1.2 INQUÉRITO CIENTÍFICO
A ciência
é um caminho para adquirir conhecimento sobre o mundo natural. O estudo da
ciência também inclui o corpo de conhecimento que foi coletado através da
investigação científica. Os cientistas conduzem investigações científicas
fazendo perguntas testáveis que podem ser sistematicamente observadas e
cuidadosamente coletadas. Em seguida, eles usam o raciocínio lógico e alguma
imaginação para desenvolver uma ideia testável, chamada de hipótese, juntamente
com explicações para explicar a ideia. Finalmente, os cientistas projetam e
conduzem experimentos com base em suas hipóteses.
A ciência
procura entender as leis e princípios fundamentais que causam padrões naturais
e governam os processos naturais. É mais do que apenas um corpo de
conhecimento; a ciência é uma maneira de pensar que fornece um meio de avaliar
e criar novos conhecimentos sem preconceitos. No melhor dos casos, a ciência
usa evidências objetivas sobre evidências subjetivas para chegar a conclusões
lógicas e sólidas.
A verdade
na ciência é um conceito difícil, e isso ocorre porque a ciência é
falsificável, o que significa que uma explicação inicial (hipótese) é testável
e pode provar ser falsa. Uma teoria científica nunca pode ser completamente
provada correta; é somente após tentativas exaustivas de falsificar a
competição por ideias e variações que se supõe que a teoria seja verdadeira.
Embora possa parecer uma fraqueza, a força por trás disso é que todas as ideias
científicas resistiram ao escrutínio, o que não é necessariamente verdadeiro
para ideias e procedimentos não científicos. De fato, é a capacidade de provar
errado as ideias atuais que é uma força motriz na ciência e tem impulsionado
muitas carreiras científicas.
PENSAMENTO CIENTÍFICO INICIAL
A ciência
ocidental começou na Grécia antiga, especificamente Atenas, e as primeiras
democracias como Atenas incentivaram os indivíduos a pensar de forma mais
independente do que no passado, quando os reis governavam a maioria das
civilizações. O primeiro desses filósofos / cientistas foi Aristóteles, nascido
em 384 AEC, que contribuiu para os fundamentos do conhecimento e da ciência.
Aristóteles era aluno de Platão e tutor de Alexandre, o Grande, que
conquistaria o Império Persa até a Índia, difundindo a cultura grega no
processo. Aristóteles usou o raciocínio dedutivo, aplicando o que ele achava
que sabia para estabelecer uma nova ideia (se A, depois B).
O
raciocínio dedutivo começa com princípios generalizados ou conhecimento
estabelecido ou assumido e os estende a novas ideias ou conclusões. Se uma
conclusão dedutiva é derivada de princípios sólidos, a conclusão tem um alto
grau de certeza. Isso contrasta com o raciocínio indutivo, que começa com novas
observações e tenta discernir os princípios subjacentes que explicam as
observações. Raciocínio indutivo confia em evidências para inferir uma
conclusão e não tem a certeza percebida do raciocínio dedutivo. Ambos são
importantes na ciência. Os cientistas adotam os princípios e as leis existentes
e ver se isso explica as observações. Além disso, eles fazem novas observações
e buscam determinar os princípios e leis que as sustentam. Ambos enfatizam os
dois aspectos mais importantes da ciência: observações e inferências.
A cultura
grega foi absorvida pelos romanos. Os romanos controlavam pessoas e recursos em
seu Império, construindo uma infraestrutura de estradas, pontes e aquedutos.
