در بیشتر حوزه‌های علمی و دانش فراگستر جهانی، همواره شاهد نظریه‌ها و تئوری های زیادی بودیم. هرچند تئوری های ساده بیشتر به چشم می‌خورد، اما تئوری هایی هم در این قرون بوده اند که بیشتر وجهه‌ی انقلابی دارند. این نوآوری‌ها و نظریه‌های انقلابی علم امروزی را در قاب جدیدی می‌گنجاند. در تئوری‌های انقلابی زمانی موفقیت حاصل می‌شود که قالب و چارچوب آن‌ها، بتواند مسئله‌های فکری زمان خود را به خوبی حل کند. لذا هم اکنون ده مورد از برترین تئوری‌های انقلابی زمان خود را برای شما شرح می‌دهیم تا بهتر آن‌ها را بشناسید.

نظریه علمی اطلاعات، ارسال، دریافت و ذخیره سازی اطلاعات در تئوری شانون

اگرچه نظریه علمی اطلاعات یک تئوری بی نظیر محسوب نمی‌شود، ولی چون تا زمان خود هیچ کس این تئوری را ارائه نداده بود، نظریه‌ای پر اهمیت به شما می‌رفت. در این تئوری، شانون، تمرکز اصلی خود را بر روی محدودیت‌های اساسی ارسال و تحلیل داده‌ها گذاشته است و خیلی کم به چگونگی پردازش دستگاه‌ها می‌پردازد. در واقع برای شانون، آمار و ارقام دستگاه‌ها و ابزارها مهم نیستند، بلکه اطلاعات دریافتی و نتایج مطلوب، حائز اهمیتند. در واقع مفهوم اصلی تئوری اطلاعات «اندازه گیری عددی اطلاعات» است که به مضمون‌های ارسال، دریافت و ذخیره سازی بهینه اطلاعات می‌پردازد. این نظریه در سال 1948 توسط کلود شانون، ریاضی دان آمریکایی مطرح شد و امروزه تکنسین‌ها و مهندسین مخابرات به خوبی از این تئوری در کارهای خود بهره می‌برند. در این تئوری کلود شاون روش مدل سازی مسئله ارسال اطلاعات را در یک کانال مخابراتی (محیطی واسط برای انتقال اطلاعات از فرستنده به گیرنده) بررسی و مدل ریاضی کاملی را برای منبع، کانال ارسال، دریافت و بازیابی اطلاعات طراحی کرده است. در تئوری شانون به دو نتیجه می‌توان رسید: کم ترین حد فشرده کردن تراکم اطلاعات یک منبع تصادفی مساوی با آنتروپی آن (میزان تصادفی بودن واقعی یک منبع تصادفی) است. یعنی شما نمی‌توانید یک اطلاعات را که خروجی کمتری نسبت به منبع تصادفی آن دارد به مقصدی دیگر ارسال کنید. لذا داده‌ی به دست آمده از منبع تصادفی برابر با مقدار متوسط هر آنتروپی است. لذا این حد متوسط و اطلاعات دقیق نتیجه دومی را در برداشت. پس دومین دست‌آورد تئوری شانون را می توان کم کردن خطای احتمالی اطلاعات، بر روی کانال های مخابراتی حدس زد.

نظریه علمی بازی‌ها، دست‌آورد جان فویمن و اسکار مارگنشترن

نظریه علمی بازی‌ها در آغاز نتوانست تاثیر به سزایی بر روی رشد اقتصادی یک کشور بگذارد ولی با این حال شاهد موفقیت‌های بسیاری بود. در تئوری بازی‌ها از مدل‌های ریاضی ای استفاده می‌شد که به تحلیل رفتار افراد و موفقیت های آن‌ها توسط دیگران به شکل راهبردی می‌پرداخت. در واقع جان فویمن با ارائه این نظریه، رفتارهای حاکم بر یک موقعیت راهبردی را در حوزه ریاضیات، مدل سازی کرد. امروزه تئوری بازی یک دانش جهت تحلیل رفتارهای منطقی و شایسته متقابل بین انسان‌ها، حیوانات و حتی رایانه‌هاست. از جمله کاربردهای این تئوری، تعامل تصمیم گیرندگان در یک محیط رقابتی، وفاداری متقابل آن‌ها نسبت به هم بر اساس قوانین رقابت، تحلیل پدیده‌های متنوع اقتصادی همچون معاملات تجاری، داد و ستد‌ها، سیاست‌ها، جامعه شناسی، روانشناسی و حتی زیست شناسی است.

