היסטוריה פילוסופיה ואתיקה של המדע

הפילוסוף אימנואל קאנט (1724–1804) קאנט לימד על אנתרופולוגיה בסמסטר החורף וגיאוגרפיה בסמסטר הקיץ. הוא לא היה מדען, אך הוא ביקש לסיסטמט את הידע המודרני על גיוון האנושי. קאנט האמין בהתקדמות תרבותית (המשתקפת ברמות החינוך), ושילב את רעיונותיו על התקדמות תרבותית עם הפיזיולוגיה האנושית, מה שהוביל להערות גזעניות כגון: "הגזע הלבן נושא בתוכו את כל הדחפים והכישרונות" "הגזע השחור יכול להיות מחונך, אבל רק כעבדים..." "האמריקנים [הילידים] לא יכולים להיות מחונכים; הם לא אכפת להם מכלום והם עצלנים. ההערות האלה מייצגות את הגישה הגזענית שהייתה נפוצה בזמנו, בה קאנט מבחין בין הגזעים השונים ומייחס לכל אחד מהם כישרונות, דחפים ויכולות שונות, בהתבסס על התרבות והחינוך שלהם. התפיסות האלה נראות כיום שגויות ומזיקות, אך הן היו חלק מהשיח הפילוסופי במאה ה-18.

במהלך המאה ה-18, נטבעה תיאוריה שנוגעת לשורש ההתפתחות של בני האדם וההבדלים ביניהם. הטבעונים כמו יוהאן פרידריך בלומנבאך והפילוסוף אימנואל קאנט האמינו כי: כל בני האדם שייכים למקור משותף (מונוגניזם) בני אדם "הדגרו" עם הזמן כתוצאה מהבדלים באקלים ובתנאי החיים השונים. תיאוריה זו ניסתה להסביר את ההופעות השונות של בני האדם, כמו צבע עור, מבנה גוף ותכונות פיזיות אחרות, כתוצאה של השפעות חיצוניות, כגון שינויי אקלים או סביבות חיים משתנוההסבר של הדגרדציה (degeneration) טוען שהשפעות סביבתיות גרמו לשינויים חיצוניים במראה האנושי, כמו שינויי צבע עור וצורת מבנה הגוף. עם הזמן, כל קבוצה אנושית "התדרדרה" מהצורה המקורית והטהורה, שהיא הגזע הלבן לפי תפיסותיהם של מדענים ופילוסופים בתקופה זו. התיאוריה הייתה לא מדויקת ומזיקה בימינו, אך היא שיקפה את הבנת העולם של אותם ימים.

לא כולם האמינו במונוגניזם. לדוגמה, סמואל מורטון, רופא ומדען טבע מארצות הברית, מדד גולגולות כדי לזהות הבדלים גזעיים (מה שנקרא "קרניאומטריה"), ופיתח טכניקות למדוד את הקיבולת הפנימית של הגולגולת. תוצאותיו היו כי האמריקאים השחורים בעלי מוחות קטנים יותר מאשר האמריקאים הלבנים, והגולגלות של האמריקאים הילידים היו בגודל בינוני. תוצאה זו רמזה כי אנשים שחורים פחות אינטליגנטים מאנשים לבנים. סמואל מורטון תמך בפוליגניזם. הוא האמין שכל גזע נוצר בנפרד וקיבל תכונות ייחודיות ובלתי ניתנות לשינוי. הגזענות שבחלק מהתיאוריות של סמואל מורטון נבעה מהשימוש במדידות פיזיות כדרך להסביר את הפערים האינטלקטואליים כביכול בין קבוצות שונות. הוא לא היה מבוסס על נתונים מדעיים אובייקטיביים, אלא על הנחות גזעניות שהיו מקובלות בזמנו. גישה זו נמצאת כיום כבעייתית ומזיקה, שכן היא מניחה קשר בין תכונות פיזיות לבין יכולת אינטליגנציה, דבר שאין לו בסיס מדעי.