Sua rede de estradas ajudou a espalhar a cultura e o conhecimento grego em todo
o Império. A queda do Império Romano deu início ao período medieval na Europa,
no qual o progresso científico na Europa foi amplamente ignorado. Durante o
período medieval da Europa, a ciência floresceu no Oriente Médio entre 800 e
1450 d.C., à medida que a civilização islâmica se desenvolvia. A experimentação
empírica cresceu durante esse período e foi um componente essencial da
revolução científica que começou na Europa do século XVII. O empirismo enfatiza
o valor das evidências obtidas com a experimentação e as observações dos
sentidos. Por causa do respeito, outros sustentam a sabedoria e o conhecimento
de Aristóteles, sua abordagem lógica foi aceita por séculos e formou uma base
essencial para a compreensão da natureza. A abordagem aristotélica foi
criticada por estudiosos do Renascimento do século XVII.
À medida
que a ciência progredia, certos aspectos da ciência que não podiam ser
experimentados e sentidos aguardavam o desenvolvimento de novas tecnologias,
como átomos, moléculas e o tempo profundo da geologia. O Renascimento, após o
período medieval entre os séculos XIV e XVII, foi um grande despertar do
pensamento e da expressão artística e científica na Europa.
O exemplo
fundamental da abordagem científica moderna é o entendimento do sistema solar.
O astrônomo grego Claudius Ptolomeu, no século II, usando uma abordagem e
matemática aristotélicas, observou o Sol, a Lua e as estrelas se movendo pelo
céu e deduziu que a Terra deve estar no centro do universo com os corpos
celestes circulando a Terra. Ptolomeu tinha até cálculos matemáticos e
astronômicos que sustentavam seu argumento. A visão do cosmos com a Terra no
centro é chamada de modelo geocêntrico.
Em contraste, os primeiros estudiosos do
Renascimento usaram novos instrumentos, como o telescópio, para aprimorar as
observações astronômicas e desenvolveram novas matemáticas para explicar essas
observações. Esses estudiosos propuseram um entendimento radicalmente novo do
cosmos, um no qual a Terra e os outros planetas orbitavam em torno do Sol,
localizado centralmente. Isso é conhecido como modelo heliocêntrico, e o
astrônomo Nicolaus Copernicus (1473-1543) foi o primeiro a
oferecer uma sólida explicação matemática por volta de 1543.
A ciência
e os cientistas desconfiam de situações que desencorajam ou evitam o processo
de falsificabilidade. Se uma afirmação ou explicação de um fenômeno não puder
ser testada ou não atender aos padrões científicos, ela não será considerada
ciência, mas sim uma pseudociência. A falsificação separa a ciência da
pseudociência. Pseudociência é uma coleção de ideias que podem parecer
científicas, mas não usam o método científico. Um exemplo de pseudociência é a
astrologia, que é um sistema de crenças de que o movimento dos corpos celestes
influencia o comportamento humano. Isso não deve ser confundido com a
astronomia, que é o estudo científico dos corpos celestes e do cosmos. Existem
muitas observações celestes associadas à astrologia, mas a astrologia não usa o
método científico. As conclusões em astrologia não são baseadas em evidências e
experimentos, e suas afirmações não são falsificáveis.
A ciência
também é um processo social. Os cientistas compartilham suas ideias com colegas
em conferências para obter orientação e feedback. O trabalho de pesquisa e os
dados de um cientista são rigorosamente revisados por muitos colegas
qualificados antes da publicação. Os resultados da pesquisa não podem ser
publicados por uma revista ou editora respeitável até que outros cientistas
especialistas na área tenham determinado que os métodos são cientificamente
sólidos e que as conclusões são razoáveis. A ciência tem como objetivo eliminar
informações erradas, resultados de pesquisa inválidos e especulações selvagens.
Assim, o processo científico é lento, cauteloso e conservador. Os cientistas
não tiram conclusões precipitadas, mas esperam até que uma quantidade
esmagadora de evidências de muitos pesquisadores independentes aponte para a
mesma conclusão antes de aceitar um conceito científico.
A ciência
é o reino de fatos e observações, não julgamentos morais. Os cientistas podem
gostar de estudar tornados, mas sua opinião de que os tornados são emocionantes
não é essencial para aprender sobre eles. Os cientistas aumentam nosso
conhecimento tecnológico, mas a ciência não determina como ou se usamos esse conhecimento.