تئوری انقلابی بازی‌ها را هم اکنون شاخه‌ی مهمی از مطالعات انقلابی زیست شناختی، علوم رایانه ای و کنش‌ها و واکنش‌های رفتاری سودمند می‌نامند. این تئوری در سال 1994 توسط فویمن و اسکار مارگنشترن ارائه شد و تاثیر شگرفی بر دنیای امروزی گذاشت.

نظریه علمی اکسیژنی احتراق، کشف اکسیژن توسط لاووازیه

لاوازیه برای کشف اکسیژن راه هموارتری تا کشف سایر عناصر داشت. مطابق با نظریه علمی اکسیژنی احتراق طبق تجارب او در زمینه احتراقِ ترکیبات مختلف در هوا، وزن تمامی مواد و فلزات بر اثر سوختن و احتراق افزایش پیدا می‌کرد. او نتیجه گرفته بود که هوایی را که تنفس می‌کند، مخلوطی از گازهایی است که نه تنها خواص گوناگون در خود دارند بلکه در حین سوختن مواد در هوا بخشی از آن‌ها با ماده سوزنده ترکیب می‌شوند. در ابتدا او گمان می کرد که هوا به خودی خود به صورت ثابت اجازه تنفس را به راحتی به انسان می‌دهد، ولی بعدها پس از تجارب و آزمایش‌های فراوان دریافت که هوای ثابت پس از ترکیب با ماده‌های سوزنده به اکسیژن مطلوب جهت تنفس تبدیل می‌شود. او پیش از این دریافته بود که هوای ثابت نمی‌تواند محتویات لازم جهت نفس کشیدن را به انسان‌ها دهد و باید با یک ماده سوزنده ترکیب شود. سپس به آزمایش‌های بیشتری پرداخت که نتیجه آن کشف یکی از مواد بنیانی اسید در اکسیژن بود. او پی برد که در هوایی که تنفس می‌کنیم یک مواد اساسی و بنیانی در ساخت اسیدها وجود دارد که مستقیماً باعث ساخت اکسیژن بهتر می‌شود. اما دیری نپایید که دانست اسیدها تاثیری مستقیمی در اکسیژن ندارند. زیرا در بطن اسیدها، نافلزهایی وجود دارند که معمای آن‌ها را از اکسیژن‌های هالوژنه و خالص جدا می‌کند. لذا تاثیر اسیدها را با ترکیب آن‌ها با هوای ثابت «اکسیژن» نامید. یعنی در واقع از دید او اکسیژن‌ها جمعی از اسید‌ها (مواد احتراقی) به علاوه هوای ثابت بودند. این تئوری در سال 1779 کشف شد.

