Método científico

O que distingue um método científico de investigação é uma questão conhecida como "o critério". É uma resposta à pergunta: existe uma maneira de dizer se um conceito ou teoria é ciência, em oposição a algum outro tipo de conhecimento ou crença? Tem havido muitas idéias sobre como ela deve ser expressa. Os positivistas lógicos achavam que uma teoria era científica se pudesse ser verificada; mas Karl Popper achava que isso era um erro. Ele pensava que uma teoria não era científica a menos que houvesse alguma forma de ser refutada. Por outro lado, Paul Feyerabend pensou que não havia nenhum critério. Para ele, "vale tudo", ou o que quer que funcione, funciona.

Os cientistas tentam deixar a realidade falar por si mesma. Eles apóiam uma teoria quando suas previsões são confirmadas, e a desafiam quando suas previsões se mostram falsas. Os pesquisadores científicos oferecem hipóteses como explicações de fenômenos, e projetam experimentos para testar essas hipóteses. Como as grandes teorias não podem ser testadas diretamente, isso é feito testando as previsões derivadas da teoria. Estes passos devem ser repetíveis, para evitar erros ou confusão por parte de qualquer experimentador em particular.

A pesquisa científica é geralmente destinada a ser o mais objetiva possível. Para reduzir interpretações tendenciosas dos resultados, os cientistas publicam seus trabalhos e assim compartilham dados e métodos com outros cientistas.

A ciência e coisas que não são ciência (como a pseudociência) muitas vezes se distinguem pelo uso ou não do método científico. Uma das primeiras pessoas a criar um esboço das etapas do método científico foi John Stuart Mill.

Não há nenhum método científico. Alguns campos da ciência são baseados em modelos matemáticos, tais como a física e a ciência climática. Outros campos, como muitos campos da ciência social, têm teorias rudes e se baseiam mais em padrões que emergem de seus dados. Às vezes os cientistas se concentram em testar e confirmar hipóteses, mas a exploração em aberto também é importante. Alguns campos científicos utilizam experimentos de laboratório. Outros coletam observações de situações do mundo real. Muitas áreas da ciência são quantitativas, enfatizando dados numéricos e análises matemáticas. Mas algumas áreas, especialmente nas ciências sociais, utilizam métodos qualitativos, como entrevistas ou observações detalhadas do comportamento humano ou animal. O enfoque excessivo de um tipo de método pode nos levar a ignorar o conhecimento produzido através de outros métodos.

Alguns livros didáticos enfocam um "método científico" único e padrão. Esta idéia de um único método científico é largamente baseada em áreas experimentais, de teste de hipóteses, quantitativas da ciência. Ela não se aplica muito bem a outras áreas da ciência. É freqüentemente escrito como uma série de passos:

1. Faça uma pergunta sobre o mundo. Todo trabalho científico começa com uma pergunta a ser feita ou um problema a ser resolvido. ^{I, p9} Às vezes, apenas fazer a pergunta certa é a parte mais difícil para um cientista. A pergunta deve ser respondida por meio de uma experiência.
2. Criar uma hipótese - uma resposta possível para a pergunta. Uma hipótese na ciência é uma palavra que significa "um palpite educado sobre como algo funciona". Deve ser possível provar que está certo ou errado. Por exemplo, uma afirmação como "o azul é uma cor melhor que o verde" não é uma hipótese científica. Não pode ser provado que está certo ou errado. "Mais pessoas gostam da cor azul do que do verde" poderia ser uma hipótese científica, no entanto, porque se poderia perguntar a muitas pessoas se elas gostam mais do azul do que do verde e chegar a uma resposta de uma forma ou de outra.
3. Projetar uma experiência. Se a hipótese for verdadeiramente científica, deveria ser possível projetar um experimento para testá-la. Um experimento deve ser capaz de dizer ao cientista se a hipótese está errada; pode não dizer a ele ou ela se a hipótese está certa. No exemplo acima, um experimento pode envolver perguntar a muitas pessoas quais são suas cores favoritas. Fazer um experimento pode ser muito difícil, no entanto. E se a pergunta chave para perguntar às pessoas não for quais cores elas gostam, mas que cores elas odeiam? Quantas pessoas precisam ser perguntadas? Existem maneiras de fazer a pergunta que poderiam mudar o resultado de maneiras que não eram esperadas? Estes são todos os tipos de perguntas que os cientistas têm que fazer, antes de fazer uma experiência e fazê-lo. Normalmente os cientistas querem testar apenas uma coisa de cada vez. Para fazer isto, eles tentam fazer com que cada parte de um experimento seja igual para tudo, exceto para a coisa que eles querem testar.
4. Experimentar e coletar os dados. Aqui o cientista tenta realizar o experimento que eles projetaram antes. Às vezes o cientista recebe novas idéias à medida que o experimento está acontecendo. Às vezes, é difícil saber quando um experimento finalmente termina. Às vezes, o experimento será muito difícil. Alguns cientistas passam a maior parte de suas vidas aprendendo a fazer bons experimentos.
5. Perguntas sobre o porquê. As explicações são respostas às perguntas por que. ^{II, p3}
6. Tirar conclusões da experiência. Às vezes, os resultados não são fáceis de entender. Às vezes, os próprios experimentos abrem novas questões. Às vezes os resultados de um experimento podem significar muitas coisas diferentes. Tudo isso precisa ser pensado cuidadosamente.
7. Comunique-os a outros. Um elemento chave da ciência é compartilhar os resultados dos experimentos, para que outros cientistas possam então usar o conhecimento em si e toda a ciência possa se beneficiar. Normalmente os cientistas não confiam em uma nova afirmação, a menos que outros cientistas a tenham examinado primeiro para ter certeza de que soa como ciência real. Isto é chamado de revisão por pares ("pares" aqui significa "outros cientistas"). O trabalho que passa na revisão por pares é publicado em uma revista científica.