Os cientistas aprenderam a construir uma bomba atômica, mas os cientistas não
decidiram se ou quando usá-la. Os cientistas acumularam dados sobre o
aquecimento das temperaturas; seus modelos mostraram as causas prováveis
desse aquecimento. No entanto, embora os cientistas concordem principalmente
sobre as causas do aquecimento global, eles não podem forçar políticos ou
indivíduos a aprovar leis ou mudar comportamentos.
Para que
a ciência funcione, os cientistas devem fazer algumas suposições. As regras da
natureza, simples ou complexas, são as mesmas em todo o universo. Eventos,
estruturas e formas naturais têm causas naturais, e evidências do mundo natural
podem ser usadas para aprender sobre essas causas. Os objetos e eventos da
natureza podem ser melhor compreendidos através de um estudo cuidadoso e
sistemático. As ideias científicas podem mudar se coletarmos novos dados ou
aprendermos mais. Uma ideia, mesmo a que é aceita hoje, pode precisar ser
modificada ou totalmente substituída se novas evidências contradizerem as
ideias científicas anteriores. No entanto, o corpo de conhecimento científico
pode crescer e evoluir porque algumas teorias se tornam mais aceitas com testes
repetidos ou antigas teorias são modificadas ou substituídas por novos
conhecimentos.
A
pesquisa científica pode ser feita para construir conhecimento ou resolver
problemas e levar a descobertas científicas e avanços tecnológicos. A pesquisa
pura geralmente ajuda no desenvolvimento da pesquisa aplicada. Às vezes, os
resultados da pesquisa pura podem ser aplicados muito tempo depois que a
pesquisa pura foi concluída. Às vezes, algo inesperado é descoberto enquanto os
cientistas estão realizando suas pesquisas. Algumas ideias não são testáveis.
Por exemplo, fenômenos sobrenaturais, como histórias de fantasmas, lobisomens
ou vampiros, não podem ser testados. Os cientistas descrevem o que veem, seja
na natureza ou em um laboratório.
O método
científico é uma série de etapas que ajudam a investigar. Para responder a
essas perguntas; os cientistas usam dados e evidências coletados de
observações, experiências ou experimentos para responder suas perguntas.
No
entanto, a investigação científica raramente prossegue na mesma sequência de
etapas descritas pelo método científico. Por exemplo, a ordem das etapas pode
mudar, porque mais perguntas surgem dos dados coletados. Ainda, para chegar a
conclusões válidas, devem ser seguidos passos lógicos e repetíveis do método
científico.
PESQUISA CIENTÍFICA
Um
cientista primeiro tentará encontrar respostas para suas perguntas pesquisando
o que já pode ser conhecido sobre o tópico. Esta informação permitirá ao
cientista criar um bom projeto experimental. Se essa pergunta já foi
respondida, a pesquisa pode ser suficiente ou pode levar a novas perguntas. Por
exemplo, um agricultor pesquisa a lavoura direta na Internet, na biblioteca, na
loja de suprimentos agrícola local e em outros lugares. Ela aprende sobre
vários métodos de cultivo, que tipos de fertilizantes são melhores para usar e
qual seria o melhor espaçamento entre culturas. Com sua pesquisa, ela também
aprende que a agricultura no plantio direto pode ser uma maneira de reduzir as
emissões de dióxido de carbono na atmosfera, o que ajuda na luta contra o
aquecimento global.
HIPÓTESE
Com as
informações coletadas da pesquisa de base, o cientista cria uma explicação
plausível para sua pergunta, chamada de hipótese. A hipótese deve responder
diretamente à pergunta em questão e deve ser testável. Ter uma hipótese orienta
um cientista no projeto de experimentos e na interpretação de dados. Voltando
ao agricultor, eles levantariam a hipótese de que o plantio direto reduzirá a
erosão do solo em morros com declividade semelhante em comparação à técnica
tradicional de agricultura, porque haverá menos distúrbios no solo.