نظریه علمی صفحات تکتونیک، رانش قاره ای چیست؟

در نظریه علمی صفحات تکتونیک، به بررسی حرکات و رانش های سنگ کره زمین پرداخته می‌شود. این تئوری در سال 1950 توسط توزو ویلسون مطرح شد. در واقع تکتونیک صفحه ای یک نظریه علمی بود که به توضیح قشر زمین و رانش بخش فوقانی آن پرداخته می‌شد که به آن رانش قاره ای گفته می‌شد. بر اساس این تئوری، سنگ کره‌ی زمین از 7 یا 8 صفحه اصلی و چند صفحه کوچک تشکیل شده است که به صورت مداوم در حال حرکت و جنبش هستند. رانش این صفحات پدیده‌های طبیعی زلزله و آتش فشان‌ها را ایجاد می‌کند و در پیدایش کوه‌ها موثر است. واژه تکتونیک به معنی صفحات پوسته‌ی زمین است. اما این صفحات چرا دارای حرکت و جنبش هستند؟ سنگ کره‌های پوشاننده کره زمین به این دلیل که چگالی و نیروی بیشتری نسبت به لایه‌های زیرین خود دارند توانایی رانش و حرکت مداوم را نیز در پی دارند. این صفحات که بر روی آستونسفر (لایه چسبنده جامد زیرین) واقع شده اند در مرزهای واگرا، همگرا و دگرگونی مداوم در حال جنبش اند. در واقع ویلسون دریافته بود که در مرزهای همگرا صفحات سنگین تر به زیر صفحات سبک تر می لغزند و به درون گوشته زمین فرو می‌روند. بعد ها شواهد علمی بسیاری توسط بسیاری از دانشمندان کشف شد که حاکی از همین ماجراها بود. از جمله صفحات بزرگ کشف شده صفحات اقیانوس آرام، آمریکای شمالی، استرالیا، افریقا،جنوبگان، آمریکای جنوبی و هند بود.

نظریه علمی مکانیک آماری، اثبات کننده نقش احتمالات در علم فیزیک

نظریه علمی مکانیک آماری، یکی از موضوعات علم فیزیک است که مطابق با رفتار آماری و عددی مولکول‌ها و اتم‌ها، عملکردهای ترمودینامیکی را شرح می‌دهد. در این تئوری وجود اتم ها اثبات می‌شوند. در قرن نوزدهم، مکانیک آماری، پیشرفت خود را شامل دانشمندانی چون ویلیارد گیبز، جیمز مکسول و لودویگ بولتزمان است که توانستند نقش گسترده احتمالات را در فیزیک اثبات کنند. مکانیک آماری پل ارتباطی میان خواص ذرات با خواص ماکروسکپی است. لذا می توان مکانیک آماری را به علم مواد، مغناطیس و حتی رفتار ترافیک اتوموبیل‌ها اطلاق داد.

نظریه علمی نسبیت خاص انیشتین

نظریه علمی نسبیت خاص انیشتین را اگرچه نمی‌توان یک نظریه انقلابی دانست ولی از تاثیر آن بر صنعت هوا و فضا نمی‌توان چشم پوشی کرد. نظریه ی نسبیت خاص شامل مقادیر زیادی از مفاهیم و قواعد فیزیک است. در این تئوری فضا با زمان و انرژی با ماده پیوند محکمی دارند. تئوری نسبیت علی رغم اینکه قبلا توسط گالیله مطرح شده بود اما توسط انیشتین کامل شد. در این نظریه بیشتر به هم ارزی جرم و انرژی پرداخته می‌شود. اما ارزی جرم و انرژی به چه معناست؟ هرگاه سرعت یک جسم به سرعت نور نزدیک شود، جرم نسبیتی آن افزایش پیدا می‌کند. تساوی جرم با نور در میزان سرعت آن ها باعث می شود شتاب جسم آهسته تر به نظر برسد. نهایتا نتیجه آن مساوی با نسبیت خاص است. این تئوری در سال 1905 توسط انیشتین فیزیکدان آلمانی مطرح شد.

نظریه علمی نسبیت عام انیشتین

اما نظریه علمی نسبیت عام نسبت به تئوری نسبیت خاص یک نظریه انقلابی تری به شمار می‌رود. در این نظریه به وضوح قانون گرایش را در قالب فضا و زمان شرح می‌دهد. داستان‌های علمی – تخیلی فضا و زمان، سیاهچاله‌ها و پرواز در منظومه شمسی، همه و همه، برگرفته از این تئوری منحصر به فرد است. از جمله فیلم‌های سینمایی ساخته شده در حوزه ی این تئوری می‌توان به «در میان ستارگان» شاهکار کریستوفر نولان اشاره کرد که نظریه‌ی مطرح شده در آن بر این اساس است که هر 1 ساعت سپری شده در کالیستو برابر با 7 سال کره زمین است. در این تئوری، فضا – زمان بر اساس هندسه ریمانی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