אֶרנסט הֵקֵל היה זואולוג ומדען טבע גרמני (1834-1919). הֵקֵל פיתח את תיאוריית ההתפתחות ושילב אותה עם היררכיה גזעית, מה שהוביל להאנשה (animalization) של קבוצות אוכלוסייה אנושיות. הֵקֵל, בספרו "ההיסטוריה של הבריאה" (The History of Creation), שנכתב בגרמנית ב-1868 ופורסם באנגלית ב-1878, טען כי תריסר קבוצות שפה (או מיני אדם) התפתחויות נפרדות ומקורן באנשים פרהיסטוריים (שלא דיברו שפה) שהתפתח מהם היצורים האנושיים שאנחנו מכירים היום. הֵקֵל האמין כי השפות עם הפוטנציאל הגדול ביותר, כמו השפות השֵׁמִיוֹת והאִנְדו-אירופיות, יצרו גזעים בעלי הפוטנציאל הגדול ביותר מבחינת כישורים ויכולות אנושיות. תיאוריה זו, שהתבססה על רעיונות התפתחותיים, שילבה את ההתפתחות האבולוציונית עם היררכיה גזעית, תוך שהיא מקשרת בין שפות מסוימות לבין פוטנציאל גזעי. רעיונותיו, שהיו נפוצים בתקופתו, נחשבים כיום לשגויים ומזיקים כי הם מייחסים ערכים גזעיים לאנשים על פי השפות בהן הם דיברו, דבר שאין לו כל בסיס מדעי.

היארכיית הגזעים לפי תיאוריית הֵקֵל הייתה מבוססת על ספקולציה, והיא מהווה דוגמה מובהקת לגזענות מדעית. גזענות מדעית היא קבוצת השערות שגויות או פseudו-מדעיות שמטרתן להסביר ולצדיק את הדומיננטיות הקולוניאלית האירופית, במיוחד במאות ה-17 עד המאה ה-20. תומכי הגזענות המדעית מאמינים כי גזעים—קבוצות משתנות, שבנויות על תכונות פיזיות מסוימות, כמו צבע עור או צורת פנים—הם עובדות ביולוגיות בלתי משתנות. הם השתמשו במגוון מערכות סיווג כדי לארגן את הגזעים השונים ולהכין היררכיה, כאשר את האירופאים מציביהם בראש. המחקרים האנתרופולוגיים והגנאלוגיים במאה ה-20 הראו כי רבות מההנחות של הגזענות המדעית היו שגויות, והם דחסו את המיתוסים המדעיים האלה. תיאוריות גזעניות שנוצרו מתוך מדע או פseudו-מדעיות ניסו להראות כי ההבדלים בין בני אדם, כמו גזע וצבע עור, הם הבדל ביולוגי קבוע. הכוונה הייתה ליצור היררכיה גזעית שבה האירופאים נתפסים כעליונים על פני שאר הגזעים. אך המחקרים המודרניים הראו כי הבדל זה הוא חברתי ותרבותי ולא ביולוגי, וכי אין ראיות מדעיות התומכות בקיומה של היררכיה גזעית כזו.

אנטואן דה לוואזיה (1743–1794) גילה את חוק שימור המסה ותיאוריה חדשה לגבי בעירה תוך שימוש בחמצן.