COLEÇÃO DE DADOS
Para
apoiar ou refutar uma hipótese, o cientista deve coletar dados. Uma grande
quantidade de lógica e metodologia é usada para projetar testes para coletar
dados, para que eles possam responder a perguntas científicas. Experimentos ou
observações geralmente coletam dados e, às vezes, melhorias na tecnologia
permitem que novos testes abordem melhor uma hipótese.
A
observação é usada para coletar dados quando não é possível, por razões
práticas ou éticas, realizar experimentos. As descrições escritas das
observações são baseadas em dados qualitativos e esses dados são usados para
responder a perguntas críticas. Os cientistas usam muitos tipos diferentes de
instrumentos para fazer medições quantitativas, geralmente baseadas na
disciplina científica. Microscópios eletrônicos podem ser usados para
explorar pequenos objetos ou telescópios para aprender sobre o universo. Sondas
ou drones fazem observações onde é perigoso ou impraticável demais para os
cientistas irem.
A
observação objetiva é sem viés pessoal e é observada da mesma forma por todos
os indivíduos. Os seres humanos, por sua natureza, têm um viés; portanto,
nenhuma observação é totalmente livre de viés; o objetivo é estar o mais livre
de preconceitos possível. Uma observação subjetiva é baseada nos sentimentos e
crenças de uma pessoa e é exclusiva para esse indivíduo. Ciência usa
quantitativa sobre qualitativos objetivas observações sempre que possível.
Uma
observação quantitativa pode ser medida e expressa com um número. As
observações qualitativas não são numéricas, mas descrições verbais. Por
exemplo, dizer que uma pedra é vermelha ou pesada é qualitativa. No entanto,
medir a cor exata do vermelho ou medir a densidade da rocha (que pode ser
atribuída à proporção de certos minerais na rocha) é quantitativo. É por isso
que as medições quantitativas são muito mais úteis para os cientistas. Os
cálculos podem ser feitos em números específicos, mas não em valores
qualitativos.
Um bom
experimento deve ter um fator que possa ser manipulado ou alterado, chamado de
variável independente. O restante dos fatores deve permanecer o mesmo, chamado
controle experimental. O resultado do experimento, ou o que muda como resultado
do experimento, é a variável dependente porque a variável "depende"
da variável independente.
Retorne
ao exemplo do agricultor. Ela decide experimentar em duas colinas separadas que
têm inclinação íngreme e recebem quantidades semelhantes de sol. Em uma colina,
o fazendeiro usa uma técnica agrícola tradicional que inclui a lavoura. Por
outro lado, ela usa uma técnica de plantio direto, afastando as plantas e
utilizando equipamentos especializados para plantio. As plantas nas duas
colinas recebem quantidades idênticas de água e fertilizantes, e ela mede o
crescimento das plantas nas duas colinas. Nesta experiência:
- Qual é
a variável independente?
- Quais
são os controles experimentais?
- Qual é
a variável dependente?
A
variável independente é a técnica de cultivo - tradicional ou plantio direto -
porque é isso que está sendo manipulado. Para uma comparação justa das duas
técnicas de cultivo, as duas colinas devem ter a mesma inclinação e a mesma
quantidade de fertilizante e água. Estes são os controles experimentais. A
quantidade de erosão é a variável dependente. É o que o agricultor está
medindo. Durante um experimento, os cientistas fazem muitas medições. Os dados
na forma de números são quantitativos.
Os dados
coletados de equipamentos avançados geralmente vão diretamente para o
computador ou o cientista pode colocar os dados em um banco de dados. Os dados
podem ser analisados estatisticamente para determinar relacionamentos
específicos entre diferentes categorias de dados. As estatísticas podem
entender a variabilidade em um conjunto de dados.