Embora escrito como uma lista, os cientistas podem ir e vir entre diferentes passos várias vezes antes de ficarem satisfeitos com a resposta.

Nem todos os cientistas utilizam o "método científico" acima em seu trabalho cotidiano. Às vezes, o trabalho real da ciência não se parece em nada com o acima mencionado.

Digamos que vamos descobrir o efeito da temperatura na forma como o açúcar se dissolve em um copo de água. Abaixo está uma maneira de fazer isto, seguindo o método científico passo a passo.

Objetivo

O açúcar dissolve-se mais rapidamente em água quente ou fria? A temperatura afeta a rapidez com que o açúcar se dissolve? Esta é uma pergunta que talvez queiramos fazer.

Planejando a experiência

Uma experiência simples seria dissolver o açúcar em água de diferentes temperaturas e acompanhar quanto tempo leva para que o açúcar se dissolva. Isto seria um teste da idéia de que a taxa de dissolução varia de acordo com a energia cinética do solvente.

Queremos ter certeza de usar exatamente a mesma quantidade de água em cada prova, e exatamente a mesma quantidade de açúcar. Fazemos isso para garantir que somente a temperatura cause o efeito. Pode ser, por exemplo, que a relação açúcar/água seja também um fator na taxa de dissolução. Para sermos mais cuidadosos, podemos também fazer o experimento para que a temperatura da água não mude durante o experimento.

Isto é chamado de "isolamento de uma variável". Isto significa que, dos fatores que podem ter um efeito, apenas um está sendo mudado no experimento.

Executando a experiência

Faremos a experiência em três testes, que são exatamente os mesmos, exceto pela temperatura da água.

1. Colocamos exatamente 25 gramas de açúcar em exatamente 1 litro de água quase tão fria quanto o gelo. Nós não mexemos. Observamos que leva 30 minutos até que todo o açúcar seja dissolvido.
2. Colocamos exatamente 25 gramas de açúcar em exatamente 1 litro de água à temperatura ambiente (20 °C). Não mexemos. Observamos que leva 15 minutos até que todo o açúcar seja dissolvido.
3. Colocamos exatamente 25 gramas de açúcar em exatamente 1 litro de água morna (50 °C). Não mexemos. Observamos que leva 4 minutos antes que todo o açúcar seja dissolvido.

Tirar conclusões

Uma maneira de facilitar a visualização dos resultados é fazer uma tabela dos mesmos, listando todas as coisas que mudaram cada vez que fizemos a experiência. O nosso pode ser parecido com isto:

Se cada outra parte da experiência fosse a mesma (não usamos mais açúcar uma vez que a outra, não mexemos uma ou outra vez, etc.), então isto seria uma prova muito boa de que o calor afeta a rapidez com que o açúcar é dissolvido.

Não podemos ter certeza, no entanto, de que não há algo mais que o afete. Um exemplo de uma causa oculta pode ser que o açúcar se dissolve mais rapidamente cada vez que mais açúcar é dissolvido no mesmo pote. Isto provavelmente não é verdade, mas se fosse, poderia fazer com que os resultados fossem exatamente os mesmos: três tentativas, e a última seria mais rápida. Não temos motivos para pensar que isso seja verdade neste momento, mas talvez queiramos anotar isso como outra resposta possível.

A crise de replicação (ou crise de reprodutibilidade) refere-se a uma crise na ciência. Muito freqüentemente o resultado de uma experiência científica é difícil ou impossível de replicar mais tarde, seja por pesquisadores independentes ou pelos próprios pesquisadores originais. Embora a crise tenha raízes de longa data, a frase foi cunhada no início dos anos 2010 como parte de uma crescente conscientização do problema.

Como a reprodutibilidade dos experimentos é uma parte essencial do método científico, a incapacidade de replicar estudos tem conseqüências potencialmente graves.

A crise da replicação tem sido particularmente discutida no campo da psicologia (e, em particular, da psicologia social) e da medicina, onde vários esforços têm sido feitos para reinvestigar resultados clássicos, e para tentar determinar tanto a validade dos resultados, quanto, se inválidos, as razões para o fracasso da replicação.

As recentes discussões tornaram este problema mais conhecido.

Elementos do método científico foram trabalhados por alguns dos primeiros alunos da natureza.

• "Consideramos um bom princípio explicar o fenômeno pela hipótese mais simples possível". Ptolomeu (85-165 d.C.). Este é um exemplo precoce do que chamamos de lâmina de barbear de Occam.
• Ibn al-Haytham (Alhazen) (965-1039), Robert Grosseteste (1175-1253) e Roger Bacon (1214-1294), todos fizeram alguns progressos no desenvolvimento de métodos científicos.
• Os cientistas do século XVII começaram a concordar que o método experimental é a principal maneira de encontrar a verdade. Isto foi feito na Europa ocidental por homens como Galileu, Kepler, Hooke, Boyle, Halley e Newton. Ao mesmo tempo, o microscópio e o telescópio foram inventados (na Holanda), e a Royal Society foi formada. Os instrumentos, as sociedades e a publicação ajudaram muito a ciência.

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