במהלך ימי הביניים ובאירופה הדומיננטית הנוצרית, העולם האורגניזמי נתפס כעולם מלא באִי-סדרים אקראיים, גם אחרי הבריאה. כך הובעה ההבנה על היצירה של מיני אורגניזמים בעולם: יצירת מינים חדשים באופן ספונטני: האמונה הייתה שבני אדם או בעלי חיים חדשים יכולים להתהוות ישירות מחומר דומם. היווצרות מינים חדשים דרך השפעות סביבתיות והכלאה: לדוגמה, יצירת מפלצות (מונחים כאלה שיכולים להיות תוצאה של חיבור בין מינים שונים או שינויים פתאומיים במבנה). השתנות המיקרואורגניזמים: היה מקובל לחשוב כי מיקרואורגניזמים משנה את צורתם באופן קבוע ועוברים שינויים בין צורות שונות (פולימורפיזם). היצירה וההשתנות של אורגניזמים על ידי אלוהים: ההבנה הייתה שהאורגניזמים נוצרו והתפתחوا על פי רצון אלוהים, ולכן כל שינוי או יצירה חדשה היו מבוצעים על ידי כוח אלוהי. האמונה בעולם הנוצרי באירופה לאחר הבריאה הייתה כי היקום היה נתון לשינויים אקראיים שיצרו אי סדרים בעורכי הטבע, ושאלוהים היה אחראי לכך. האמונות האלה לא היו תאוריות מדעיות אלא הסברים דתיים שנשענו על רעיונות של השלכות דתיות ואלוהיות.

אקראיות קיימת בכל מקום בטבע: אקראיות נראית בכל מקום בטבע, וזו תופעה שמסבירה את הזעזועים וההתרחשויות הבלתי צפויות בטבע ובחיים. דוגמאות לכך כוללות: תנועת בראון: בשנת 1827, רוברט בראון הבחין בתנועת גרגרי פולן תחת המיקרוסקופ. התנועה של חלקיקים אלו הייתה אקראית, ולא הייתה נראית כמתואמת למודל פיזי כלשהו. ב-1905, אלברט איינשטין הסביר את התנועה הזו על ידי הזוזות של מולקולות מים, שגם הן נעות באופן אקראי, וההסבר הזה הוביל לתיאוריות חדשות בתחום הפיזיקה.

הביולוגיה המודרנית התפתחה מתוך ההיסטוריה הטבעית בסוף המאה ה-19: הביולוגיה המודרנית עברה שינוי משמעותי בהשוואה לתקופות קודמות. היא התאפיינה בכמה מאפיינים מרכזיים: המעבר מתצפיות ותיאורים בלבד להנחות וניסויים כמותיים: בעבר, מדענים הסתמכו בעיקר על תצפיות בתופעות טבעיות והסברים טלאולוגיים (הסברים שמבוססים על תכלית או מטרה של תופעות). עם הזמן, החלה הביולוגיה להתמקד בניסויים כמותיים ובנוסח היפותזות שניתן לבדוק אותן בצורה אמפירית. היווצרות וחקירה של מושגים יציבים: במקום חיפושים אחר חוקים כלליים של הטבע, התחום התחיל להתמקד במושגים יציבים יותר, כמו: תא: החלק הבסיסי של כל אורגניזם חי. מיקרואורגניזם: אורגניזמים קטנים מדי כדי להיראות בעין בלתי מזוינת. מין: קבוצת אורגניזמים שיכולים להתרבות ולהביא לצאצאים פוריים. גן: יחידה גנטית שמכילה את המידע התורשתי. ההבדל בין חוקים כלליים למושגים יציבים: במקום לחפש חוקים כלליים שמתאימים לכל תופעה טבעית, מדעי החיים החלו לעסוק במושגים יציבים ומוגדרים שיכולים להסביר את התופעות הביולוגיות בדרכים שיכולות להיבחן אמפירית.

ב-1838, שלאיידן ושוואן ניסחו את תיאוריית התא שמציינת כי התאים הם המבנה הבסיסי של כל אורגניזם. תיאוריה זו גם הציעה כי תאים הם הבסיס להתפתחות הצורה של אורגניזמים. התאים הם החלקים הבסיסיים שבונים את כל היצורים החיים, מיקרוסקופיים וגדולים. התא נוצר de novo (מההתחלה) על ידי היווצרות תהליך קריסטליזציה מתוך מערך חסר צורה רציף. החוקרים אמרו כי תהליך היווצרות התא הוא חדש לחלוטין, תהליך בו התא נוצר מחדש מתוך חומר חסר צורה. אך תהליך זה הטעה את המדענים והתמקד יותר בהיבט הזה של היווצרות תאים מבלי להתעמק בהמשמעות הבסיסית של תיאוריה התא.