نظریه علمی کوانتوم، جایزه نوبل را به انیشتین تقدیم کرد

نظریه علمی کوانتوم را نمی‌توانیم به آلبرت اطلاق دهیم. اطلاق این تئوری به افرادی به نام شرودینگر، هایزنبرگ و ولفگان پائولی مربوط می‌شود. آلبرت انیشتین با گسترش نظریه کوانتومی و کشف قانون اثر فوتوالکتریک توانست در سال 1921 جایزه نوبل را دریافت کند. کوانتوم در فیزیک به معنای کمترین مقدار ممکن از یک کمیت که مساوی با مقدار پایه است، می‌باشد. به نظریه کوانتومی « مکانیک کوانتومی» نیز می‌گویند. تئوری کوانتومی، شاخه ای از فیزیک است که رفتار و واکنش‌های انرژی و ماده را در اندازه‌ها و ذرات ریز اتم در دمای پایین بررسی می‌کند. تئوری کوانتوم تمامی فلسفه علت و معلول طبیعت را دگرگون کرد. فلسفه هایی که در آن زمان هیچ کس نمی توانست متصور شود.

نظریه علمی تکامل با انتخاب طبیعی

نظریه علمی تکامل با گزینش طبیعی برای اولین بار توسط چالرز داروین انگلیسی مطرح شد. در این تئوری داروین ناهنجاری زیست محیطی و تمامی ارتباط های میان گونه های جانوری و زیستی را نتیجه ی فرآیندهای طبیعی می‌داند. این تئوری از مکانیزم‌های فرگشت به شمار می‌رود که توسط چارلز، عنوان شد. در این تئوری، تنوع ژنتیکی موجودات زنده بررسی می شود و رازهای بقا، فنا، تولید مثل آن‌ها مورد تحقیق قرار می‌گیرد. تفاوت در رنگ‌های زیستی (مانند تنوع رنگی درختان و برگ‌‌ها) نیز از موارد تحقیقی این تئوری است. عوامل زاد و و ولد و تولید مثل گیاهان و جانوران توسط داروین با عنوان انتخاب جنسی در این تئوری مطرح شد. این تئوری در سال 1859 توسط چالرز داروین عنوان شد و به یکی از بهترین تئوری‌های قرن مبدل گشت.

نظریه علمی خورشید مرکزی، تئوری بی نظیر کوپرنیک در جهان

نظریه علمی خورشید مرکزی، بهترین تئوری، طی قرن‌های اخیر به شمار می‌رود که پس از 2 هزار سال در کشور یونان اثبات شد. در این تئوری زمین گرداگرد خورشید در حال چرخش است. این تئوری، تئوری شماره یک فرضیات جهانی به شمار می‌رود. این نظریه در مقابل نظریه زمین مرکزی است که زمین را مرکز قرار می‌دهد. مفهوم چرخش زمین به دور خورشید برای اولین بار در قرن سوم (قبل از میلاد) توسط آریستارخوس ساموسی پیشنهاد شد و بعد‌ها کوپرنیک آن را به تکامل رساند. بعد‌ها این تئوری توسط کپلر که مدارهای بیضوی را اضافه کرده بود گسترش یافت و نهایتا گالیله مشاهدات تجربی را از طریق تلسکوپ در این تئوری ارائه داد.

این تئوری‌ها، بیش از پیش به جای آنکه بر جای خود باقی بمانند، گسترش دوچندان یافتند. از جمله این تئوری‌ها، تئوری خورشید مرکزی بود که اخترشناسان با گسترش علم و تکنولوژیِ ابزاری دانستند که خورشید آن چنان هم در میانه قرار نگرفته است و خورشید تنها بخش کوچکی از یک کهکشان در میان میلیاردها کهکشان است.