneyin bütün mantığı iki değişkende toplanır.
Kontrollü deneylerde araştırmacı tarafından değiştirilen ve etkisi araştırılan değişkendir. Güve deneyinde bu, güvelerin göz deseni bulundurma durumudur — desenli mi, desensiz mi. Araştırmacı bunu kendisi ayarlar.
Bağımsız değişkene bağlı olarak değişen diğer değişkendir. Güve deneyinde bu, deney sonunda geriye kalan güve sayısıdır — çünkü bu sayı, desen durumuna göre değişecektir. Araştırmacı bunu ayarlamaz, ölçer.
Eşit sayıda benekli ve beneksiz güvelerin, avcı kuşların olduğu ortamda bir süre bekletildikten sonra kalan güvelerin sayıları karşılaştırılabilir. Yapılan bu işlem kontrollü bir deneyin en basit örneklerindendir. Deneyin gücü “eşit sayıda” ifadesinde saklı: iki grup arasındaki tek fark göz deseninin varlığıdır. Sayılar eşit olmasaydı, sondaki farkın desenden mi yoksa baştaki sayı farkından mı geldiği anlaşılamazdı.
Mineral girdisi ve çıktısı dengeli olan bir deney ormanında 3 yıl boyunca ekolojik bir araştırma gerçekleştirilmiştir. Seçilmiş iki vadiden birinde ağaçların tamamı 1966 yılında kesilerek alan imara açılmıştır. Ölçülen büyüklük, su toplama havzalarından gelen yağmur suyundaki nitrat derişimidir (mg/L). Ağaçları kesilmeyen vadi burada kontrol görevi görüyor: iki vadi arasındaki tek fark ağaçların kesilip kesilmemesi olduğu için, nitrattaki değişimin sebebi de o farktır.
Bu tasarımda bağımsız değişken ağaçların kesilip kesilmemesi, bağımlı değişken ise akan yağmur suyundaki nitrat derişimidir. Ölçüme kesimden önce, 1965’te başlanmış olması da tesadüf değil: iki vadinin kesimden önce birbirine benzediğini göstermeden, sonraki farkın kesimden geldiği söylenemezdi.
| Soru | Bağımsız değişken | Bağımlı değişken |
|---|---|---|
| Göz desenleri avcıları uzaklaştırır mı? | Güvede göz deseni bulunması (var / yok) | Geriye kalan güve sayısı |
| Ağaç kesimi mineral kaybını artırır mı? | Vadideki ağaçların kesilmesi (kesildi / kesilmedi) | Yağmur suyundaki nitrat derişimi |
| Şempanzeleri ilaçlı bitki mi hasta ediyor? | Beslenilen bitkinin alanı (tarım alanına yakın / uzak) | Şempanzelerdeki sağlık sorunları |
İkisi de sınavda arka arkaya sorulur ve karıştırılır. Hipotez, belirli bir durumun ya da olayın nedeninin, bağlantısının veya sonucunun açıklanması için sunulan bir önermedir: “Göz desenleri güveyi yiyebilecek avcıları uzaklaştırır.” Tahmin ise hipotezlerin doğruluğu test edilmeden hipotezden akıl yürütme yoluyla çıkarılan sonuçtur: “Bir güvenin kanatlarında göz desenleri varsa avcı kuşlar güveyi yemekten kaçınır.” Hipotez bir açıklama, tahmin o açıklamanın ölçülebilir sonucudur — ve deneyde sınanan şey tahmindir. Tahminin faydası da bellidir: çalışmalarda zaman kaybını önleyerek araştırmaları kolaylaştırır.
Bilimsel çalışma sürecinde elde edilen verilerin yorumlanmasına çıkarım denir. Yedinci basamak bir bitiş çizgisi değil, üç yol ağzıdır. Aşağıdaki düğmelerle üç durumu tek tek seç: veriler hipotezi destekliyor, veriler hipotezle çelişiyor, veriler yetersiz. Şema her seferinde farklı bir oku yakıyor.
Detaylı gözlemler veya kontrollü deney sonucunda göz desenli kanat yapısına sahip güvelerin avcı kuşlar tarafından daha az avlandığı tespit edilirse hipotezin desteklendiği bilimsel kanıtlar elde edilmiş olur. Sonunda şu çıkarıma varırsın: güvenin kanatlarında bulunan benekler avcıların kaçmasına ve güvenin hayatta kalmasına yardımcı olmaktadır.