Em quase
todos os empreendimentos humanos, os erros são inevitáveis. Em um experimento
científico, isso é chamado de erro experimental. Erros sistemáticos podem ser
inerentes à configuração experimental, para que os números sejam sempre
inclinados em uma direção. Por exemplo, uma balança sempre pode medir meia onça
de altura. O erro desaparecerá se a balança for recalibrada. Erros aleatórios
podem ocorrer porque uma medida não é analisada com precisão. Por exemplo, um
cronômetro pode ser parado cedo ou tarde demais. Os erros de dados podem ser
corrigidos fazendo várias medições e calculando a média delas. Se um resultado
é inconsistente com os resultados de outras amostras e muitos testes foram
realizados, é provável que tenha sido cometido um erro nessa experiência e o ponto
de dados inconsistente possa ser descartado.
CONCLUSÃO
Os
cientistas estudam gráficos, tabelas, diagramas, imagens, descrições e todos os
outros dados disponíveis para tirar conclusões de seus experimentos. Existe uma
resposta para a pergunta com base nos resultados do experimento? A hipótese foi
apoiada? Alguns experimentos apoiam uma hipótese inteiramente, e outros não. Se
uma hipótese é mostrada errada, o experimento não foi um fracasso porque todos
os resultados experimentais contribuem para o conhecimento. Experimentos que
apoiam ou não uma hipótese podem levar a mais perguntas e mais experimentos.
Vamos
voltar ao fazendeiro novamente. Após um ano, o agricultor descobre que a erosão
na colina tradicionalmente cultivada é 2,2 vezes maior que a erosão na colina
de plantio direto. Ela também descobre que as plantas nas parcelas de plantio
direto são mais altas e têm maiores quantidades de umidade no solo. A partir
disso, ela decide se converter em plantio direto para futuras culturas. O
agricultor continua pesquisando para ver quais outros fatores podem ajudar a
reduzir a erosão.
TEORIA CIENTÍFICA
À medida
que os cientistas realizam experimentos e fazem observações para testar uma
hipótese, ao longo do tempo eles coletam muitos pontos de dados. Se uma hipótese
explica todos os dados e nenhum deles contradiz a hipótese, com o tempo a
hipótese se torna uma teoria. Uma teoria científica é apoiada por muitas
observações e não possui inconsistências significativas. Uma teoria deve ser
continuamente testada e revisada pela comunidade científica. Uma vez
desenvolvida, uma teoria pode ser usada para prever o comportamento. Uma teoria
fornece um modelo de realidade que é mais simples que o próprio fenômeno. Mesmo
uma teoria pode ser derrubada se dados conflitantes forem descobertos. No
entanto, uma teoria de longa data que tem muitas evidências para apoiá-la tem
menos probabilidade de ser derrubada do que uma teoria mais recente.
A ciência
não prova nada além de uma sombra de dúvida. Os cientistas buscam evidências
que apoiam ou refutam uma ideia. Se não houver evidência significativa para
refutar uma ideia e muita evidência para apoiá-la, a ideia será aceita. Quanto
mais linhas de evidência sustentarem uma ideia, maior será a probabilidade de
ela resistir ao teste do tempo. O valor de uma teoria é quando os cientistas
podem usá-la para oferecer explicações confiáveis e fazer previsões precisas.
NEGAÇÃO CIENTÍFICA
Os cursos
introdutórios de ciências geralmente lidam com a teoria científica aceita e
ideias credíveis que se opõem às teorias aceitas de maneira padrão não são
incluídas. Isso facilita para os alunos entenderem o material complexo. Um
aluno que estuda mais uma disciplina encontrará controvérsias mais tarde. No
entanto, no nível introdutório, a ciência estabelecida é apresentada. Esta
seção sobre negação da ciência discute como alguns grupos de pessoas argumentam
que algumas teorias científicas estabelecidas estão erradas, não com base no
seu mérito científico, mas na ideologia do grupo.
