يعمل العلماء في إطار مفصل للأفكار التي تخضع للاختبار والتقييم والصقل، ويتم تجاهل بعض الأفكار عندما تثبت الأدلة أنها غير قابلة للدفاع، بينما يتم دعم الآخرين والحصول على قبول واسع النطاق، ويشير العلماء إلى أنواع مختلفة من الأفكار بمصطلحات مختلفة، بما في ذلك المفاهيم والنظريات والنماذج، وذلك لتمييز الدور الذي تلعبه الأفكار في العملية العلمية .

المفاهيم

“المفهوم” هو مصطلح يستخدم على نطاق واسع في اللغة الإنجليزية اليومية ليعني فكرة، وله نفس المعنى العام في سياق علمي وغالبا ما يستخدم للإشارة إلى فكرة مجردة، ويمكن أن يكون المفهوم واسع النطاق أو محددا للغاية، وعلى سبيل المثال “النباتات” و “الحيوانات” كلاهما مفهومان يساعدان العلماء، وكل شخص آخر يميز الكائنات بشكل مفيد في العالم الطبيعي، “الثدييات” هو مصطلح مفاهيمي يشير إلى نوع معين من الحيوانات، ويمكن أن يستند المفهوم إلى الخبرة أو قد يكون خياليا تماما، و”الموسيقى” مفهوم قائم على الخبرة في حين أن “التنين” هو مفهوم موجود فقط في العقل .

النظريات

النظرية هي مبدأ علمي راسخ مدعوم بإقناع الأدلة التجريبية والمراقبة، وتتمتع النظرية بقدرة توضيحية قوية تساعد العلماء على فهم الكون ووصفه ووضع تنبؤات حول الأحداث المستقبلية، وتعد نظرية الانتقاء الطبيعي، التي طورها تشارلز داروين في القرن التاسع عشر، وهي واحدة من المبادئ التنظيمية المركزية لعلم الأحياء التطوري، ونظرية آينشتاين الخاصة للنسبية أحدثت ثورة في الفيزياء في أوائل القرن العشرين، وتشمل النظريات الأخرى المعروفة في العلوم الحديثة النظرية الجيولوجية لتكتونية الصفائح ونظرية جرثومة المرض في الطب .

الفرق بين المفهوم والنظرية

المفهوم والنظرية هما كلمتان متشابهتان نواجههما عادة في الأكاديميين، وعلى الرغم من أن بعض الناس يميلون إلى استخدام هاتين الكلمتين بالتبادل، هناك فرق بين المفهوم والنظرية، فالنظرية هي مبدأ عام ذو مصداقية علمية يشرح هذه الظاهرة، والمفهوم هو فكرة عامة أو فهم شيء ما، وهذا هو الفرق الرئيسي بين المفهوم والنظرية :

المفهوم :المفهوم فكرة مجردة، فكرة عامة أو فهم شيء ما .
النظرية : النظرية مبدأ عام ذو مصداقية علمية تشرح هذه الظاهرة .

المفهوم : المفهوم غالبا ما يكون صورة ذهنية .
النظرية : يمكن تقديم نظرية بنموذج .

المفهوم : يستخدم مصطلح المفهوم في مجالات مختلفة مثل اللغويات والعلوم والفلسفة وما إلى ذلك .
النظرية : تستخدم نظرية المصطلح بشكل أساسي في مجال العلوم .

النموذج هو إطار عمل مفاهيمي مركزي لكيفية رؤية العالم من حولك، ويمكن أن يكون النموذج واسع الانتشار ومقبولا على نطاق واسع بحيث لا يلاحظه أحد تقريبا، وهو ما لا تلاحظه عادة  في الهواء الذي تتنفسه، على سبيل المثال افترض المراقبون الأوائل للسماء أن البشر كانوا في مركز النظام الشمسي، مع وجود كواكب أخرى والشمس تدور حول الأرض، وقد تم قلب هذا النموذج في نهاية المطاف من خلال رؤية جديدة للنظام الشمسي الذي وضع الشمس في المركز، وظهر مصطلح “نموذج” في نشر كتاب توماس كون في 1962 المؤثر بعنوان “بنية الثورات العلمية”، وجادل كون بأن العلم على عكس التخصصات الأخرى، يتقدم من خلال تحولات نموذجية يتقبل فيها المجتمع العلمي بأكمله طريقة جديدة للتفكير في العالم .

بالإضافة إلى المفاهيم والنظريات والنماذج يولد العلماء أيضا أفكارا تعرف باسم الفرضيات، والفرضية هي فكرة قابلة للاختبار، ويخضع للملاحظة التجريبية للمساعدة في تحديد صلاحيتها، وكانت تجربة بنيامين فرانكلين الشهيرة في مجال الطيران الورقي بمثابة اختبار لفرضيته أن البرق هو شكل من أشكال التفريغ الكهربائي، وقد تصبح الفكرة الافتراضية التي تم اختبارها مرارا وتأكدت من كونها موثوقة، وقد أصبحت في نهاية المطاف مؤسسا كنظرية علمية .

خمس خصائص المنهج العلمي

1- الطريقة العلمية، هي النظام الذي يستخدمه العلماء لاستكشاف البيانات وإنشاء الفرضيات واختبارها وتطوير نظريات جديدة وتأكيد أو رفض النتائج السابقة، وعلى الرغم من اختلاف الطرق المستخدمة في العلوم المختلفة (على سبيل المثال ، يعمل الفيزيائيون وعلماء النفس بطرق مختلفة جدا)، إلا أنهم يتشاركون في بعض السمات الأساسية التي يمكن أن تسمى خصائص المنهج العلمي .

2- الملاحظة التجريبية، الطريقة العلمية تجريبية أي أنها تعتمد على الملاحظة المباشرة للعالم، وتتجاهل الفرضيات التي تتعارض مع حقيقة يمكن ملاحظتها، ويتناقض هذا مع الأساليب التي تعتمد على سبب خالص (بما في ذلك تلك التي اقترحها أفلاطون) ومع الأساليب التي تعتمد على العوامل العاطفية أو العوامل الشخصية الأخرى .

3- تجارب قابلة للنسخ، التجارب العلمية قابلة للتكرار، أي أنه إذا قام شخص آخر بتكرار التجربة فسيحصل على النتائج نفسها، ومن المفترض أن ينشر العلماء ما يكفي من طريقتهم حتى يتمكن شخص آخر مع التدريب المناسب من تكرار النتائج، ويتناقض هذا مع الأساليب التي تعتمد على تجارب فريدة لفرد معين أو لمجموعة صغيرة من الأفراد .

4- النتائج المؤقتة، النتائج التي تم الحصول عليها من خلال الأسلوب العلمي مؤقتة، إنهم (أو يجب أن يكونوا) منفتحين على السؤال والنقاش، وإذا ظهرت بيانات جديدة تتعارض مع النظرية فيجب تعديل هذه النظرية، على سبيل المثال تم رفض نظرية phlogiston لاطلاق النار والاحتراق عندما ظهرت أدلة ضدها .

5- الهدف الموضوعي، المنهج العلمي هو الهدف، ويعتمد على الحقائق وعلى العالم كما هو، وبدلا من المعتقدات أو الرغبات  يحاول العلماء (بدرجات متفاوتة من النجاح) إزالة تحيزاتهم عند عمل الملاحظات .