Fizik, kimya ve biyoloji gibi bilim dallarında bilimsel sürecin benzer adımları izlenir. Önce gözlemler yapılır ve olgular dikkatlice incelenir; ardından hipotezler oluşturulur ve deneyler tasarlanarak yürütülür; elde edilen veriler analiz edilerek çıkarımlar yapılır. Fizikte bir cismin hareketi, kimyada bir kimyasal reaksiyon ve biyolojide organizmaların davranışları gibi konularda benzer adımlar izlenir. Bu, bilimsel sürecin farklı alanlarda ortak bir temel oluşturduğunu gösterir.
| Veriler ne diyor? | Ne yapılır | Süreç nereye gider |
|---|---|---|
| Hipotezle çelişiyor | Hipotez tekrar gözden geçirilir, gerekiyorsa değiştirilir | Hipotez basamağına geri dönülür |
| Yetersiz (hipotezi desteklemeye yetmiyor) | Yeni gözlem veya deneyler yapılarak yeni veriler elde edilmeye çalışılır | Gözlem ve deney basamaklarına geri dönülür |
| Destekliyor | Deney sonuçları raporlanır | Bilim çevrelerine duyurulur |
Aşağıdaki dokuz sahnede kimse laboratuvara girmiyor; ama her birinde bir gözlem, bir hipotez, bir bağımsız değişken ya da bir kontrol grubu var.
Gözlem: “Bu hafta telefon akşam olmadan bitiyor.” Hipotez: “Yeni indirdiğim oyun arka planda çalışıyor.” Tahmin: “Oyunu kaldırırsam şarj akşama kadar dayanır.” Bağımsız değişken oyunun yüklü olup olmaması, bağımlı değişken günün sonunda kalan pil yüzdesi. Aynı gün aynı kullanımı sürdürmen ise sabit tutulan koşuldur.
“Soru çözerek mi çalışmak daha iyi, konu tekrar ederek mi?” İki arkadaş aynı denemeye giriyor, biri yalnız soru çözüyor, diğeri yalnız konu tekrarı yapıyor. Bu bir kontrollü deneme taslağıdır — ama ikisinin başlangıç seviyesi farklıysa sonuç yorumlanamaz. Kitabın “eşit sayıda benekli ve beneksiz güve” şartıyla aynı şart bu.
Aynı anda hem sulamayı artırıp hem saksıyı pencereye taşırsan, bitki düzelse bile hangisinin işe yaradığını asla bilemezsin. İki fesleğenden yalnız birinin yerini değiştirmek, bu ünitenin tek cümlelik kuralıdır: aynı anda tek bir koşulu değiştir.
Bir videoda “bilimsel olarak kanıtlandı” cümlesini duyduğunda soracağın soru bellidir: kaç kişide, ne kadar sürede, kontrol grubu var mıydı? Kitabın cümlesiyle: bir probleme sunulan çözümün bilimsel bir anlamının olması için çok sayıda veriye dayandırılması gerekir.
“Bu formayı giydiğimde takım kazanıyor.” Bu bir hipotez gibi görünür ama sayılan yalnız kazanılan maçlardır; kaybedilenler unutulmuştur. Bilimsel gözlem ise bulguları izlemeyi ve kaydetmeyi gerektirir — kaydın içine yenilgiler de girer.
“Neden hep arka sıradakiler hastalanıyor?” Şempanze örneğindeki gibi cevap veriyi toplamadan verilemez: kaç kişi hastalandı, hangi sırada oturuyorlar, kaçı aynı servisi kullanıyor? “Birçoğu” demek gözlem değildir; sayı vermek gözlemdir.
Aynı kulaklığa biri “sesi harika”, biri “berbat” diyor. Farklı sonuçlar mutlaka birinin yalan söylediği anlamına gelmez; koşullar (kullanılan telefon, dinlenen tür, ölçüm ortamı) farklıdır. Bilimde de aynı soruya farklı cevaplar verilmesinin bir sebebi budur.
Aynı veriye bakan iki kişi farklı yorum çıkarabilir — bu, çıkarımın bakış açısından etkilenmesidir. DNA’nın yapısı çözülürken Watson, Crick ve Franklin’in aynı konuya farklı yerlerden bakması da tam olarak bu durumdur ve keşfi engellememiş, hızlandırmıştır.
Deneyin son adımı sonucu bulmak değil, paylaşmaktır: veriler hipotezi destekliyorsa deney sonuçları raporlanarak bilim çevrelerine duyurulur. Başkasının senin yöntemini okuyup aynı sonuca ulaşabilmesi, bilimi kişisel bir kanıdan ayıran şeydir.
Rastgele bir cümle gelir; bilimsel yöntemin hangi basamağına ait olduğunu ya da hangi değişken türü olduğunu seçmen istenir. Cevabın ardından gerekçe hemen açılır.
42 soruluk test · gözlem, problem, veri, hipotez, tahmin, deney ve çıkarım basamakları, bağımlı-bağımsız değişken ayrımı, kontrollü deney kurulumu ve sonuç sonrası üç yol
Bilimde evrensel olarak kabul edilen tek bir bilimsel yöntem yoktur. Bilimsel yöntem süreçlerindeki çeşitlilik ve esneklik, bilimsel araştırmaların doğasının bir parçasıdır ve araştırılan konuya, alanın doğasına, araştırmacıların tercihlerine göre değişir. Basamakların her çalışmada aynı şekilde ilerlemesi gerektiği söylemi bir yanılgıdır. Yine de biyoloji, fizik, kimya gibi temel bilimlerde genellikle tercih edilen bir yol vardır ve bu ünite onu anlatır.