Quando
uma organização ou pessoa nega ou duvida do consenso científico sobre um
assunto de maneira não científica, isso é chamado de negação científica. A
lógica raramente se baseia em evidências científicas objetivas, mas em razões
sociais, políticas ou econômicas subjetivas. A negação da ciência é um
argumento retórico que foi aplicado seletivamente a questões às quais algumas
organizações ou pessoas se opõem. Três questões (passadas e atuais) que
demonstram isso são: 1) o ensino da evolução nas escolas públicas, 2) ligações
precoces entre a fumaça do tabaco e o câncer e 3) as mudanças climáticas
antropogênicas (causadas pelo homem). Destes, a negação das mudanças climáticas
tem uma forte conexão com a ciência geográfica. Um negador do clima nega
explicitamente ou dúvida das conclusões científicas da comunidade de cientistas
que estudam especificamente o clima.
A negação
da ciência geralmente usa três argumentos retóricos, mas falsos. O primeiro
argumento tenta minar a ciência, alegando que os métodos são falhos ou que a
ciência é instável. A ideia de que a ciência está instável cria dúvida para um
cidadão comum. Um senso de dúvida atrasa a ação. Os cientistas geralmente
evitam reivindicar verdades universais e usam uma linguagem que transmite uma
sensação de incerteza, porque as ideias científicas mudam à medida que mais
evidências são descobertas. Essa evitação das verdades universais não deve ser
confundida com a incerteza das conclusões científicas.
O segundo
argumento ataca os pesquisadores com quem discordam. Eles afirmam que a
ideologia e uma agenda econômica motivam as conclusões científicas. Eles alegam
que os pesquisadores querem "obter mais financiamento para suas
pesquisas" ou "expandir a regulamentação governamental". Esse é
um argumento ad hominem no qual o caráter de uma pessoa é atacado, em vez do
mérito de sua argumentação.
O
terceiro argumento é exigir cobertura igual da mídia para uma visão
"equilibrada" na tentativa de validar a falsa controvérsia. Isso
inclui tempo igual no currículo educacional. Por exemplo, o último argumento retórico
exigiria que explicações para a evolução ou mudança climática fossem discutidas
juntamente com alternativas religiosas ou antropogênicas, mesmo quando há pouca
evidência científica apoiando as alternativas. As conclusões baseadas no método
científico não devem ser confundidas com conclusões alternativas baseadas em
ideologias. Dois métodos inteiramente diferentes para concluir a natureza estão
envolvidos e não pertencem um ao outro no mesmo curso.
A
formação de novas conclusões com base no método científico é a única maneira de
mudar as conclusões científicas. Não ensinaríamos geologia da Terra Plana,
juntamente com tectônica de placas, porque os Terra Planos não seguem o método
científico. Usar o fato de os cientistas evitarem verdades universais e mudarem
suas ideias à medida que mais evidências são descobertas é como o processo
científico funciona e não deve ser visto como significando que a ciência está
instável. Por causa do analfabetismo científico generalizado, esses argumentos
são usados por aqueles que desejam suprimir a ciência e desinformar o público
em geral.
Em um
caso clássico de negação da ciência, os argumentos retóricos foram usados nas
décadas de 50, 60 e 70 pela indústria do tabaco e seus cientistas para negar as
ligações entre tabaco e câncer. Uma vez que ficou claro que a indústria do
tabaco não podia mostrar que o tabaco não causava câncer, sua próxima
estratégia era criar um sentimento de "dúvida" na ciência. Eles
sugeriram que a ciência ainda não estava totalmente compreendida e que a
questão precisava de mais estudos. Assim, a ação legislativa deve ser adiada.
Esse falso senso de "dúvida" é o componente principal que engana o
público e impede a ação. Atualmente, isso está sendo empregado por aqueles que
negam o envolvimento humano nas mudanças climáticas.
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