I. Gözlem yapma — duyu organları ve bazı araç gereçler kullanılarak bilgi toplanması;
araştırmanın ilk aşaması.
II. Problemi veya durumu belirleme — “Neden?” ve “Nasıl?” soruları.
III. Veri toplama — titizlikle planlanır, uygulanır, yönetilir; çok sayıda
veri gerekir.
IV. Hipotez oluşturma — nedenin, bağlantının veya sonucun açıklanması için sunulan
önerme; test edilebilir ve doğruluğu/yanlışlığı ispatlanabilir olmalı.
V. Hipoteze dayalı tahminler — test edilmeden akıl yürütme yoluyla çıkarılan
sonuç; zaman kaybını önler.
VI. Deney tasarlama — kontrollü deney ya da bilimsel kaynaklardan kanıt toplama.
VII. Analiz ve sonuç çıkarma — verilerin yorumlanmasına çıkarım denir.
Bağımsız değişken: kontrollü deneylerde araştırmacı tarafından değiştirilen ve
etkisi araştırılan değişken.
Bağımlı değişken: bağımsız değişkene bağlı olarak değişen diğer değişken.
Güve deneyinde göz deseni bulundurma durumu bağımsız, güve sayıları bağımlıdır
— çünkü sayılar desen durumuna göre değişecektir. Deney “eşit sayıda benekli ve
beneksiz güve” ile kurulur; iki grup arasındaki tek fark desen olmalıdır.
Gözlem: ağaç gövdesindeki güvenin kanatlarında baykuş yüzüne benzeyen desenler. Problem: “Güvenin kanatlarında neden baykuş yüzüne benzeyen göz desenleri var?” Veri: bazı kuşların güveleri yediği, baykuşların da diğer kuşları avladığı bilgisi. Hipotez: “Göz desenleri güveyi yiyebilecek avcıları uzaklaştırır.” Tahmin: “Bir güvenin kanatlarında göz desenleri varsa avcı kuşlar güveyi yemekten kaçınır.” Deney: eşit sayıda benekli/beneksiz güve, avcı kuşlu ortam, kalan sayıların karşılaştırılması. Sonuç: benekler avcıların kaçmasına ve güvenin hayatta kalmasına yardımcı olur.
Bulgular hipotezle çelişirse hipotez tekrar gözden geçirilir ve gerekiyorsa değiştirilir. Veriler hipotezi desteklemek için yeterli değilse yeni gözlem veya deneyler yapılarak yeni veriler elde edilmeye çalışılır. Veriler hipotezi destekliyorsa deney sonuçları raporlanarak bilim çevrelerine duyurulur.
Watson ve Crick DNA’nın çift sarmal yapısını ortaya koyarak biyoloji ve genetikte yeni bir çağ başlatmıştır. Keşif sürecinde hangi biyomolekülün (protein, RNA, DNA) genetik bilgiyi taşıdığı tartışmalıydı; yeni teknolojiler ve daha fazla deneysel veriyle sorumlu molekülün DNA olduğu gösterildi — bu, bilimin değişebilen doğasının örneğidir. Rosalind Franklin’in “X ışını” kırınım çalışmaları DNA’nın yapısını anlamada kilit rol oynamıştır.
“Güney yamaçtakilerin birçoğu hastalıklı” ifadesi bilimsel bir gözlem bulgusu olarak değerlendirilemez. Bilimsel gözlem dikkatle izlemeyi ve incelemeyi gerektirir: kuzeyde 35 birey, tamamı sağlıklı; güneyde 32 birey, %75’i (24 birey) hastalıklı, hastalıklıların %67’si (16 birey) genç; bu gençler havadan ilaçlanan tarım alanına yakın beslenmiş ve tamamında sindirim sistemi bozukluğu saptanmıştır. Kanıt, bir bilim insanının deney sırasında yaptığı gözlemlerden ve elde ettiği verilerden oluşur; bilim insanları asla tek bir kanıtla yetinmezler.
Hipotez ≠ tahmin: hipotez bir açıklama önermesidir, tahmin o açıklamadan
akıl yürütmeyle çıkarılan ve deneyde sınanan sonuçtur.
Gözlem ≠ çıkarım: gözlem toplanan bilgidir, çıkarım yorumlanmış
bilgidir.
Bağımsız ≠ bağımlı: bağımsızı araştırmacı ayarlar, bağımlıyı ölçer.
Tek yöntem yanılgısı: “bilimsel yöntemin tek ve değişmez bir sırası vardır” diyen her
ifade yanlıştır. Fizikte deneysel ve matematiksel modeller, sosyal bilimlerde
gözlem ve anketler öne çıkar.